Καθώς οι συσκευές ημιαγωγών συνεχίζουν να εξελίσσονται προς λεπτότερες πλάκες, πιο εύθραυστες δομές και υψηλότερη πυκνότητα ολοκλήρωσης, οι συμβατικές τεχνολογίες διακόσμησης πλακών αντιμετωπίζουν όλο και περισσότερες προκλήσεις.Συσκευές MEMS, τσιπ μνήμης, ημιαγωγούς ισχύος, και υπερ- λεπτές συσκευασίες απαιτούν υψηλότερη αντοχή τσιπ, ελάχιστη μόλυνση, και ανώτερη σταθερότητα απόδοσης.

Η τεχνολογία Stealth DicingTM εισάγει μια θεμελιωδώς διαφορετική προσέγγιση στο διαχωρισμό των πλακών.Το Stealth Dicing χρησιμοποιεί μια εσωτερική διαδικασία τροποποίησης λέιζερ για να ξεκινήσει ένα ελεγχόμενο κάταγμα μέσα στην πλάκαΗ πλάκα διαχωρίζεται στη συνέχεια με την εφαρμογή εξωτερικής έντασης τέντωσης, εξαλείφοντας την επιφανειακή βλάβη, τα συντρίμμια και την απώλεια κορφών.

Αυτή η ξηρή διαδικασία χωρίς επαφή παρέχει σημαντικά πλεονεκτήματα όσον αφορά την απόδοση, την αντοχή, την καθαρότητα και την αποδοτικότητα επεξεργασίας.καθιστώντας την βασική τεχνολογία για την παραγωγή ημιαγωγών επόμενης γενιάς.

1- Περιορισμοί των συμβατικών μεθόδων διακόσμησης κυψελών

1.1 Τρίψιμο λεπίδας

Η τεμαχισμένη κοπή με λεπίδα χρησιμοποιεί μια υψηλής ταχύτητας περιστρεφόμενη λεπίδα διαμαντιού για να κόψει σωματικά τη πλάκα.

• Η μηχανική δόνηση προκαλεί άγχος στην συσκευή

• Απαιτείται νερό ψύξης, αυξάνοντας τον κίνδυνο μόλυνσης

• Η θραύση συμβαίνει κατά μήκος των κοφτερών άκρων

• Η απώλεια κοπής μειώνει την χρήσιμη περιοχή της πλάκας

• Τα συντρίμμια και τα σωματίδια μπορούν να καταστρέψουν εύθραυστες δομές

• Η απόδοση περιορίζεται από την ποιότητα της άκρης

• Η ταχύτητα επεξεργασίας περιορίζεται από την φθορά της λεπίδας

Για τις προηγμένες συσκευές MEMS ή τα υπεραπλανά πλακάκια, αυτά τα ζητήματα γίνονται ακόμη πιο κρίσιμα.

1.2 Αβλάτιση με λέιζερ

Το laser ablation dicing επικεντρώνει μια ακτίνα λέιζερ στην επιφάνεια της πλάκας για να λιώσει και να εξατμιστεί το υλικό, σχηματίζοντας αυλάκια που διαχωρίζουν την πλάκα.

Αν και εξαλείφει τη μηχανική επαφή, εισάγει θερμικές επιδράσεις:

• Ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα (HAZ) υποβαθμίζει την αντοχή του υλικού

• Το λιώσιμο της επιφάνειας μπορεί να βλάψει τα στρώματα μετάλλου

• Τα διάσπαρτα σωματίδια μολύνουν τις συσκευές

• Ενδέχεται να απαιτούνται πρόσθετες διαδικασίες προστατευτικής επικάλυψης

• Η αντοχή του τσιπ μειώνεται λόγω θερμικής πίεσης

• Η απόδοση περιορίζεται από τον ρυθμό αφαίρεσης υλικού

Καθώς οι γεωμετρικές των συσκευών γίνονται πιο λεπτές, οι μεθόδοι αφαίρεσης με βάση την επιφάνεια παρουσιάζουν αυξανόμενους κινδύνους.

2Αρχή της τεχνολογίας Stealth DicingTM

Το Stealth Dicing λειτουργεί με μια εντελώς διαφορετική φυσική αρχή:εσωτερική τροποποίηση αντί για αφαίρεση υλικού επιφάνειας.

