वेफर डायसिंग म्हणजे काय?

A वेफरखऱ्या सेमीकंडक्टर चिपमध्ये बदल करण्यासाठी तीन बदल करावे लागतात: प्रथम, ब्लॉक-आकाराचे पिंड वेफर्समध्ये कापले जाते; दुसऱ्या प्रक्रियेत, मागील प्रक्रियेद्वारे वेफरच्या पुढील भागावर ट्रान्झिस्टर कोरले जातात; शेवटी, पॅकेजिंग केले जाते, म्हणजेच कटिंग प्रक्रियेद्वारे,वेफरसंपूर्ण सेमीकंडक्टर चिप बनते. पॅकेजिंग प्रक्रिया बॅक-एंड प्रक्रियेशी संबंधित असल्याचे दिसून येते. या प्रक्रियेत, वेफर अनेक हेक्साहेड्रॉन वैयक्तिक चिप्समध्ये कापले जाईल. स्वतंत्र चिप्स मिळविण्याच्या या प्रक्रियेला "सिंग्युलेशन" म्हणतात, आणि वेफर बोर्डला स्वतंत्र क्यूबॉइडमध्ये कापण्याच्या प्रक्रियेला "वेफर कटिंग (डाय सॉइंग)" म्हणतात. अलीकडे, सेमीकंडक्टर इंटिग्रेशनच्या सुधारणेसह, जाडीवेफर्सपातळ आणि पातळ होत चालले आहे, जे अर्थातच "सिंग्युलेशन" प्रक्रियेत खूप अडचणी आणते.

वेफर डाइसिंगची उत्क्रांती

फ्रंट-एंड आणि बॅक-एंड प्रक्रिया विविध प्रकारे परस्परसंवादातून विकसित झाल्या आहेत: बॅक-एंड प्रक्रियांच्या उत्क्रांतीमुळे हेक्साहेड्रॉनची रचना आणि स्थान निश्चित केले जाऊ शकते जे डायपासून वेगळे केले जातात.वेफर, तसेच वेफरवरील पॅड्सची रचना आणि स्थान (विद्युत कनेक्शन मार्ग); उलटपक्षी, फ्रंट-एंड प्रक्रियांच्या उत्क्रांतीमुळे प्रक्रिया आणि पद्धत बदलली आहेवेफरबॅक-एंड प्रक्रियेत बॅक थिनिंग आणि "डाय डायसिंग". म्हणून, पॅकेजच्या वाढत्या परिष्कृत स्वरूपाचा बॅक-एंड प्रक्रियेवर मोठा परिणाम होईल. शिवाय, पॅकेजच्या स्वरूपातील बदलानुसार डायसिंगची संख्या, प्रक्रिया आणि प्रकार देखील बदलतील.

स्क्राइब डायसिंग

सुरुवातीच्या काळात, बाह्य शक्ती वापरून "तोडणे" ही एकमेव पद्धत होती जी विभाजित करू शकत होतीवेफरषटकोनामध्ये मरतो. तथापि, या पद्धतीचे तोटे आहेत, लहान चिपच्या काठाचे चिपिंग किंवा क्रॅकिंग. याव्यतिरिक्त, धातूच्या पृष्ठभागावरील बर्र्स पूर्णपणे काढून टाकले जात नसल्यामुळे, कापलेला पृष्ठभाग देखील खूप खडबडीत असतो.
या समस्येचे निराकरण करण्यासाठी, "स्क्राइबिंग" कटिंग पद्धत अस्तित्वात आली, म्हणजेच, "ब्रेकिंग" करण्यापूर्वी, पृष्ठभागवेफरजवळजवळ अर्ध्या खोलीपर्यंत कापले जाते. "स्क्राइबिंग", नावाप्रमाणेच, वेफरची पुढची बाजू आगाऊ कापण्यासाठी (अर्धा कापण्यासाठी) इंपेलर वापरणे होय. सुरुवातीच्या काळात, 6 इंचापेक्षा कमी लांबीचे बहुतेक वेफर्स प्रथम चिप्समध्ये "कापणे" आणि नंतर "ब्रेकिंग" करण्याची ही कटिंग पद्धत वापरत असत.

