Wraz z ewolucją urządzeń półprzewodnikowych w kierunku cieńszych płytek, bardziej kruchych struktur i wyższej gęstości integracji, konwencjonalne technologie cięcia płytek napotykają coraz większe wyzwania. Urządzenia MEMS, układy scalone pamięci, półprzewodniki mocy i ultra cienkie obudowy wymagają wyższej wytrzymałości chipów, minimalnego zanieczyszczenia i doskonałej stabilności plonu.

Technologia Stealth Dicing™ wprowadza fundamentalnie inne podejście do separacji płytek. W przeciwieństwie do cięcia ostrzem lub ablacji laserowej powierzchniowej, Stealth Dicing wykorzystuje wewnętrzny proces modyfikacji laserowej do inicjowania kontrolowanego pękania wewnątrz płytki. Płytka jest następnie rozdzielana przez zastosowanie zewnętrznego naprężenia rozciągającego, eliminując uszkodzenia powierzchni, zanieczyszczenia i straty materiału.

Ten suchy, bezkontaktowy proces zapewnia znaczące korzyści w zakresie plonu, wytrzymałości, czystości i wydajności przetwarzania, czyniąc go kluczową technologią umożliwiającą produkcję półprzewodników nowej generacji.

1. Ograniczenia konwencjonalnych metod cięcia płytek

1.1 Cięcie ostrzem

Cięcie ostrzem wykorzystuje szybko obracające się ostrze diamentowe do fizycznego przecięcia płytki. Chociaż jest szeroko stosowane w przemyśle, to podejście mechaniczne stwarza kilka inherentnych wyzwań:

• Wibracje mechaniczne wprowadzają naprężenia do urządzenia

• Wymagana jest woda chłodząca, co zwiększa ryzyko zanieczyszczenia

• Występują odpryski wzdłuż krawędzi cięcia

• Strata materiału zmniejsza użyteczną powierzchnię płytki

• Zanieczyszczenia i cząstki mogą uszkodzić kruche struktury

• Plon jest ograniczony jakością krawędzi

• Prędkość przetwarzania jest ograniczona zużyciem ostrza

W przypadku zaawansowanych urządzeń MEMS lub ultra cienkich płytek problemy te stają się jeszcze bardziej krytyczne.

1.2 Cięcie laserem ablacyjnym

Cięcie laserem ablacyjnym skupia wiązkę lasera na powierzchni płytki, aby stopić i odparować materiał, tworząc rowki oddzielające płytkę.

Chociaż eliminuje kontakt mechaniczny, wprowadza efekty termiczne:

• Strefa wpływu ciepła (HAZ) degraduje wytrzymałość materiału

• Topnienie powierzchni może uszkodzić warstwy metalu

• Rozproszone cząstki zanieczyszczają urządzenia

• Mogą być wymagane dodatkowe procesy powlekania ochronnego

• Wytrzymałość chipa jest zmniejszona z powodu naprężeń termicznych

• Przepustowość jest ograniczona szybkością usuwania materiału

W miarę jak geometrie urządzeń stają się delikatniejsze, metody usuwania materiału oparte na powierzchni stwarzają coraz większe ryzyko.

2. Zasada działania technologii Stealth Dicing™

Stealth Dicing działa na zupełnie innej zasadzie fizycznej:modyfikacja wewnętrzna zamiast usuwania materiału z powierzchni.Kluczowe cechy:

Proces napromieniowania laserowego (tworzenie warstwy SD)

1. Proces ekspansji (kontrolowane rozdzielanie)

2. 2.1 Proces napromieniowania laserowego – tworzenie warstwy SD

Wiązka lasera o długości fali zdolnej do przenikania materiału płytki jest ogniskowana wewnątrz płytki, a nie na jej powierzchni.

W punkcie ogniskowania tworzona jest zmodyfikowana warstwa wewnątrz struktury krystalicznej. Ten wewnętrzny obszar modyfikacji nazywany jest

Stealth Dicing Layer (SD Layer).Kluczowe cechy:

Brak ablacji powierzchniowej

• Brak usuwania materiału

• Inicjacja wewnętrznych mikropęknięć

• Kontrolowane propagowanie pęknięć wzdłuż zaplanowanych linii cięcia

• Pęknięcia rozciągają się od warstwy SD w kierunku obu powierzchni, górnej i dolnej. Skanując laser wzdłuż zamierzonej ścieżki cięcia, tworzy się ciągła wewnętrzna płaszczyzna pękania.

W przypadku grubych płytek lub urządzeń MEMS można utworzyć wiele warstw SD w kierunku grubości, aby zapewnić pełną kontrolę separacji.

2.2 Cztery tryby warstwy SD

W zależności od grubości płytki, struktury urządzenia i obecności folii metalowej stosuje się różne konfiguracje warstwy SD:

Tryb

2.3 Proces ekspansji – rozdzielanie indukowane naprężeniem

Po utworzeniu warstwy SD płytka jest montowana na taśmie rozprężnej. Taśma jest rozciągana promieniowo na zewnątrz.

