À medida que os dispositivos semicondutores continuam a evoluir para wafers mais finos, estruturas mais frágeis e maior densidade de integração, as tecnologias convencionais de corte de wafers enfrentam desafios crescentes. Dispositivos MEMS, chips de memória, semicondutores de potência e pacotes ultrafinos exigem maior resistência do chip, contaminação mínima e estabilidade superior de rendimento.

A tecnologia Stealth Dicing™ introduz uma abordagem fundamentalmente diferente para a separação de wafers. Ao contrário do corte por lâmina ou da ablação a laser de superfície, o Stealth Dicing utiliza um processo de modificação a laser interna para iniciar a fratura controlada dentro do wafer. O wafer é então separado pela aplicação de estresse de tração externo, eliminando danos à superfície, detritos e perda de kerf.

Este processo seco e sem contato oferece vantagens significativas em rendimento, resistência, limpeza e eficiência de processamento, tornando-o uma tecnologia habilitadora chave para a fabricação de semicondutores de próxima geração.

1. Limitações dos Métodos Convencionais de Corte de Wafer

1.1 Corte por Lâmina

O corte por lâmina usa uma lâmina de diamante giratória de alta velocidade para cortar fisicamente o wafer. Embora amplamente adotada na indústria, essa abordagem mecânica apresenta vários desafios inerentes:

• A vibração mecânica introduz estresse no dispositivo

• Água de resfriamento é necessária, aumentando o risco de contaminação

• O lascamento ocorre ao longo das bordas de corte

• A perda de kerf reduz a área útil do wafer

• Detritos e partículas podem danificar estruturas frágeis

• O rendimento é limitado pela qualidade da borda

• A velocidade de processamento é restrita pelo desgaste da lâmina

Para dispositivos MEMS avançados ou wafers ultrafinos, esses problemas se tornam ainda mais críticos.

1.2 Corte a Laser por Ablação

O corte a laser por ablação foca um feixe de laser na superfície do wafer para derreter e evaporar material, formando sulcos que separam o wafer.

Embora elimine o contato mecânico, introduz efeitos térmicos:

• Zona Afetada pelo Calor (ZAC) degrada a resistência do material

• A fusão da superfície pode danificar camadas metálicas

• Partículas dispersas contaminam os dispositivos

• Processos adicionais de revestimento protetor podem ser necessários

• A resistência do chip é reduzida devido ao estresse térmico

• A vazão é limitada pela taxa de remoção de material

À medida que as geometrias dos dispositivos se tornam mais delicadas, os métodos de remoção baseados na superfície apresentam riscos crescentes.

2. Princípio da Tecnologia Stealth Dicing™

O Stealth Dicing opera em um princípio físico completamente diferente:modificação interna em vez de remoção de material de superfície.Características principais:

Processo de irradiação a laser (formação da camada SD)

1. Processo de expansão (separação controlada)

2. 2.1 Processo de Irradiação a Laser – Formação da Camada SD

Um feixe de laser com um comprimento de onda capaz de penetrar o material do wafer é focado dentro do wafer, em vez de em sua superfície.

No ponto focal, uma camada modificada é criada dentro da estrutura cristalina. Esta região modificada interna é referida como a

Camada Stealth Dicing (Camada SD).Características principais:

Sem ablação de superfície

• Sem remoção de material

• Iniciação de microfissuras internas

• Propagação controlada de fissuras ao longo das linhas de corte planejadas

• As fissuras se estendem da camada SD em direção às superfícies superior e inferior. Ao escanear o laser ao longo do caminho de corte pretendido, forma-se um plano de fratura interno contínuo.

Para wafers espessos ou dispositivos MEMS, múltiplas camadas SD podem ser criadas ao longo da direção da espessura para garantir o controle completo da separação.

2.2 Quatro Modos de Camada SD

Dependendo da espessura do wafer, estrutura do dispositivo e presença de filme metálico, diferentes configurações de camada SD são usadas:

Modo

2.3 Processo de Expansão – Separação Induzida por Estresse

Após a formação da camada SD, o wafer é montado em fita de expansão. A fita é esticada radialmente para fora.