ब्लेड डाइसिंग किंवा ब्लेड सॉइंग

"स्क्राइबिंग" कटिंग पद्धत हळूहळू "ब्लेड डायसिंग" कटिंग (किंवा सॉइंग) पद्धतीमध्ये विकसित झाली, जी सलग दोन किंवा तीन वेळा ब्लेड वापरून कापण्याची पद्धत आहे. "ब्लेड" कटिंग पद्धत "स्क्राइबिंग" नंतर "ब्रेकिंग" करताना लहान चिप्स सोलण्याच्या घटनेची भरपाई करू शकते आणि "सिंग्युलेशन" प्रक्रियेदरम्यान लहान चिप्सचे संरक्षण करू शकते. "ब्लेड" कटिंग मागील "डाइसिंग" कटिंगपेक्षा वेगळे आहे, म्हणजेच, "ब्लेड" कटिंग नंतर, ते "ब्रेकिंग" नाही, तर ब्लेडने पुन्हा काटते. म्हणून, त्याला "स्टेप डायसिंग" पद्धत देखील म्हणतात.

कटिंग प्रक्रियेदरम्यान वेफरला बाह्य नुकसानापासून वाचवण्यासाठी, सुरक्षित "सिंगलिंग" सुनिश्चित करण्यासाठी वेफरवर आगाऊ एक फिल्म लावली जाईल. "बॅक ग्राइंडिंग" प्रक्रियेदरम्यान, फिल्म वेफरच्या पुढच्या भागाशी जोडली जाईल. परंतु त्याउलट, "ब्लेड" कटिंगमध्ये, फिल्म वेफरच्या मागील भागाशी जोडली पाहिजे. युटेक्टिक डाय बाँडिंग (डाय बाँडिंग, पीसीबी किंवा फिक्स्ड फ्रेमवर वेगळे चिप्स फिक्स करणे) दरम्यान, मागील भागाशी जोडलेली फिल्म आपोआप खाली पडेल. कटिंग दरम्यान जास्त घर्षणामुळे, सर्व दिशांनी DI पाणी सतत फवारले पाहिजे. याव्यतिरिक्त, इंपेलरला डायमंड कणांनी जोडले पाहिजे जेणेकरून स्लाइस चांगले कापता येतील. यावेळी, कट (ब्लेड जाडी: ग्रूव्ह रुंदी) एकसमान असावा आणि डायसिंग ग्रूव्हच्या रुंदीपेक्षा जास्त नसावा.
बऱ्याच काळापासून, करवत ही सर्वात जास्त वापरली जाणारी पारंपारिक कटिंग पद्धत आहे. त्याचा सर्वात मोठा फायदा म्हणजे ती कमी वेळात मोठ्या प्रमाणात वेफर्स कापू शकते. तथापि, जर स्लाइसचा फीडिंग स्पीड खूप वाढवला तर चिपलेट एज पीलिंगची शक्यता वाढेल. म्हणून, इम्पेलरच्या रोटेशनची संख्या प्रति मिनिट सुमारे 30,000 वेळा नियंत्रित केली पाहिजे. हे पाहिले जाऊ शकते की सेमीकंडक्टर प्रक्रियेची तंत्रज्ञान बहुतेकदा संचय आणि चाचणी आणि त्रुटीच्या दीर्घ कालावधीद्वारे हळूहळू जमा होणारे एक गुप्त असते (युटेक्टिक बाँडिंगवरील पुढील विभागात, आपण कटिंग आणि DAF बद्दलच्या सामग्रीवर चर्चा करू).

