ダイの個別化

ダイ・シンギュレーションは、ウェーハ・ダイシングとも呼ばれ、半導体デバイスの製造において、完成した半導体ウェーハからダイを分離するプロセスです。^{[1]ダイ・シンギュレーションは、}フォトリソグラフィー・プロセスの後に行われます。これには、スクライビングとブレーキング、機械的な鋸引き（通常はダイシングソーと呼ばれる機械を使用）^[2]、またはレーザー切断が含まれます。すべての方法は、精度と正確さを確保するために通常自動化されています。^[3] ダイシング・プロセスの後、個々のシリコン・チップは、コンピューターなど の電子機器の製造に適したチップ・キャリアに封入される場合があります。

ダイシング中、ウェーハは通常、粘着性の裏地が付いたダイシング テープ上にマウントされ、薄い金属板フレーム上にウェーハが固定されます。ダイシング テープは、ダイシングの用途に応じてさまざまな特性があります。小さいサイズのダイには UV 硬化テープが使用され、大きいサイズのダイには非 UV ダイシング テープが使用されます。ダイシング ソーでは、ダイヤモンド粒子の付いたダイシング ブレードが使用され、30,000 RPM で回転し、脱イオン水で冷却されます。ウェーハがダイシングされると、ダイシング テープ上に残ったピースは、ダイ、ダイス、またはダイと呼ばれます。それぞれが適切なパッケージにパッケージ化されるか、 「ベア ダイ」としてプリント回路基板に直接配置されます。ダイ ストリートと呼ばれる切り取られた領域の幅は、通常約 75 マイクロメートル (0.003 インチ) です。ウェーハがダイシングされると、ダイは、電子機器の組み立て工程のさらに奥で 、ダイボンダーやダイソーターなどのダイ処理装置によって取り出されるまで、ダイシングテープ上に留まります。

標準的な半導体製造では、「薄化後にダイシング」という手法が採用されており、まずウェハーを薄化してからダイシングする。ウェハーはダイシングされる前に、裏面研削（BSG）と呼ばれるプロセスで研磨される。^[1]

テープ上に残されるダイのサイズは、一辺が 35 mm (非常に大きい) から 0.1 mm 四方 (非常に小さい) までの範囲です。作成されるダイは直線で生成される任意の形状にすることができますが、通常は長方形または正方形です。場合によっては、使用されるシンギュレーション方法に応じて他の形状になることもあります。フルカット レーザー ダイサーは、さまざまな形状にカットして分離する機能を備えています。

ダイシングされる材料には、ガラス、アルミナ、シリコン、ガリウムヒ素（GaAs）、サファイア上のシリコン（SoS）、セラミック、および繊細な化合物半導体が含まれます。^[要出典]

シリコンウェーハのダイシングは、レーザーベースの技術、いわゆるステルスダイシングプロセスによっても実行できます。これは、まず、意図した切断線に沿ってビームをスキャンしてウェーハに欠陥領域を導入し、次に、下にあるキャリア膜を拡張して破損を誘発するという2段階のプロセスとして機能します。^[5]

最初のステップでは、パルスNd:YAGレーザーを使用します。このレーザーの波長（1064 nm）はシリコンの電子バンドギャップ（1.11  eVまたは1117 nm）に適合しているため、最大吸収は光学的なフォーカスによって適切に調整できます。^[6]約10μm幅の欠陥領域は、意図したダイシングレーンに沿ったレーザーの複数回のスキャンによって刻まれます。この場合、ビームはウェーハのさまざまな深さにフォーカスされます。^[7]この図は、4回のレーザースキャンを受けた厚さ150μmの分離されたチップの劈開面の光学顕微鏡写真を示しています。 ^[4]最上部の欠陥は最もよく解像されており、単一のレーザーパルスがろうそくの炎の形に似た欠陥のある結晶領域を引き起こすことがわかります。この形状は、レーザービームの焦点内の照射領域の急速な溶融と凝固によって生じ、わずか数 μm ^{3の小さな体積の温度が}ナノ秒以内に突然約 1000 K まで上昇し、再び周囲温度まで下がります。^{[6] [7]}レーザーは通常、約 100 kHz の周波数でパルス化され、ウェーハは約 1 m/s の速度で移動します。最終的に、約 10 μm 幅の欠陥領域がウェーハに刻み込まれ、その領域に沿って機械的負荷下で優先的に破壊が発生します。破壊は第 2 段階で行われ、ウェーハが取り付けられているキャリア膜を放射状に拡張することによって機能します。劈開は底部で始まり、表面まで進むため、底部では高い歪み密度が導入される必要があります。^{[説明が必要] [引用が必要]}

ステルスダイシングプロセスの利点は、冷却液を必要としないことです。特にバイオエレクトロニクス用途を目的とした特定のマイクロエレクトロメカニカルシステム（ MEMS ）の製造には、ドライダイシング法を必然的に適用する必要があります。^[4]さらに、ステルスダイシングではデブリがほとんど発生せず、ウェーハソーに比べてカーフロスが小さいため、ウェーハ表面の利用率が向上します。このステップの後にウェーハ研削を行って、ダイの厚さを減らすことができます。^[8]

DBG または「ダイスビフォアグラインド」プロセスは、ダイシングせずにダイを分離する方法です。分離は、ウェーハの薄化ステップ中に行われます。ウェーハは、最初にハーフカットダイサーを使用して、最終目標厚さより下の深さまでダイシングされます。次に、ウェーハは、特殊な接着フィルム^[9]にマウントされた状態で目標厚さまで薄化され、その後、パッケージングステップの準備ができるまでダイを所定の位置に保持するためのピックアップテープにマウントされます。DBG プロセスの利点は、ダイの強度が高いことです。^[10]または、ダイサーのソーをDRIEプラズマエッチングに置き換えるプラズマダイシングを使用することもできます。^{[11] [12] [13] [14] [15] [16] [17] [18]}

DBGプロセスでは、1)強力な接着力（研削中に研削液やダイダストの浸入を防ぐ）、2)研削中の圧縮応力やせん断応力の吸収や緩和、3)ダイ同士の接触による割れの抑制、4)紫外線照射により接着力を大幅に低下させることができる、という特性を持つバックグラインドテープが必要である。^[19]

• ウェーハボンディング