Η διαδικασία αποτελείται από δύο κύρια στάδια:

1. Διαδικασία ακτινοβολίας με λέιζερ (σχηματισμός στρώματος SD)

2. Διαδικασία επέκτασης (ελεγχόμενος διαχωρισμός)

2.1 Διαδικασία ακτινοβολίας με λέιζερ

Μια ακτίνα λέιζερ με μήκος κύματος ικανό να διεισδύσει στο υλικό της πλακέτας επικεντρώνεται μέσα στην πλακέτα και όχι στην επιφάνεια της.

Στο εστιακό σημείο, δημιουργείται ένα τροποποιημένο στρώμα εντός της κρυσταλλικής δομής.Το στρώμα Stealth Dicing (στρώμα SD).

Βασικά χαρακτηριστικά:

• Χωρίς επιφανειακή αφαίρεση

• Καμία αφαίρεση υλικού

• Εσωτερική εκκίνηση μικροσχισμών

• Ελεγχόμενη εξάπλωση ρωγμών κατά μήκος των προγραμματισμένων γραμμών κοπής

Οι ρωγμές εκτείνονται από το στρώμα SD προς τις πάνω και κάτω επιφάνειες.

Για παχιά πλακάκια ή συσκευές MEMS, μπορούν να δημιουργηθούν πολλαπλά στρώματα SD κατά μήκος της κατεύθυνσης πάχους για να εξασφαλιστεί ο πλήρης έλεγχος του διαχωρισμού.

2.2 Τέσσερις τρόποι στρώσης SD

Ανάλογα με το πάχος της πλάκας, τη δομή της συσκευής και την παρουσία μεταλλικού φιλμ, χρησιμοποιούνται διαφορετικές διαμορφώσεις στρώματος SD:

Με την επιλογή και τον συνδυασμό αυτών των τρόπων, μπορούν να επιτευχθούν βέλτιστες συνθήκες επεξεργασίας για διάφορες δομές ημιαγωγών.

2.3 Διαδικασία διεύρυνσης ∙ Διαχωρισμός που προκαλείται από άγχος

Μετά το σχηματισμό του στρώματος SD, το πλακάκι τοποθετείται σε ταινία επέκτασης.

Η εφαρμοσμένη ελαστική πίεση προκαλεί τις εσωτερικές ρωγμές να επεκταθούν φυσικά στις επιφάνειες των πλακών, χωρίζοντας τα μεμονωμένα τσιπ.

Ο διαχωρισμός πραγματοποιείται μέσω ελεγχόμενης εξάπλωσης ρωγμών και όχι μέσω αφαίρεσης υλικού.

Αυτό παρέχει αρκετά οφέλη:

• Καμία μηχανική επίδραση στις συσκευές

• Χωρίς θερμική πίεση

• Χωρίς θραύσματα.

• Καμία παραγωγή απορριμμάτων

• Χωρίς απώλεια κορφών

3Τεχνικά πλεονεκτήματα της Stealth DicingTM

Το Stealth Dicing λύνει θεμελιωδώς τα προβλήματα που σχετίζονται με το blade και το ablation dicing.

3.1 Πλήρως ξηρή διαδικασία

Σε αντίθεση με το κόψιμο με λεπίδα, δεν απαιτείται νερό ψύξης.

• Η μόλυνση του νερού

• Επαναεγκατάσταση σωματιδίων

• Διαδικασίες ξήρανσης

• Δευτερογενείς στάδια καθαρισμού

Η διαδικασία είναι καθαρή και φιλική προς το περιβάλλον.

3.2 Χωρίς απώλεια περιθωρίου

Η παραδοσιακή κοπή αφαιρεί το υλικό για να δημιουργηθεί ένας δρόμος που μειώνει την χρήσιμη έκταση της πλάκας.

Το Stealth Dicing σχηματίζει ένα εσωτερικό επίπεδο κάταγματος χωρίς να αφαιρεί υλικό, πράγμα που σημαίνει:

• Μέγιστη χρησιμοποίηση πλακιδίων

• Μεγαλύτερος αριθμός κόκκων ανά πλάκα

• Βελτιωμένη αποδοτικότητα κόστους

3.3 Απαγορεύεται το τσιπ και το HAZ

Επειδή δεν υπάρχει επιφανειακή άλεση ή τήξη:

• Χωρίς θραύσματα στην άκρη

• Χωρίς Ζώνη Θέρμανσης

• Καμία μείωση της αντοχής

• Ανώτερη αντοχή στην κάμψη

Αυτό είναι ιδιαίτερα σημαντικό για πολύ λεπτές πλάκες κάτω των 50 μm.

