Qu'est-ce que Découpe (dicing) ?

Étape de séparation de la plaquette en puces individuelles (dies). Outre la découpe par lame rotative, il existe la découpe furtive (stealth dicing), qui crée au laser une couche modifiée interne.

Nom japonais: ダイシング

« Découpe (dicing) » apparaît dans 30 questions d'entraînement réparties sur 15 thèmes, dont Boîtiers et assemblage, Plaquettes de silicium, Compilateurs.

Domaine: Boîtiers et assemblage

Découpe à la lame

La plaquette est d'abord montée sur un film adhésif de découpe tendu sur un cadre annulaire, afin que les puces restent en place une fois découpées. Une lame diamantée de quelques dizaines de micromètres d'épaisseur, tournant à grande vitesse, découpe le long des chemins de découpe (rues) pendant que de l'eau la refroidit et évacue les débris. La découpe enlève une saignée (kerf) de quelques dizaines de micromètres de large : les rues doivent donc prévoir la saignée plus l'écaillage des bords, et les structures de test (TEG) qui y sont placées sont détruites. Avec des empilements fragiles de diélectriques low-k, un laser grave généralement d'abord la surface pour que la lame ne les écaille ni ne les délamine.

Découpe furtive (stealth dicing)

La découpe furtive focalise à l'intérieur de la plaquette un laser infrarouge, à une longueur d'onde que le silicium transmet en grande partie, pour créer une couche modifiée le long de chaque rue ; l'expansion du film clive ensuite la plaquette le long de cette couche. La surface n'est pas découpée : le procédé est donc sec, ne produit presque aucun débris et a une saignée quasi nulle. Il convient aux MEMS sensibles à la contamination et aux vibrations, aux plaquettes minces et aux très petites puces, pour lesquelles des rues plus étroites augmentent le nombre de puces par plaquette. La gravure de rainures par ablation laser est différente : elle enlève de la matière en surface, principalement pour ouvrir les couches supérieures avant la découpe à la lame.

Place de la découpe dans le flux

La découpe suit le test des plaquettes et le rodage de la face arrière (back grinding), qui amincit la plaquette d'environ 750 µm jusqu'à son épaisseur cible, jusqu'à quelques dizaines de micromètres pour les mémoires empilées. Les puces sont ensuite prélevées sur le film pour le collage de puce (die bonding), le câblage par fils ou le montage flip-chip, puis l'encapsulation. Dans la découpe avant rodage (DBG), on découpe d'abord des rainures de profondeur partielle et le rodage sépare les puces, ce qui réduit la casse des puces très minces. Dans le packaging au niveau plaquette, les couches de redistribution et les billes de soudure sont formées avant la singularisation. Le tranchage d'un lingot en plaquettes est une étape différente, réalisée avec une scie multifil.

Enjeux de qualité

La découpe laisse des dommages en bord de puce : écaillage en face avant et en face arrière, microfissures et couche endommagée sur le flanc. Ces défauts peuvent se propager sous l'effet des cycles thermiques ou des manipulations et réduire la résistance mécanique de la puce : la qualité de coupe est donc inspectée, et le type de lame, la vitesse d'avance et la profondeur de coupe sont ajustés à chaque empilement. Des anneaux d'étanchéité (seal rings) autour de chaque puce aident à empêcher les fissures et l'humidité d'atteindre les circuits actifs. En photonique silicium, les coupleurs par la tranche exigent une facette nette après la singularisation, tandis que les coupleurs à réseau permettent le test optique sur plaquette avant la découpe.

S'entraîner : questions sur Découpe (dicing)

Comment appelle-t-on le bloc cylindrique de silicium monocristallin obtenu par la méthode CZ, etc., avant sa découpe en wafers ?

  1. ACible
  2. BLingot
  3. CPastille
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Réponse : B. Lingot

Le bloc cylindrique obtenu par tirage d'un monocristal est appelé lingot. Il comporte en haut une épaule issue du germe et en bas une queue rétrécie ; seule la partie intermédiaire de diamètre constant (corps) devient produit. La périphérie du lingot est rectifiée pour calibrer le diamètre, l'encoche est usinée, puis le lingot est découpé en tranches fines pour former les wafers. La résistivité et la concentration d'oxygène sont mesurées afin de sélectionner les parties conformes à la spécification.

