Yarım iletken üretiminde, bir silikon levha, binlerce hatta milyonlarca entegre devrenin üretildiği temeldir.Litografi gibi ön uç işlemleri tamamladıktan sonra, deppozisyon, kazım, iyon yerleştirme ve metalleşme, wafer hala birden fazla bireysel yarı iletken cihazı içeren büyük bir dairesel altyapıdır.

Bu wafer'ı ayrı işlevsel yongalara dönüştürmek için, wafer dicing adı verilen kritik bir üretim adımı gereklidir.

Wafer dilimlemebir yarı iletken levhayı hasarı en aza indirerek, kenar kalitesini koruyarak ve yüksek üretim verimini sağlayarak tek tek ölçeklere kesin bir şekilde kesme işlemidir.Yarım iletken cihazlar daha küçük ve daha gelişmiş hale geldiğinde, wafer dicking teknolojisi, CPU'lar, bellek yongaları, güç cihazları, MEMS, sensörler, LED'ler ve gelişmiş ambalajlama gibi uygulamalar için giderek daha önemli hale geldi.

Bu makale, wafer dicking teknolojisinin ilkelerini, ana yöntemlerini, süreç adımlarını, zorluklarını ve gelecekteki eğilimlerini açıklar.

1Wafer Dici nedir?

Wafer dicking, işlenmiş bir wafer'i bireysel yarı iletken ölçeklerine (çiplere) kesen bir yarı iletken ayırma işlemidir.

Bitmiş bir levha genellikle bir ızgara yapısında düzenlenmiş yüzlerce veya binlerce tekrarlanan cihaz deseninden oluşur.

Wafer dilimlemesinin amacı:

• Wafer'dan ayrı ayrı çipler
• Her ölçekin elektrik performansını korumak
• Mekanik hasarı azaltmak
• Yüksek üretim verimini korumak
• Paketleme ve montaj için cips hazırlayın

Çiğden sonra, bireysel ölçekler genellikle bir sonraki aşamalara aktarılır:

Ölçü denetimi → Ölçü sınıflandırması → Ambalajlama → Test → Son yarı iletken ürünü

2Yarım iletken üretiminde Wafer Dicing'in konumu

Yarım iletken üretim süreci genel olarak üç ana aşamaya bölünebilir:

Front-End Üretim

Ön uç süreçler, wafer yüzeyinde yarı iletken cihazlar oluşturur.

Tipik adımlar şunlardır:

• Wafer temizliği
• Oksitlenme
• İnce film çöküntüsü
• Fotolitografi
• Çizim
• İyon ekimi
• Metal bağlantıları

Bu aşamada, wafer birden fazla tamamlanmış devre içerir, ancak bir büyük substrat olarak kalır.

Arka uç üretim

Wafer dicking arka uç işlemine aittir.

Ana adımlar şunlardır:

1. Wafer denetimi
2. Wafer montajı
3. Wafer inceltme (gerektiğinde)
4. Wafer dilimleme
5. Ölçü temizliği
6. Ölçüm denetimi
7. Paketleme

Paketleme ve Montaj

Parçaladıktan sonra:

• Paketlere teker teker kalıplar takılır.
• Elektrik bağlantıları oluşturulur.
• Koruyucu yapılar eklenir

Örnek olarak:

• Kablo yapıştırma paketleri
• Flip-chip paketleri
• Fener dışı paketleme
• 2.5D ve 3D gelişmiş ambalajlama

3Wafer dilimleme neden kritik bir süreçtir?

Wafer dicking basit bir kesme işlemi gibi görünse de, bu doğrudan yarı iletken performansını ve üretim maliyetini etkiler.

3.1 Verim Etkisi

Hasarlı bir mat kullanılamaz.

Çerezleme ile ilgili yaygın kusurlar şunlardır:

• Kenar parçalanması
• Çatlaklar
• Delaminasyon
• Yüzey kirliliği
• Metal katman hasarı

Hata oranında küçük bir artış bile yarı iletken üretim maliyetlerini önemli ölçüde etkileyebilir.

3.2 Küçük Cihaz Boyutları Gereksinimleri

Modern yarı iletken teknolojileri gerektiriyor:

• Daha küçük ölçekler
• Daha dar kesim yolları
• Daha yüksek hassasiyet

Gelişmiş işlemciler ve bellek cihazları genellikle mikron seviyesinde kesim doğruluğu gerektiren son derece yoğun yapılar içerir.

