Yarı iletken cihazlar daha ince waferlere, daha kırılgan yapılara ve daha yüksek entegrasyon yoğunluğuna doğru evrildikçe, geleneksel wafer kesme teknolojileri giderek daha fazla zorlanmaktadır. MEMS cihazları, bellek çipleri, güç yarı iletkenleri ve ultra ince paketler daha yüksek çip gücü, minimum kirlilik ve üstün verim kararlılığı gerektirir.

Stealth Dicing™ teknolojisi, wafer ayrımı için temelde farklı bir yaklaşım sunar. Bıçakla kesme veya yüzey lazer ablasyonunun aksine, Stealth Dicing kontrollü bir kırılmayı başlatmak için iç lazer modifikasyon işlemi kullanır. Wafer daha sonra harici çekme gerilimi uygulanarak ayrılır, yüzey hasarı, döküntü ve kesme kaybı ortadan kalkar.

Bu kuru, temassız işlem, verim, güç, temizlik ve işleme verimliliği açısından önemli avantajlar sağlar ve bunu yeni nesil yarı iletken üretimi için temel bir teknoloji haline getirir.

1. Geleneksel Wafer Kesme Yöntemlerinin Sınırlamaları

1.1 Bıçakla Kesme

Bıçakla kesme, waferi fiziksel olarak kesmek için yüksek hızlı dönen bir elmas bıçak kullanır. Endüstride yaygın olarak benimsenmiş olsa da, bu mekanik yaklaşım birkaç temel zorluk sunar:

• Mekanik titreşim cihaza stres uygular

• Soğutma suyu gereklidir, bu da kirlilik riskini artırır

• Kesme kenarları boyunca yonga oluşumu meydana gelir

• Kesme kaybı kullanılabilir wafer alanını azaltır

• Döküntü ve parçacıklar kırılgan yapılara zarar verebilir

• Verim kenar kalitesi ile sınırlıdır

• İşleme hızı bıçak aşınması ile sınırlıdır

Gelişmiş MEMS cihazları veya ultra ince waferler için bu sorunlar daha da kritik hale gelir.

1.2 Ablasyon Lazerle Kesme

Lazer ablasyonla kesme, wafer yüzeyine bir lazer ışını odaklayarak malzemeyi eritir ve buharlaştırır, waferi ayıran oluklar oluşturur.

Mekanik teması ortadan kaldırmasına rağmen, termal etkiler yaratır:

• Isıdan Etkilenen Bölge (HAZ) malzeme gücünü düşürür

• Yüzey erimesi metal katmanlara zarar verebilir

• Saçılmış parçacıklar cihazları kirletir

• Ek koruyucu kaplama işlemleri gerekebilir

• Termal stres nedeniyle çip gücü azalır

• İşlem hızı malzeme kaldırma hızı ile sınırlıdır

Cihaz geometrileri daha hassas hale geldikçe, yüzey tabanlı kaldırma yöntemleri artan riskler sunar.

2. Stealth Dicing™ Teknolojisinin Prensibi

Stealth Dicing tamamen farklı bir fiziksel prensip üzerinde çalışır:yüzey malzeme kaldırma yerine iç modifikasyon.Temel özellikler:

Lazer ışınlama işlemi (SD katmanı oluşumu)

1. Genişleme işlemi (kontrollü ayrım)

2. 2.1 Lazer Işınlama İşlemi – SD Katmanının Oluşumu

Wafer malzemesini nüfuz edebilen bir dalga boyuna sahip bir lazer ışını, yüzey yerine waferin içine odaklanır.

Odak noktasında, kristal yapı içinde modifiye edilmiş bir katman oluşturulur. Bu iç modifiye edilmiş bölgeye

Stealth Dicing Katmanı (SD Katmanı)denir.Temel özellikler:

Yüzey ablasyonu yok

• Malzeme kaldırma yok

• İç mikro-çatlak başlatma

• Planlanmış kesme hatları boyunca kontrollü çatlak yayılması

• Çatlaklar SD katmanından hem üst hem de alt yüzeylere doğru uzanır. Lazerin amaçlanan kesme yolu boyunca taranmasıyla sürekli bir iç kırılma düzlemi oluşur.

Kalın waferler veya MEMS cihazları için, tam ayrım kontrolünü sağlamak üzere kalınlık yönünde birden fazla SD katmanı oluşturulabilir.

2.2 Dört SD Katmanı Modu

Wafer kalınlığına, cihaz yapısına ve metal film varlığına bağlı olarak farklı SD katmanı yapılandırmaları kullanılır:

Mod

2.3 Genişleme İşlemi – Gerilim Kaynaklı Ayrım

SD katmanı oluştuktan sonra, wafer genişleme bandına monte edilir. Bant radyal olarak dışa doğru gerilir.