Quelle description de la découpe (dicing) est correcte ?

  1. AÉtape d’encapsulation de la puce dans la résine
  2. BÉtape de test des caractéristiques électriques de la puce
  3. CÉtape de séparation de la plaquette en puces individuelles
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Réponse : C. Étape de séparation de la plaquette en puces individuelles

La découpe est l’étape qui sépare la plaquette achevée en puces individuelles (dies), à l’aide d’une lame diamantée de quelques dizaines de µm d’épaisseur ou d’un laser. La plaquette est collée sur un film qui la maintient et empêche les puces de se disperser après la découpe. En présence de films low-k fragiles, on grave d’abord une rainure en surface au laser pour éviter les écaillages. L’encapsulation et le test électrique sont d’autres étapes.

Questions fréquentes

Quelle différence entre découpe à la lame et découpe furtive (stealth dicing) ?

La découpe à la lame enlève une saignée de quelques dizaines de micromètres avec une lame diamantée en rotation et de l'eau, tandis que la découpe furtive forme une couche modifiée à l'intérieur de la plaquette avec un laser infrarouge et la clive par expansion du film. La découpe furtive est sèche, quasiment sans saignée ni débris.

Le rodage de la face arrière se fait-il avant ou après la découpe ?

Généralement avant : la plaquette est d'abord amincie, puis découpée. Dans la découpe avant rodage (DBG), les rainures sont découpées en premier et le rodage achève la séparation, ce qui convient aux puces très minces.

Qu'est-ce que la saignée (kerf) lors de la découpe des plaquettes ?

La saignée est la largeur de matière enlevée par la coupe. En découpe à la lame, elle est de quelques dizaines de micromètres, ce qui impose une largeur minimale aux chemins de découpe entre les puces.

« Découpe (dicing) » dans les explications

Questions mentionnant « Découpe (dicing) » (30)

  1. Comment appelle-t-on le bloc cylindrique de silicium monocristallin obtenu par la méthode CZ, etc., avant sa découpe en wafers ?
  2. Quelle description de la découpe (dicing) est correcte ?
  3. Comment s’appelle l’étape qui amincit la plaquette en rectifiant sa face arrière avant la découpe, afin d’amincir le boîtier ?
  4. Quelle méthode de découpe à faible largeur de trait focalise un laser à l’intérieur de la plaquette pour former une couche modifiée, puis sépare les puces en étirant le film ?
  5. Comment appelle-t-on les motifs dédiés, placés par exemple entre les puces du wafer (chemins de découpe), qui servent à mesurer les caractéristiques des transistors, résistances, etc. pour évaluer le procédé ?
  6. Lors du calcul d'un produit de grandes matrices sur GPU, pourquoi découpe-t-on les matrices en petites tuiles chargées en mémoire partagée ?
  7. En parallélisme de pipeline, où les couches du modèle sont réparties successivement sur plusieurs GPU, pourquoi découpe-t-on le lot en petits micro-lots ?
  8. Quel capteur, largement utilisé dans les détecteurs de présence qui allument l’éclairage à l’approche d’une personne, exploite un matériau qui produit des charges sous l’effet des variations de température ?
  9. Quelle méthode est largement utilisée pour évaluer la stabilité du biais (lente variation de la sortie) d’un gyroscope MEMS ?
  10. Quel est l'avantage correct du coupleur à réseau, qui relie une fibre optique à un circuit optique en silicium ?
  11. Quelle est la caractéristique correcte du coupleur par la tranche, qui se couple à la fibre optique sur la tranche de la puce, par rapport au coupleur à réseau ?
  12. Quel équipement est généralement utilisé pour découper un lingot de silicium en de nombreux wafers à la fois ?
  13. Quelle est l'une des raisons pour lesquelles les wafers de SiC sont difficiles à fabriquer et coûteux ?
  14. Comment appelle-t-on les repères placés sur le wafer pour superposer précisément le motif suivant au motif réalisé à l'étape précédente lors de l'exposition ?
  15. Quelle est la caractéristique du boîtier au niveau plaquette (WLP) ?

Calculateurs pour semi-conducteurs

Termes associés

Lingot RIE (gravure ionique réactive) MEMS GPU Mémoire partagée (shared memory) Ouverture numérique (NA) Coupleur à réseau Guide d'onde Coupleur par la tranche (edge coupler) Analyse lexicale

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