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.
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.