Uygulanan çekme gerilimi, iç çatlakların doğal olarak wafer yüzeylerine yayılmasına ve bireysel çiplerin ayrılmasına neden olur.

Ayrım, malzeme kaldırma yerine kontrollü çatlak yayılması yoluyla gerçekleşir.

Bu birkaç fayda sağlar:

Cihazlar üzerinde mekanik etki yok

• Termal stres yok

• Yonga oluşumu yok

• Döküntü oluşumu yok

• Kesme kaybı yok

• 3. Stealth Dicing™'in Teknik Avantajları

Stealth Dicing, bıçak ve ablasyonla kesme ile ilgili sorunları temelden çözer.

3.1 Tamamen Kuru İşlem

Bıçakla kesmenin aksine soğutma suyu gerekmez. Bu şunları ortadan kaldırır:

Su kirliliği

• Parçacıkların yeniden çökelmesi

• Kurutma işlemleri

• İkincil temizleme adımları

• İşlem temiz ve çevre dostudur.

3.2 Kesme Kaybı Yok

Geleneksel kesme, bir kesme yolu oluşturmak için malzeme kaldırır. Bu, kullanılabilir wafer alanını azaltır.

Stealth Dicing, malzeme kaldırmadan bir iç kırılma düzlemi oluşturur, bu da şu anlama gelir:

Maksimum wafer kullanımı

• Wafer başına daha yüksek çip sayısı

• Geliştirilmiş maliyet verimliliği

• 3.3 Yonga Oluşumu Yok ve HAZ Yok

Yüzey taşlama veya erime olmadığı için:

Kenar yongası yok

• Isıdan Etkilenen Bölge yok

• Güç düşüşü yok

• Üstün bükülme mukavemeti

• Bu, özellikle 50 μm altındaki ultra ince waferler için önemlidir.

3.4 Daha Yüksek Çip Verimi

Döküntü, stres ve termal hasarı ortadan kaldırarak:

Cihaz güvenilirliği artar

• Verim artar

• Kırılgan MEMS membran yapıları sağlam kalır

• Metal ve koruyucu filmler etkilenmez

• 3.5 Geliştirilmiş İşlem Hızı

Lazer Işın Ayarlayıcı (LBA) gibi gelişmiş optik sistemler, ışın şekillendirmeyi ve işlem hızını artırır.

Ek olarak, SDBG (Grinding Öncesi Gizli Kesme), inceltmeden önce SD katmanını oluşturarak ultra ince cihazların işlenmesini sağlar.

Bu gelişmeler, yüksek hacimli üretim için üretkenliği önemli ölçüde artırır.

4. Kesme Teknolojilerinin Karşılaştırılması

Öğe

Stealth Dicing yaygın olarak şunlarda kullanılır:

Kırılgan membran yapılı MEMS sensörleri

• NAND ve DRAM bellek cihazları

• Güç yarı iletken cihazları

• CMOS mantık cihazları

• Optik cihazlar

• Metal veya koruyucu filmli waferler

• Ultra ince paketler (

• <50 μm)Teknoloji, özellikle yüksek değerli ve yapısal olarak hassas cihazlar için avantajlıdır.

6. Endüstri Trendleri ve Gelecek Görünümü

Yarı iletken üretimi şunlara doğru ilerledikçe:

Gelişmiş paketleme

• Çiplet mimarileri

• Yüksek yoğunluklu entegrasyon

• Ultra ince yonga istifleme

• Geniş bant aralıklı malzemeler (SiC, GaN)

• Hasarsız wafer ayrımı giderek daha kritik hale gelmektedir.

Stealth Dicing, yeni nesil yarı iletken işlemede temel bir teknoloji olarak konumlanmıştır.

Kuru işlem doğası, su kullanımını ve atık üretimini azaltarak çevreye duyarlı üretim girişimlerini de desteklemektedir.

Sonuç

Stealth Dicing™, wafer ayrım teknolojisinde bir paradigma değişimi temsil eder.

Mekanik kesme ve yüzey ablasyonunu iç lazer modifikasyonu ve gerilim kontrollü kırılma ile değiştirerek, yonga oluşumu, döküntü, termal hasar ve kesme kaybını ortadan kaldırır.

Sonuç şudur:

Daha yüksek çip gücü

• Geliştirilmiş verim

• Daha temiz işleme

• Ultra ince ve kırılgan cihazlar için daha iyi uygunluk

• Geliştirilmiş üretim verimliliği

• Daha yüksek güvenilirlik, daha iyi performans ve geliştirilmiş maliyet verimliliği arayan yarı iletken üreticileri için Stealth Dicing, güçlü ve geleceğe hazır bir çözüm sunar.