Man mano che i dispositivi semiconduttori continuano a evolversi verso wafer più sottili, strutture più fragili e una maggiore densità di integrazione, le tecnologie convenzionali di dischiamento dei wafer sono sempre più sfidate.dispositivi MEMS, chip di memoria, semiconduttori di potenza e pacchetti ultra-sottili richiedono una maggiore resistenza del chip, una contaminazione minima e una stabilità di rendimento superiore.

La tecnologia Stealth DicingTM introduce un approccio fondamentalmente diverso alla separazione dei wafer.Stealth Dicing utilizza un processo interno di modificazione laser per avviare una frattura controllata all'interno del waferIl wafer viene quindi separato applicando una tensione di trazione esterna, eliminando danni superficiali, detriti e perdita di taglio.

Questo processo a secco e senza contatto offre vantaggi significativi in termini di resa, resistenza, pulizia ed efficienza di lavorazione.rendendola una tecnologia chiave per la produzione di semiconduttori di nuova generazione.

1- Limitazioni dei metodi convenzionali di taglio delle wafer

1.1 Taglio della lama

Il taglio a sottile utilizza una lama di diamante a rotazione ad alta velocità per tagliare fisicamente il wafer.

• Vibrazioni meccaniche introducono tensione al dispositivo

• È necessaria acqua di raffreddamento, aumentando il rischio di contaminazione

• La frantumazione avviene lungo i bordi tagliati

• La perdita di Kerf riduce l'area utilizzabile del wafer

• Detriti e particelle possono danneggiare strutture fragili

• Il rendimento è limitato dalla qualità dei bordi

• La velocità di lavorazione è limitata dall'usura della lama

Per dispositivi MEMS avanzati o wafer ultra-sottili, questi problemi diventano ancora più critici.

1.2 Taglio laser ablazione

L'ablazione a laser focalizza un raggio laser sulla superficie del wafer per fondere e evaporare il materiale, formando scanalature che separano il wafer.

Anche se elimina il contatto meccanico, introduce effetti termici:

• Zona colpita dal calore (HAZ) degrada la resistenza del materiale

• La fusione superficiale può danneggiare gli strati metallici

• Le particelle disperse contaminano i dispositivi

• Possono essere richiesti ulteriori processi di rivestimento protettivo

• La resistenza del chip è ridotta a causa dello stress termico

• Il rendimento è limitato dal tasso di rimozione del materiale

Man mano che le geometrie dei dispositivi diventano più delicate, i metodi di rimozione basati sulla superficie presentano rischi crescenti.

2Principio della tecnologia Stealth DicingTM

La Stealth Dicing opera su un principio fisico completamente diverso:modificazione interna anziché rimozione del materiale superficiale.

Il processo consiste in due fasi principali:

1. Processo di irradiazione laser (formazione dello strato SD)

2. Processo di espansione (separazione controllata)

2.1 Processo di irradiazione laser Formazione dello strato SD

Un raggio laser con una lunghezza d'onda in grado di penetrare il materiale del wafer è focalizzato all'interno del wafer piuttosto che sulla sua superficie.

Al punto focale, all'interno della struttura cristallina si crea uno strato modificato.Strato Stealth Dicing (strato SD).

Caratteristiche principali:

• Nessuna ablazione superficiale

• Nessuna rimozione di materiale

• Iniziazione delle micro-fessure interne

• Propagazione controllata delle crepe lungo le linee di taglio pianificate

Le fessure si estendono dallo strato SD verso le superfici superiore e inferiore.

Per i wafer spessi o i dispositivi MEMS, possono essere creati più strati SD lungo la direzione dello spessore per garantire un controllo completo della separazione.

2.2 Quattro modalità di livello SD

A seconda dello spessore del wafer, della struttura del dispositivo e della presenza di pellicole metalliche, vengono utilizzate diverse configurazioni dello strato SD:

Selezionando e combinando queste modalità, si possono ottenere condizioni di lavorazione ottimali per varie strutture semiconduttrici.

2.3 Processo di espansione Separazione indotta dallo stress

Dopo la formazione dello strato SD, il wafer viene montato su nastro di espansione.