ग्राइंडिंग करण्यापूर्वी डाइसिंग (DBG): कटिंग क्रमाने पद्धत बदलली आहे

जेव्हा ८ इंच व्यासाच्या वेफरवर ब्लेड कटिंग केले जाते, तेव्हा चिपलेट एज सोलणे किंवा क्रॅक होण्याची काळजी करण्याची गरज नाही. परंतु जसजसे वेफरचा व्यास २१ इंचांपर्यंत वाढतो आणि जाडी अत्यंत पातळ होते, तसतसे सोलणे आणि क्रॅकिंगची घटना पुन्हा दिसू लागते. कटिंग प्रक्रियेदरम्यान वेफरवरील भौतिक प्रभाव लक्षणीयरीत्या कमी करण्यासाठी, "ग्राइंडिंग करण्यापूर्वी डाइसिंग" ची DBG पद्धत पारंपारिक कटिंग क्रमाची जागा घेते. सतत कापणाऱ्या पारंपारिक "ब्लेड" कटिंग पद्धतीच्या विपरीत, DBG प्रथम "ब्लेड" कट करते आणि नंतर चिप विभाजित होईपर्यंत मागील बाजू सतत पातळ करून वेफरची जाडी हळूहळू पातळ करते. असे म्हणता येईल की DBG ही मागील "ब्लेड" कटिंग पद्धतीची अपग्रेड केलेली आवृत्ती आहे. कारण ती दुसऱ्या कटचा प्रभाव कमी करू शकते, DBG पद्धत "वेफर-लेव्हल पॅकेजिंग" मध्ये वेगाने लोकप्रिय झाली आहे.

लेसर डायसिंग

वेफर-लेव्हल चिप स्केल पॅकेज (WLCSP) प्रक्रिया प्रामुख्याने लेसर कटिंगचा वापर करते. लेसर कटिंगमुळे सोलणे आणि क्रॅक होणे यासारख्या घटना कमी होऊ शकतात, ज्यामुळे चांगल्या दर्जाच्या चिप्स मिळतात, परंतु जेव्हा वेफरची जाडी १००μm पेक्षा जास्त असते तेव्हा उत्पादकता मोठ्या प्रमाणात कमी होते. म्हणून, ते बहुतेक १००μm पेक्षा कमी जाडी असलेल्या (तुलनेने पातळ) वेफरवर वापरले जाते. लेसर कटिंग वेफरच्या स्क्राइब ग्रूव्हवर उच्च-ऊर्जा लेसर लावून सिलिकॉन कापते. तथापि, पारंपारिक लेसर (कन्व्हेन्शनल लेसर) कटिंग पद्धत वापरताना, वेफर पृष्ठभागावर आगाऊ एक संरक्षक फिल्म लावावी लागते. कारण लेसरने वेफरच्या पृष्ठभागावर गरम केल्याने किंवा विकिरण केल्याने, हे भौतिक संपर्क वेफरच्या पृष्ठभागावर खोबणी निर्माण करतील आणि कापलेले सिलिकॉनचे तुकडे देखील पृष्ठभागावर चिकटतील. हे पाहिले जाऊ शकते की पारंपारिक लेसर कटिंग पद्धत देखील वेफरच्या पृष्ठभागावर थेट कट करते आणि या संदर्भात, ते "ब्लेड" कटिंग पद्धतीसारखेच आहे.

स्टेल्थ डायसिंग (SD) ही एक पद्धत आहे ज्यामध्ये प्रथम लेसर उर्जेने वेफरचा आतील भाग कापला जातो आणि नंतर मागील बाजूस जोडलेल्या टेपवर बाह्य दाब देऊन तो तोडला जातो, ज्यामुळे चिप वेगळी होते. जेव्हा मागच्या बाजूस असलेल्या टेपवर दबाव टाकला जातो तेव्हा टेप ताणल्यामुळे वेफर त्वरित वरच्या दिशेने वर येतो, ज्यामुळे चिप वेगळी होते. पारंपारिक लेसर कटिंग पद्धतीपेक्षा SD चे फायदे असे आहेत: प्रथम, सिलिकॉन मोडतोड नाही; दुसरे म्हणजे, केर्फ (केर्फ: स्क्राइब ग्रूव्हची रुंदी) अरुंद आहे, त्यामुळे अधिक चिप्स मिळू शकतात. याव्यतिरिक्त, एसडी पद्धतीचा वापर करून सोलणे आणि क्रॅक होणे ही घटना मोठ्या प्रमाणात कमी केली जाईल, जी कटिंगच्या एकूण गुणवत्तेसाठी महत्त्वपूर्ण आहे. म्हणूनच, भविष्यात एसडी पद्धत सर्वात लोकप्रिय तंत्रज्ञान बनण्याची शक्यता आहे.