3.3 Maddi Zorluklar

Farklı yarı iletken malzemelerinin farklı mekanik özellikleri vardır.

Örneğin:

4. Wafer Parçalama Ana Metotları

Wafer malzemesine, kalınlığına, cihaz yapısına ve uygulama gereksinimlerine bağlı olarak çeşitli wafer ayırma teknolojileri kullanılır.

4.1 Bıçak kesimi

Blade dicing, en yaygın olarak kullanılan wafer kesme yöntemidir.

Çalışma prensibi

Yüksek hızda dönen bir elmas bıçağı belirli kesme yolları boyunca fiziki olarak waferin içinden kesiyor.

Bıçak yüksek kesim verimliliği sağlayan elmas parçacıkları içerir.

Tipik işlem:

1. Dişleme bandında monte edilmiş bir wafer
2. Kesim yolunu hizalayın
3. Yüksek hızda elmas bıçağı döndürün
4. Soğutma suyu uygulayın
5. Wafer'ı tek tek ölçeklere kes

Avantajlar

• Olgun teknoloji
• Yüksek üretim verimliliği
• Bir çok silikon levha için uygundur
• Daha düşük ekipman maliyeti

Sınırlar

• Mekanik gerginlik üretimi
• Atık kesme
• Bıçak aşınması
• Ultra ince levhalar için sınırlı

Blade dicing, güvenilirliği ve maliyet etkinliği nedeniyle birçok yarı iletken fabrikasında baskın olmaya devam ediyor.

4.2 Lazerle kesme

Lazer parçalama, yarı iletken levhaları ayırmak için odaklı lazer enerjisi kullanır.

Birkaç yaklaşım vardır:

Yüzey Lazer Kesimi

Lazer doğrudan kesim yolları boyunca malzeme çıkarır.

Gizli Çöpçatanlık

Bir lazer, waferin içindeki yüzeyi hasar vermeden iç değiştirilmiş katmanlar yaratır.

Wafer daha sonra kontrol edilen mekanik genişleme yoluyla ayrılır.

Avantajlar

• Azaltılmış mekanik stres
• Dar kesim genişliği
• İnce levhalar için uygundur
• Alt kenar hasarı

Başvurular

Lazer kesme yaygın olarak şunlar için kullanılır:

• MEMS cihazları
• Görüntü sensörleri
• Gelişmiş ambalajlama
• İnce yarı iletken levhalar

4.3 Plazma parçalama

Plazma kesme, matrisleri ayırmak için plazma kazım teknolojisini kullanır.

Mekanik kesim yerine, plazma yarı iletken malzemeyi kimyasal olarak çıkarır.

Avantajlar

• Çok dar kesim genişliği
• Minimum mekanik gerginlik
• Karmaşık wafer yapıları için uygundur

Zorluklar

• Daha yüksek ekipman yatırımı
• Daha karmaşık süreç kontrolü

5. Wafer dilimleme süreci akışı

Tipik bir wafer dilimleme işlemi aşağıdaki adımları içerir.

Adım 1: Wafer Denetimi

Parçalamadan önce, waferler aşağıdakiler için denetlenir:

• Yüzey kusurları
• Hizalama doğruluğu
• Şablon kalitesi
• Mevcut hasar

Gelişmiş denetim sistemleri aşağıdakileri kullanabilir:

• Optik mikroskop
• Lazer denetimi
• Otomatik arıza tespiti

Adım 2: Wafer Montajı

Wafer, özel bir yapıştırıcı bant kullanarak bir parça çerçevesine bağlanır.

Kaset şöyle diyor:

• Mekanik destek
• Ölçek tutma kapasitesi
• Kesim sırasında koruma

Adım 3: Wafer hizalanması

Parçalama makinesinin tanımlaması:

• Wafer yönelimi
• Hizalama işaretleri
• Sokakları kesmek

Yüksek hassasiyetli hizalama doğru ayrımı sağlar.

Adım 4: Kesim süreci

Wafer önceden belirlenmiş kesim yolları ile ayrılır.