Lo sforzo di trazione applicato fa sì che le crepe interne si estendano naturalmente alle superfici dei wafer, separando i singoli frammenti.

La separazione avviene attraverso la propagazione controllata delle crepe piuttosto che la rimozione del materiale.

Questo comporta diversi vantaggi:

• Nessun impatto meccanico sui dispositivi

• Nessuna tensione termica

• Niente frantumi.

• Nessuna generazione di detriti

• Nessuna perdita di taglio

3. Vantaggi tecnici della stealth dicingTM

La stealth dicing risolve fondamentalmente i problemi associati alla lama e all'ablazione.

3.1 Processo completamente asciutto

A differenza del taglio con lama, non è necessaria acqua di raffreddamento.

• Contaminazione dell'acqua

• Ri-deposito di particelle

• Processi di asciugatura

• Passi di pulizia secondari

Il processo è pulito ed ecologico.

3.2 Nessuna perdita di Kerf

Il taglio tradizionale rimuove il materiale per creare una strada a dadi, riducendo così l'area utilizzabile del wafer.

La "stealth dicing" forma un piano di frattura interna senza rimuovere materiale, il che significa:

• Utilizzazione massima dei wafer

• Conteggio più elevato di chip per wafer

• Miglioramento dell'efficienza dei costi

3.3 Nessun frantumamento e nessun HAZ

Perché non c'è macinatura o fusione superficiale:

• Nessun frantumamento dei bordi

• Zona non colpita dal calore

• Nessun degrado della resistenza

• Resistenza alla piegatura superiore

Ciò è particolarmente importante per le wafer ultra-sottili inferiori a 50 μm.

3.4 Rendimento più elevato dei chip

Eliminando detriti, stress e danni termici:

• Migliora l' affidabilità del dispositivo

• Aumento del rendimento

• Le fragili strutture della membrana MEMS rimangono intatte

• Metalli e pellicole protettive sono invariati

3.5 Miglioramento del rendimento

I sistemi ottici avanzati come il Laser Beam Adjuster (LBA) migliorano la forma e la portata del fascio.

Inoltre, SDBG (Stealth Dicing Before Grinding) consente di elaborare dispositivi ultra-sottili formando lo strato SD prima della sottilizzazione.

Questi progressi migliorano notevolmente la produttività per la produzione di grandi volumi.

4. Confronto delle tecnologie di scissione

5Applicazioni

La stealth dicing è ampiamente utilizzata in:

• Sensori MEMS con strutture a membrana fragile

• Dispositivi di memoria NAND e DRAM

• Dispositivi a semiconduttore di potenza

• Dispositivi logici CMOS

• Dispositivi ottici

• di larghezza superiore a 50 mm

• Imballaggi ultra-sottili (< 50 μm)

La tecnologia è particolarmente vantaggiosa per dispositivi di alto valore e strutturalmente sensibili.

6Tendenze del settore e prospettive future

Mentre la produzione di semiconduttori si muove verso:

• Imballaggio avanzato

• Architetture chiplet

• Integrazione ad alta densità

• Impilazione a matrici ultra sottili

• Materiali a banda larga (SiC, GaN)

La separazione dei wafer senza danni diventa sempre più critica.

La Stealth Dicing è posizionata come una tecnologia chiave per l'elaborazione dei semiconduttori di nuova generazione.

La sua natura di processo a secco sostiene anche iniziative di produzione rispettose dell'ambiente riducendo l'uso dell'acqua e la generazione di rifiuti.

Conclusioni

Stealth DicingTM rappresenta un cambiamento di paradigma nella tecnologia di separazione dei wafer.

Sostituendo il taglio meccanico e l'ablazione superficiale con la modifica interna del laser e la frattura controllata dallo stress, elimina frantumi, detriti, danni termici e perdita di taglio.

Il risultato è:

• Maggiore resistenza del chip

• Miglioramento del rendimento

• Trasformazione più pulita

• Migliore idoneità per dispositivi ultra-sottili e fragili

• Miglioramento dell'efficienza produttiva

Per i produttori di semiconduttori che cercano una maggiore affidabilità, prestazioni migliori e una migliore efficienza dei costi, Stealth Dicing fornisce una soluzione potente e pronta per il futuro.