مع استمرار تطور الأجهزة شبه الموصلة نحو رقائق أرق، وهياكل أكثر هشاشة، وكثافة تكامل أعلى، تواجه تقنيات تقسيم الرقائق التقليدية تحديات متزايدة. تتطلب أجهزة MEMS، وشرائح الذاكرة، وأشباه الموصلات للطاقة، والحزم فائقة الرقة قوة شريحة أعلى، وتلوثًا أدنى، واستقرارًا فائقًا في الإنتاجية.

تقدم تقنية Stealth Dicing™ نهجًا مختلفًا جوهريًا لتقسيم الرقائق. على عكس تقسيم الشفرة أو إزالة المواد بالليزر السطحي، تستخدم Stealth Dicing عملية تعديل ليزر داخلي لبدء كسر متحكم فيه داخل الرقاقة. ثم يتم فصل الرقاقة عن طريق تطبيق إجهاد شد خارجي، مما يلغي تلف السطح، والحطام، وفقدان الحز.

توفر هذه العملية الجافة وغير المتصلة مزايا كبيرة في الإنتاجية، والقوة، والنظافة، وكفاءة المعالجة، مما يجعلها تقنية تمكينية رئيسية لتصنيع أشباه الموصلات من الجيل التالي.

1. قيود طرق تقسيم الرقائق التقليدية

1.1 تقسيم الشفرة

يستخدم تقسيم الشفرة شفرة ماسية دوارة عالية السرعة لقطع الرقاقة فعليًا. بينما تم اعتماده على نطاق واسع في الصناعة، فإن هذا النهج الميكانيكي يقدم العديد من التحديات المتأصلة:

• يُدخل الاهتزاز الميكانيكي إجهادًا على الجهاز

• يلزم وجود مياه تبريد، مما يزيد من خطر التلوث

• يحدث تشظي على طول حواف القطع

• يقلل فقدان الحز من مساحة الرقاقة القابلة للاستخدام

• قد يتلف الحطام والجسيمات الهياكل الهشة

• تقتصر الإنتاجية على جودة الحافة

• تقتصر سرعة المعالجة على تآكل الشفرة

بالنسبة لأجهزة MEMS المتقدمة أو الرقائق فائقة الرقة، تصبح هذه المشكلات أكثر أهمية.

1.2 تقسيم الليزر بالإزالة

يركز تقسيم الليزر بالإزالة شعاع ليزر على سطح الرقاقة لصهر وتبخير المواد، مما يشكل أخاديد تفصل الرقاقة.

على الرغم من أنه يلغي الاتصال الميكانيكي، إلا أنه يُدخل تأثيرات حرارية:

• تؤدي منطقة التأثير الحراري (HAZ) إلى تدهور قوة المواد

• قد يتلف انصهار السطح طبقات المعادن

• يلوث الحطام المتناثر الأجهزة

• قد تكون هناك حاجة لعمليات طلاء واقية إضافية

• تنخفض قوة الشريحة بسبب الإجهاد الحراري

• تقتصر الإنتاجية على معدل إزالة المواد

مع تزايد دقة هندسة الأجهزة، تزداد مخاطر طرق الإزالة السطحية.

2. مبدأ تقنية Stealth Dicing™

تعمل Stealth Dicing على مبدأ فيزيائي مختلف تمامًا:تعديل داخلي بدلاً من إزالة المواد السطحية.الخصائص الرئيسية:

عملية التشعيع بالليزر (تكوين طبقة SD)

1. عملية التمدد (فصل متحكم فيه)

2. 2.1 عملية التشعيع بالليزر - تكوين طبقة SD

يتم تركيز شعاع ليزر بطول موجي قادر على اختراق مادة الرقاقة داخل الرقاقة بدلاً من سطحها.

عند نقطة التركيز، يتم إنشاء طبقة معدلة داخل البنية البلورية. يُشار إلى هذه المنطقة المعدلة الداخلية باسم

طبقة Stealth Dicing (طبقة SD).الخصائص الرئيسية:

لا يوجد إزالة للمواد السطحية

• لا يوجد إزالة للمواد

• بدء تشقق داخلي

• انتشار تشقق متحكم فيه على طول خطوط التقسيم المخطط لها

• تمتد الشقوق من طبقة SD نحو السطحين العلوي والسفلي. عن طريق مسح الليزر على طول مسار القطع المقصود، يتم تشكيل مستوى كسر داخلي مستمر.

بالنسبة للرقائق السميكة أو أجهزة MEMS، يمكن إنشاء طبقات SD متعددة على طول اتجاه السماكة لضمان التحكم الكامل في الفصل.

2.2 أربعة أوضاع لطبقة SD

اعتمادًا على سماكة الرقاقة، وهيكل الجهاز، ووجود طبقة معدنية، تُستخدم تكوينات مختلفة لطبقة SD:

الوضع

2.3 عملية التمدد - فصل مُحفز بالإجهاد

بعد تكوين طبقة SD، يتم تركيب الرقاقة على شريط تمدد. يتم تمديد الشريط شعاعيًا للخارج.

