웨이퍼 다이싱 이란 ???

웨이퍼는 진정한 반도체 칩이 되기 위해 세 가지 변화를 겪습니다: 첫째, 블록 형태로 웨이퍼로 절단됩니다. 두 번째 공정에서 트랜지스터는 이전 공정을 통해 웨이퍼 전면에 새겨집니다. 마지막으로, 캡슐화, 즉 다이싱 공정을 통해 웨이퍼는 완전한 반도체 칩이 됩니다. 패키징 공정은 웨이퍼를 여러 개의 육면체 개별 칩으로 절단하는 후공정이며, 웨이퍼 보드를 개별 직육면체로 톱질하는 공정을 "다이 쏘잉"이라고 함을 알 수 있습니다.

 

최근에는 반도체 집적도가 증가함에 따라 웨이퍼 두께가 점점 얇아지고 있으며, 이는 물론 "절단 주문" 공정에 많은 어려움을 초래합니다.

웨이퍼 다이싱의 역사

프론트 엔드 및 백엔드 공정은 다양한 다른 방식으로 상호 작용함으로써 더욱 개발됩니다 : 백엔드 공정의 진화는 웨이퍼의 다이와 별도로 분리 된 육면체 칩렛의 구조와 위치뿐만 아니라 웨이퍼의 패드 (전기 연결 경로)의 구조와 위치를 결정할 수 있습니다. 대조적으로, 프론트 엔드 공정의 진화는 백엔드 공정에서 후면 박막 및 "다이 쏘잉"웨이퍼의 공정과 방법을 변화 시켰습니다.

 

결과적으로 패키지의 모양이 점점 더 정교해지고 있으며, 이는 백엔드 프로세스에 상당한 영향을 미칠 수 있습니다. 그리고 패키지의 모양에 따라 절단 횟수, 절차 및 유형에 따라 변경됩니다.
스크라이브 다이싱

초기에는 외력을 가하여 절단하는 "브레이킹"이 웨이퍼를 육면체 다이로 분할할 수 있는 유일한 다이싱 방법이었습니다. 그러나 이 방법에는 치핑이나 균열과 같은 단점이 있습니다. 또한, 금속 표면의 버(Burr: 절단 중에 발생하는 일부 잔류물)가 완전히 제거되지 않기 때문에 절단면도 매우 거칠다.

 

이 문제를 해결하기 위해 웨이퍼의 표면을 "브레이킹"하기 전에 약 반 깊이로 절단하는 "스크라이빙"방법이 개발되었습니다. "스크라이빙"은 이름에서 알 수 있듯이 임펠러를 사용하여 웨이퍼 전면을 사전 톱질(절반 절단)하는 것을 말합니다. 초기에는 6인치 미만의 대부분의 웨이퍼를 현재의 "슬라이싱" 및 칩 사이의 "브레이킹" 방법을 사용하여 절단했습니다.

 

블레이드 다이싱 또는 블레이드 쏘잉

"다이싱" 방법은 점차 "블레이드 다이싱" 절단(또는 톱질) 방법으로 발전했으며, 이는 블레이드를 두 세 번 연속으로 사용하는 방법입니다. "블레이드" 절단 방법은 "스크라이빙" 후 "파손"할 때 칩렛이 벗겨지는 현상을 보상할 수 있으며 "싱귤레이션" 과정에서 칩렛을 보호하는 역할을 할 수 있습니다.

 

"블레이드" 절단은 이전의 "다이싱" 절단과 다르며, 즉, "블레이드" 절단 후 "브레이킹" 대신 블레이드를 다시 절단합니다. 따라서 "스텝 다이싱" 방법이라고도 합니다.