Önemli parametreler şunlardır:

• Bıçak hızı
• Besleme oranı
• Kesme derinliği
• Soğutma koşulları
• titreşim kontrolü

Adım 5: Temizlik

Kesildikten sonra, waferler şunları içerebilir:

• Silikon parçacıkları
• Atık kesme
• Metal kirliliği

Temizleme, ölçekleme işleminden önce istenmeyen parçacıkları çıkarır.

Adım 6: Ölçü Denetimi

Her mat kontrol edilir:

• Çatlaklar
• Kenar kalitesi
• Yüzey kirliliği
• Boyut doğruluğu

Kusurlu kalıplar ambalajlanmadan önce çıkarılır.

6Önemli Wafer Parametrleri

Kırık Genişi

Kerf genişliği, kesim sırasında çıkarılan malzemenin genişliğini ifade eder.

Daha küçük bir kısım:

• Wafer başına daha fazla ölçek
• Daha yüksek wafer kullanımı
• Daha düşük üretim maliyeti

Çip boyutu

Parçalanma, wafer kenarlarında küçük kırıklara atıfta bulunur.

Büyük çipler aşağıdakilere neden olabilir:

• Güvenilirlik sorunları
• Paket arızası

Kesim Doğruluğu

Yüksek hassasiyetli kesim:

• Doğru ölçekler
• Daha iyi ambalaj uyumluluğu

Yüzey Zararları

Aşırı kesim gerginliği aşağıdakilere neden olabilir:

• Mikro çatlaklar
• Kristal kusurları
• Elektriksel güvenilirlik sorunları

7Gelişmiş Wafer Çöplemesindeki Zorluklar

7.1 Ultra ince wafer işleme

Modern yarı iletken cihazlar giderek daha ince vafeler kullanıyor.

Zorluklar şunları içerir:

• Wafer kırıklığı
• İşleme zorluğu
• Döşeme kontrolü

7.2 Sert Yarım iletken malzemeler

SiC ve safir gibi geniş bantlı malzemeler yüksek sertliklerinden dolayı kesilmesi zordur.

Örneğin:

SiC, mükemmel elektrik ve termal özelliklere sahiptir, ancak aşağıdakiler nedeniyle uzmanlaştırılmış parçalama teknikleri gerektirir:

• Yüksek sertlik
• Yüksek kırılganlık
• Güçlü kristal yapısı

7.3 Gelişmiş Paketleme Gereksinimleri

Bu teknolojiler:

• Chiplet mimarisi
• Yüksek bant genişliği belleği (HBM)
• 3D entegrasyonu

gerektiriyor:

• Küçük ölüler
• Daha iyi kenar kalitesi
• Daha yüksek hassasiyetli ayrım

8Wafer Dicici Teknolojisinin Gelecek Eğilimleri

8.1 Lazer tabanlı ayrıştırma

Lazer teknolojileri büyümeye devam edecek çünkü şunları sağlayacaklar:

• Düşük hasar
• Daha yüksek hassasiyet
• İnce levhalarla daha iyi uyumluluk

8.2 Yapay Zeka Temelli Süreç Kontrolü

Yapay zeka şu amaçlarla kullanılıyor:

• Kusur tespiti
• Kesme parametre optimizasyonu
• Verim artışı

8.3 Gelişmiş Malzemeler İşleme

Gelecekteki parçalama teknolojileri şunları desteklemeli:

• SiC levhaları
• GaN levhaları
• Safir substratları
• Cam araları

Yeni nesil elektronik için.

Sonuçlar

Wafer dilimleme, tamamlanmış bir wafer'i tek tek yarı iletken yongalarına dönüştüren çok önemli bir yarı iletken üretim işlemidir.Mekanik stresin gelişmiş bir kontrolünü gerektirir., hassas hizalama, malzeme özellikleri ve kirlilik yönetimi.

Geleneksel bıçak dizilmesi, olgunluğu ve verimliliği nedeniyle yaygın olarak kullanılmaya devam ederken, lazer dizilmesi ve plazma dizilmesi gelişmiş yarı iletken uygulamaları için giderek daha önemli hale geliyor.

Yarım iletken cihazlar daha küçük geometriler, daha yüksek güç yoğunluğu ve gelişmiş ambalaj mimarilerine doğru ilerledikçe, wafer dicing teknolojisi çip performansının iyileştirilmesinde kilit bir faktör olmaya devam edecek,Güvenilirlik ve üretim verimi.