प्लाझ्मा डायसिंग
प्लाझ्मा कटिंग ही अलिकडेच विकसित केलेली तंत्रज्ञान आहे जी उत्पादन (फॅब) प्रक्रियेदरम्यान कापण्यासाठी प्लाझ्मा एचिंगचा वापर करते. प्लाझ्मा कटिंगमध्ये द्रवपदार्थांऐवजी अर्ध-वायू पदार्थांचा वापर केला जातो, त्यामुळे पर्यावरणावर होणारा परिणाम तुलनेने कमी असतो. आणि एकाच वेळी संपूर्ण वेफर कापण्याची पद्धत अवलंबली जाते, त्यामुळे "कटिंग" गती तुलनेने वेगवान असते. तथापि, प्लाझ्मा पद्धत कच्चा माल म्हणून रासायनिक अभिक्रिया वायूचा वापर करते आणि एचिंग प्रक्रिया खूप गुंतागुंतीची असते, त्यामुळे त्याचा प्रक्रिया प्रवाह तुलनेने त्रासदायक असतो. परंतु "ब्लेड" कटिंग आणि लेसर कटिंगच्या तुलनेत, प्लाझ्मा कटिंगमुळे वेफर पृष्ठभागाचे नुकसान होत नाही, ज्यामुळे दोष दर कमी होतो आणि अधिक चिप्स मिळतात.

अलिकडे, वेफरची जाडी 30μm पर्यंत कमी करण्यात आली आहे आणि भरपूर तांबे (Cu) किंवा कमी डायलेक्ट्रिक स्थिरांक पदार्थ (लो-के) वापरले जात आहेत. म्हणून, बर्र्स (बर्र) टाळण्यासाठी, प्लाझ्मा कटिंग पद्धतींना देखील प्राधान्य दिले जाईल. अर्थात, प्लाझ्मा कटिंग तंत्रज्ञान देखील सतत विकसित होत आहे. माझा विश्वास आहे की नजीकच्या भविष्यात, एक दिवस एचिंग करताना विशेष मास्क घालण्याची आवश्यकता राहणार नाही, कारण ही प्लाझ्मा कटिंगची एक प्रमुख विकास दिशा आहे.

वेफर्सची जाडी सतत १००μm वरून ५०μm आणि नंतर ३०μm पर्यंत कमी होत असल्याने, स्वतंत्र चिप्स मिळविण्याच्या कटिंग पद्धती देखील "ब्रेकिंग" आणि "ब्लेड" कटिंगपासून लेसर कटिंग आणि प्लाझ्मा कटिंगपर्यंत बदलत आणि विकसित होत आहेत. वाढत्या परिपक्व कटिंग पद्धतींमुळे कटिंग प्रक्रियेचा उत्पादन खर्च वाढला असला तरी, दुसरीकडे, सेमीकंडक्टर चिप कटिंगमध्ये अनेकदा घडणाऱ्या सोलणे आणि क्रॅकिंगसारख्या अनिष्ट घटनांमध्ये लक्षणीय घट झाली आहे आणि प्रति युनिट वेफर मिळवलेल्या चिप्सची संख्या वाढली आहे, परंतु एका चिपच्या उत्पादन खर्चात घट झाली आहे. अर्थात, वेफरच्या प्रति युनिट क्षेत्रफळ मिळवलेल्या चिप्सच्या संख्येत वाढ डायसिंग स्ट्रीटच्या रुंदीतील घटशी जवळून संबंधित आहे. प्लाझ्मा कटिंग वापरून, "ब्लेड" कटिंग पद्धती वापरण्याच्या तुलनेत जवळजवळ २०% अधिक चिप्स मिळवता येतात, जे लोक प्लाझ्मा कटिंग निवडण्याचे एक प्रमुख कारण आहे. वेफर्स, चिपचे स्वरूप आणि पॅकेजिंग पद्धतींच्या विकास आणि बदलांसह, वेफर प्रक्रिया तंत्रज्ञान आणि डीबीजी सारख्या विविध कटिंग प्रक्रिया देखील उदयास येत आहेत.