 

다이싱 공정 중 웨이퍼를 외부 손상으로부터 보호하기 위해 사전에 웨이퍼에 필름을 도포하여 보다 안전한 "절단"을 보장합니다. "Back Grinding" 공정에서는 접착 필름이 웨이퍼의 전면에 적용됩니다. 대조적으로, "블레이드" 절단에서는 접착 필름이 웨이퍼 뒷면에 부착됩니다. 다이 본딩 과정에서 접착제 뒷면의 접착 필름이 자동으로 벗겨집니다. 절단할 때 마찰이 많기 때문에 탈이염수가 모든 방향에서 연속적으로 분사됩니다.

 

게다가, 임펠러는 다이아몬드 입자로 부착되어야 합니다., 더 잘 슬라이스할 수 있도록. 이 시점에서 절개(블레이드 두께: 홈의 너비)는 균일해야 하며 다이싱 홈의 너비를 초과해서는 안 됩니다.

오랫동안 톱질은 가장 널리 사용되는 전통적인 다이싱 방법이었으며 가장 큰 장점은 단기간에 많은 수의 웨이퍼를 절단할 수 있다는 것입니다. 그러나 슬라이스의 공급 속도가 크게 증가하면 칩렛 가장자리 박리의 가능성이 커집니다. 따라서 임펠러의 회전 횟수는 분당 약 30,000회로 제어해야 합니다.

 

 

반도체 공정의 기술은 장기간에 걸친 축적과 시행착오를 통해 천천히 축적되는 비밀인 경우가 많다는 것을 알 수 있습니다(공융 칩에 대한 다음 섹션에서는 다이싱과 DAF에 대해 설명합니다).

 

연삭 전 다이싱(DBG): 절단 순서에 따라 방법이 변경됩니다

 

직경이 8인치인 웨이퍼의 블레이드를 절단할 때 칩렛 가장자리가 벗겨지거나 균열이 생기는 것에 대해 걱정할 필요가 없습니다. 그러나 웨이퍼 직경이 21인치로 증가하고 두께가 매우 얇아짐에 따라 스폴링과 균열이 다시 발생하기 시작했습니다. 다이싱 공정 중 웨이퍼에 가해지는 물리적 충격을 크게 줄이기 위해 "먼저 절단하고 나중에 연마" DBG 방법이 기존의 다이싱 시퀀스를 대체합니다.

 

연속적으로 절단하는 기존의 "블레이드" 절단 방법과 달리 DBG는 단일 "블레이드" 절단을 수행하고 다이가 분할될 때까지 연속적인 후면 박형을 통해 웨이퍼 두께를 점차적으로 얇게 만듭니다. DBG는 기존의 "블레이드" 절단 방법의 업그레이드 버전이라고 할 수 있으며, 두 번째 절단의 충격을 줄일 수 있기 때문에 DBG 방법은 "웨이퍼 레벨 패키징"에서 빠르게 인기를 얻고 있습니다.

 

레이저 다이싱

WLCSP(Wafer Level Chip Scale Package) 공정은 주로 레이저 다이싱입니다. 레이저 절단은 박리 및 균열을 줄여 더 나은 품질의 칩을 만들 수 있지만 웨이퍼 두께가 100μm 이상이면 생산성이 크게 저하될 수 있습니다. 따라서 두께가 100μm 미만(상대적으로 얇음)인 웨이퍼에 주로 사용됩니다. 레이저 절단은 웨이퍼의 다이싱 홈에 고에너지 레이저를 적용하여 실리콘을 절단하는 것입니다.

 

그러나, 종래의 레이저 다이싱 방식으로는, 웨이퍼의 표면에 미리 보호 필름을 도포한다. 이는 웨이퍼 표면이 가열되거나 레이저가 조사되면 이러한 물리적 접촉으로 인해 웨이퍼 표면에 홈이 형성되고 다이싱된 실리콘 칩도 표면에 부착되기 때문입니다. 종래의 레이저 절단 방법도 웨이퍼 표면을 직접 절단하는 것을 알 수 있으며, 이 점에서는 "블레이드" 절단 방법과 유사합니다.