Zastosowane naprężenie rozciągające powoduje naturalne rozszerzenie wewnętrznych pęknięć do powierzchni płytki, rozdzielając poszczególne chipy.

Rozdzielenie następuje poprzez kontrolowane propagowanie pęknięć, a nie usuwanie materiału.

Zapewnia to kilka korzyści:

Brak wpływu mechanicznego na urządzenia

• Brak naprężeń termicznych

• Brak odprysków

• Brak generowania zanieczyszczeń

• Brak strat materiału

• 3. Zalety techniczne Stealth Dicing™

Stealth Dicing fundamentalnie rozwiązuje problemy związane z cięciem ostrzem i ablacyjnym.

3.1 Proces całkowicie suchy

W przeciwieństwie do cięcia ostrzem, nie jest wymagana woda chłodząca. Eliminuje to:

Zanieczyszczenie wodą

• Ponowne osadzanie cząstek

• Procesy suszenia

• Dodatkowe etapy czyszczenia

• Proces jest czysty i przyjazny dla środowiska.

3.2 Brak strat materiału

Tradycyjne cięcie usuwa materiał, tworząc ulicę cięcia. Zmniejsza to użyteczną powierzchnię płytki.

Stealth Dicing tworzy wewnętrzną płaszczyznę pękania bez usuwania materiału, co oznacza:

Maksymalne wykorzystanie płytki

• Większa liczba chipów na płytkę

• Poprawa efektywności kosztowej

• 3.3 Brak odprysków i brak HAZ

Ponieważ nie ma szlifowania powierzchni ani topienia:

Brak odprysków krawędzi

• Brak strefy wpływu ciepła

• Brak degradacji wytrzymałości

• Doskonała wytrzymałość na zginanie

• Jest to szczególnie ważne w przypadku ultra cienkich płytek poniżej 50 μm.

3.4 Wyższy plon chipów

Poprzez eliminację zanieczyszczeń, naprężeń i uszkodzeń termicznych:

Poprawia się niezawodność urządzeń

• Wzrasta plon

• Kruche struktury membranowe MEMS pozostają nienaruszone

• Warstwy metalowe i ochronne pozostają nienaruszone

• 3.5 Poprawiona przepustowość

Zaawansowane systemy optyczne, takie jak Laser Beam Adjuster (LBA), poprawiają kształtowanie wiązki i przepustowość.

Dodatkowo, SDBG (Stealth Dicing Before Grinding) umożliwia przetwarzanie ultra cienkich urządzeń poprzez utworzenie warstwy SD przed rozcieńczeniem.

Te postępy znacząco poprawiają produktywność w produkcji wielkoseryjnej.

4. Porównanie technologii cięcia

Pozycja

Stealth Dicing jest szeroko stosowany w:

Czujniki MEMS z kruchymi strukturami membranowymi

• Urządzenia pamięci NAND i DRAM

• Urządzenia półprzewodnikowe mocy

• Urządzenia logiczne CMOS

• Urządzenia optyczne

• Płytki z warstwami metalu lub ochronnymi

• Ultra cienkie obudowy (

• <50 μm)Technologia jest szczególnie korzystna dla urządzeń o wysokiej wartości i wrażliwych strukturalnie.

6. Trendy branżowe i perspektywy przyszłości

W miarę jak produkcja półprzewodników zmierza w kierunku:

Zaawansowane pakowanie

• Architektury chipletów

• Wysoka gęstość integracji

• Ultra cienkie stosowanie chipów

• Materiały szerokopasmowe (SiC, GaN)

• Separacja płytek bez uszkodzeń staje się coraz bardziej krytyczna.

Stealth Dicing jest pozycjonowany jako kluczowa technologia umożliwiająca przetwarzanie półprzewodników nowej generacji.

Jego suchy proces wspiera również inicjatywy odpowiedzialnej produkcji przyjaznej dla środowiska poprzez zmniejszenie zużycia wody i generowania odpadów.

Wniosek

Stealth Dicing™ stanowi zmianę paradygmatu w technologii separacji płytek.

Poprzez zastąpienie cięcia mechanicznego i ablacji powierzchniowej wewnętrzną modyfikacją laserową i kontrolowanym pękaniem, eliminuje odpryski, zanieczyszczenia, uszkodzenia termiczne i straty materiału.

Wynik to:

Wyższa wytrzymałość chipa

• Poprawiony plon

• Czyste przetwarzanie

• Lepsza przydatność do ultra cienkich i kruchych urządzeń

• Zwiększona wydajność produkcji

• Dla producentów półprzewodników poszukujących wyższej niezawodności, lepszej wydajności i poprawionej efektywności kosztowej, Stealth Dicing zapewnia potężne i przyszłościowe rozwiązanie.