يسبب إجهاد الشد المطبق امتداد الشقوق الداخلية بشكل طبيعي إلى أسطح الرقاقة، وفصل الشرائح الفردية.

يحدث الفصل من خلال انتشار تشقق متحكم فيه بدلاً من إزالة المواد.

يوفر هذا العديد من الفوائد:

لا يوجد تأثير ميكانيكي على الأجهزة

• لا يوجد إجهاد حراري

• لا يوجد تشظي

• لا يوجد توليد للحطام

• لا يوجد فقدان للحز

• 3. المزايا التقنية لتقنية Stealth Dicing™

تحل Stealth Dicing بشكل أساسي المشكلات المرتبطة بتقسيم الشفرة والإزالة بالليزر.

3.1 عملية جافة تمامًا

على عكس تقسيم الشفرة، لا يلزم وجود مياه تبريد. هذا يلغي:

تلوث المياه

• إعادة ترسيب الجسيمات

• عمليات التجفيف

• خطوات التنظيف الثانوية

• العملية نظيفة وصديقة للبيئة.

3.2 لا يوجد فقدان للحز

القطع التقليدي يزيل المواد لإنشاء شارع تقسيم. هذا يقلل من مساحة الرقاقة القابلة للاستخدام.

تشكل Stealth Dicing مستوى كسر داخلي دون إزالة المواد، مما يعني:

أقصى استفادة من الرقاقة

• عدد شرائح أعلى لكل رقاقة

• تحسين الكفاءة التكلفية

• 3.3 لا يوجد تشظي ولا منطقة تأثير حراري (HAZ)

نظرًا لعدم وجود طحن سطحي أو انصهار:

لا يوجد تشظي للحواف

• لا توجد منطقة تأثير حراري

• لا يوجد تدهور في القوة

• قوة انحناء فائقة

• هذا مهم بشكل خاص للرقائق فائقة الرقة أقل من 50 ميكرومتر.

3.4 إنتاجية شرائح أعلى

عن طريق القضاء على الحطام والإجهاد والتلف الحراري:

تحسن موثوقية الجهاز

• تزداد الإنتاجية

• تبقى هياكل غشاء MEMS الهشة سليمة

• لا تتأثر طبقات المعادن والواقية

• 3.5 تحسين الإنتاجية

تعمل الأنظمة البصرية المتقدمة مثل معدل شعاع الليزر (LBA) على تحسين تشكيل الشعاع والإنتاجية.

بالإضافة إلى ذلك، تتيح تقنية SDBG (Stealth Dicing Before Grinding) معالجة الأجهزة فائقة الرقة عن طريق تكوين طبقة SD قبل الترقيم.

تعمل هذه التطورات على تحسين الإنتاجية بشكل كبير للتصنيع بكميات كبيرة.

4. مقارنة تقنيات التقسيم

البند

تُستخدم Stealth Dicing على نطاق واسع في:

أجهزة استشعار MEMS ذات هياكل الأغشية الهشة

• أجهزة ذاكرة NAND و DRAM

• أجهزة أشباه الموصلات للطاقة

• أجهزة منطق CMOS

• الأجهزة البصرية

• رقائق ذات طبقات معدنية أو واقية

• حزم فائقة الرقة (

• <50 ميكرومتر)تتميز التقنية بمزايا خاصة للأجهزة عالية القيمة والحساسة هيكليًا.

6. اتجاهات الصناعة والتوقعات المستقبلية

مع انتقال تصنيع أشباه الموصلات نحو:

التعبئة المتقدمة

• هياكل الشرائح (Chiplet)

• التكامل عالي الكثافة

• تكديس الرقائق فائقة الرقة

• مواد النطاق العريض (SiC, GaN)

• يصبح فصل الرقائق الخالي من التلف أمرًا بالغ الأهمية بشكل متزايد.

تُعد Stealth Dicing تقنية تمكينية رئيسية في معالجة أشباه الموصلات من الجيل التالي.

كما تدعم طبيعتها الجافة للتصنيع الممارسات التصنيعية المسؤولة بيئيًا عن طريق تقليل استخدام المياه وتوليد النفايات.

خاتمة

تمثل Stealth Dicing™ تحولًا نموذجيًا في تقنية فصل الرقائق.

من خلال استبدال القطع الميكانيكي والإزالة السطحية بالتعديل الليزري الداخلي والكسر المتحكم فيه بالإجهاد، فإنها تلغي التشظي، والحطام، والتلف الحراري، وفقدان الحز.

النتيجة هي:

قوة شرائح أعلى

• تحسين الإنتاجية

• معالجة أنظف

• ملاءمة أفضل للأجهزة فائقة الرقة والهشة

• تحسين كفاءة التصنيع

• بالنسبة لمصنعي أشباه الموصلات الذين يبحثون عن موثوقية أعلى، وأداء أفضل، وكفاءة تكلفة محسنة، توفر Stealth Dicing حلاً قويًا ومستعدًا للمستقبل.