스텔스 다이싱(Stealth Dicing, SD)은 먼저 레이저 에너지로 웨이퍼 내부를 절단한 후 뒷면에 부착된 테이프에 외부 압력을 가해 부수는 방식으로 칩을 분리하는 방법이다. 뒷면의 테이프에 압력이 가해지면 테이프의 늘어남으로 인해 웨이퍼가 순간적으로 위로 들어 올려져 칩이 분리될 수 있습니다. 전통적인 레이저 절단 방법과 비교하여 SD에는 다음과 같은 장점이 있습니다.:

 

첫째, 실리콘 파편이 없습니다.

 

두 번째는 컷아웃(커프: 다이싱 슬롯의 너비)이 좁아서 더 많은 칩을 얻을 수 있다는 것입니다. 또한 SD 방법을 사용한 스폴링 및 균열도 크게 줄어들며, 이는 전반적인 절단 품질에 매우 중요합니다. 결과적으로 SD 방식은 미래에 가장 선호되는 기술 중 하나가 될 가능성이 매우 높습니다.

플라즈마 다이싱

플라즈마 절단은 제조(Fab) 공정에서 플라즈마 에칭을 사용하여 절단하는 최근에 개발된 기술입니다. 플라즈마 절단 방법은 액체를 반기체 물질로 대체하므로 환경에 미치는 영향이 상대적으로 적습니다. 또한 웨이퍼 전체를 한 번에 절단하는 방법이 채택되어 "절단 주문"의 속도가 상대적으로 빠릅니다.

 

그러나 플라즈마 방법은 화학적으로 반응하는 가스를 원료로 사용하고 에칭 공정이 매우 복잡하기 때문에 상대적으로 번거롭습니다. 그러나 "블레이드" 절단 및 레이저 절단과 비교하여 플라즈마 절단은 웨이퍼 표면에 손상을 일으키지 않으므로 불량률을 줄이고 더 많은 칩을 얻을 수 있습니다.

최근에는 웨이퍼 두께가 30μm로 줄어들어 구리(Cu)나 저유전율(Low-k) 등의 소재가 많이 사용되고 있습니다. 따라서 버(Burr)를 방지하기 위해 플라즈마 절단 방법도 선호됩니다. 물론 플라즈마 절단 기술도 지속적으로 발전하고 있으며, 가까운 장래에 언젠가는 플라즈마 절단의 주요 개발 방향이기 때문에 에칭 할 때 더 이상 특수 마스크를 착용 할 필요가 없을 것이라고 믿습니다.

웨이퍼 두께가 100μm에서 50μm, 30μm로 증가함에 따라 개별 칩을 얻기 위한 절단 방법이 "브레이킹" 및 "블레이드" 절단에서 레이저 절단, 플라즈마 절단으로 변화하고 있습니다. 점점 더 성숙해지는 다이싱 방법은 다이싱 공정 자체의 생산 비용의 증가를 가져왔지만, 다른 한편으로는 반도체 칩의 다이싱에서 자주 발생하는 박리 및 균열과 같은 바람직하지 않은 현상을 크게 줄이고 단위 웨이퍼 당 얻어지는 칩의 양을 증가시킴으로써 단일 칩의 생산 비용이 하락 추세를 보이고 있습니다.

 

물론, 웨이퍼의 단위 면적당 칩 수의 증가는 다이싱 슬롯의 너비(다이싱 거리 너비)의 감소와 밀접한 관련이 있습니다. 플라즈마 절단 방법을 사용하면 "블레이드" 절단 방법보다 거의 20% 더 많은 칩을 얻을 수 있으며, 이것이 사람들이 플라즈마 절단 방법을 선택하는 이유 중 하나입니다. 웨이퍼, 칩 외관, 패키징 방법의 개발과 변화에 따라 웨이퍼 가공 기술, DBG 등 다양한 다이싱 공정도 등장하고 있습니다.