O estresse de tração aplicado faz com que as fissuras internas se estendam naturalmente para as superfícies do wafer, separando os chips individuais.

A separação ocorre através da propagação controlada de fissuras, em vez de remoção de material.

Isso oferece vários benefícios:

Sem impacto mecânico nos dispositivos

• Sem estresse térmico

• Sem lascamento

• Sem geração de detritos

• Sem perda de kerf

• 3. Vantagens Técnicas do Stealth Dicing™

O Stealth Dicing resolve fundamentalmente os problemas associados ao corte por lâmina e ablação.

3.1 Processo Completamente Seco

Ao contrário do corte por lâmina, nenhuma água de resfriamento é necessária. Isso elimina:

Contaminação por água

• Redeposição de partículas

• Processos de secagem

• Etapas de limpeza secundária

• O processo é limpo e ecologicamente correto.

3.2 Sem Perda de Kerf

O corte tradicional remove material para criar uma rua de corte. Isso reduz a área útil do wafer.

O Stealth Dicing forma um plano de fratura interno sem remover material, o que significa:

Utilização máxima do wafer

• Maior contagem de chips por wafer

• Melhoria da eficiência de custos

• 3.3 Sem Lascamento e Sem ZAC

Como não há retificação ou fusão de superfície:

Sem lascamento de borda

• Sem Zona Afetada pelo Calor

• Sem degradação de resistência

• Resistência superior à flexão

• Isso é particularmente importante para wafers ultrafinos abaixo de 50 μm.

3.4 Maior Rendimento de Chip

Ao eliminar detritos, estresse e danos térmicos:

A confiabilidade do dispositivo melhora

• O rendimento aumenta

• Estruturas de membrana MEMS frágeis permanecem intactas

• Filmes metálicos e protetores não são afetados

• 3.5 Vazão Melhorada

Sistemas ópticos avançados, como o Ajustador de Feixe de Laser (LBA), aprimoram a conformação do feixe e a vazão.

Além disso, o SDBG (Stealth Dicing Before Grinding) permite o processamento de dispositivos ultrafinos formando a camada SD antes do afinamento.

Esses avanços melhoram significativamente a produtividade para fabricação em alto volume.

4. Comparação de Tecnologias de Corte

Item

O Stealth Dicing é amplamente utilizado em:

Sensores MEMS com estruturas de membrana frágeis

• Dispositivos de memória NAND e DRAM

• Dispositivos semicondutores de potência

• Dispositivos lógicos CMOS

• Dispositivos ópticos

• Wafers com filmes metálicos ou protetores

• Pacotes ultrafinos (

• <50 μm)A tecnologia é especialmente vantajosa para dispositivos de alto valor e estruturalmente sensíveis.

6. Tendências da Indústria e Perspectivas Futuras

À medida que a fabricação de semicondutores avança em direção a:

Embalagens avançadas

• Arquiteturas de chiplets

• Integração de alta densidade

• Empilhamento de die ultrafino

• Materiais de banda larga (SiC, GaN)

• A separação de wafer sem danos torna-se cada vez mais crítica.

O Stealth Dicing está posicionado como uma tecnologia habilitadora chave no processamento de semicondutores de próxima geração.

Sua natureza de processo seco também apoia iniciativas de fabricação ambientalmente responsáveis, reduzindo o uso de água e a geração de resíduos.

Conclusão

O Stealth Dicing™ representa uma mudança de paradigma na tecnologia de separação de wafers.

Ao substituir o corte mecânico e a ablação de superfície por modificação a laser interna e fratura controlada por estresse, ele elimina lascamento, detritos, danos térmicos e perda de kerf.

O resultado é:

Maior resistência do chip

• Melhoria do rendimento

• Processamento mais limpo

• Melhor adequação para dispositivos ultrafinos e frágeis

• Melhoria da eficiência de fabricação

• Para fabricantes de semicondutores que buscam maior confiabilidade, melhor desempenho e maior eficiência de custos, o Stealth Dicing oferece uma solução poderosa e preparada para o futuro.