3.4 Μεγαλύτερη απόδοση τσιπ

Εξάλειψη των αποβλήτων, της πίεσης και της θερμικής ζημιάς:

• Βελτιώνεται η αξιοπιστία της συσκευής

• Αύξηση της απόδοσης

• Οι εύθραυστες μεμβρανικές δομές MEMS παραμένουν άθικτες

• Τα μέταλλα και οι προστατευτικές ταινίες δεν επηρεάζονται.

3.5 Βελτιωμένη απόδοση

Τα προηγμένα οπτικά συστήματα, όπως ο ρυθμιστής δέσμης λέιζερ (LBA), βελτιώνουν τη διαμόρφωση και την απόδοση της δέσμης.

Επιπλέον, το SDBG (Stealth Dicing Before Grinding) επιτρέπει την επεξεργασία υπερ- λεπτών συσκευών με τη δημιουργία του στρώματος SD πριν από τον λεπτότητα.

Αυτές οι εξελίξεις βελτιώνουν σημαντικά την παραγωγικότητα για την κατασκευή μεγάλου όγκου.

4. Συγκρίσεις τεχνολογιών διάτρησης

5Εφαρμογές

Το Stealth Dicing χρησιμοποιείται ευρέως σε:

• Αισθητήρες MEMS με εύθραυστες μεμβρανικές δομές

• Συσκευές μνήμης NAND και DRAM

• Συσκευές ημιαγωγών ισχύος

• Λογικές συσκευές CMOS

• Οπτικές συσκευές

• Πλακέτες με μεταλλικά ή προστατευτικά φύλλα

• Υπερ λεπτές συσκευασίες (< 50 μm)

Η τεχνολογία είναι ιδιαίτερα ευνοϊκή για συσκευές υψηλής αξίας και δομικά ευαίσθητες.

6Τροποποιήσεις στον κλάδο και προοπτικές για το μέλλον

Καθώς η παραγωγή ημιαγωγών κινείται προς:

• Προηγμένη συσκευασία

• Αρχιτεκτονικές Chiplet

• Ενσωμάτωση υψηλής πυκνότητας

• Υπερ- λεπτή στοιβάζουσα πετσέτα

• Υλικά ευρείας ζώνης (SiC, GaN)

Ο διαχωρισμός των πλακών χωρίς ζημιές γίνεται όλο και πιο κρίσιμος.

Η Stealth Dicing έχει τοποθετηθεί ως βασική τεχνολογία στην επεξεργασία ημιαγωγών επόμενης γενιάς.

Η φύση της ξηρής διαδικασίας υποστηρίζει επίσης πρωτοβουλίες περιβαλλοντικά υπεύθυνης παραγωγής μειώνοντας τη χρήση νερού και την παραγωγή αποβλήτων.

Συμπεράσματα

Το Stealth DicingTM αντιπροσωπεύει μια αλλαγή παραδείγματος στην τεχνολογία διαχωρισμού πλακών.

Αντικαθιστώντας τη μηχανική κοπή και την αποτρίχωση της επιφάνειας με εσωτερική τροποποίηση λέιζερ και ελεγχόμενο στρες κάταγμα, εξαλείφει τα θραύσματα, τα συντρίμμια, τη θερμική βλάβη και την απώλεια κοπής.

Το αποτέλεσμα είναι:

• Μεγαλύτερη αντοχή των τσιπ

• Βελτιωμένη απόδοση

• Καθαρότερη μεταποίηση

• Καλύτερη καταλληλότητα για εξαιρετικά λεπτές και εύθραυστες συσκευές

• Βελτιωμένη αποδοτικότητα παραγωγής

Για τους κατασκευαστές ημιαγωγών που αναζητούν υψηλότερη αξιοπιστία, καλύτερη απόδοση και βελτιωμένη αποδοτικότητα κόστους, η Stealth Dicing παρέχει μια ισχυρή και έτοιμη για το μέλλον λύση.