ダイスウェーハプロセスについて説明: スライスウェーハからシンギュレートダイまで

上海東河科技有限公司技術チームによる ・ 2026年6 月更新

の The ダイス仕上げのウェーハプロセス は、完成した半導体ウェーハを数百または数千の個々のダイに切断するバックエンドステップであり、それぞれがパッケージングの準備ができている作業チップです。 「ダイシンギュレーション」とも呼ばれ、ファブフローの最後に位置します。インゴットをウェーハにスライスし、ウェーハをパターン化して薄くし、その後初めてダイシングします。このウェーハ ダイシングのガイドでは、フル シーケンスをステーションごとに歩き、4 つの主要なダイシング方法を実際のカーフと送り速度の数値と比較し、ほとんどの歩留まりが失われる場所を示します。.

ダイスウェーハプロセスとは何ですか? (ダイシンギュレーションの説明)

ダイシングレーションとは、パターン化された 1 つのウェーハを多数の個別のチップに変える操作です。リソグラフィーとエッチングによって回路を構築し、ウェーハを逆研削によって薄くした後でも、ダイはストリート (またはスクライブライン) と呼ばれる狭い空白の車線で接続された 1 枚のシリコンシート内に留まります。ダイシングはそれらの通りに沿って切断されるため、各ダイをピックしてパッケージ化できます。.

2 つの切断ステップが混乱するため、より大きな流れにダイシングを配置するのに役立ちます。まず、a ワイヤーソーはクリスタルインゴットをスライスして生のウェーハにしますそれがスライスです ずっと後になって、ウェーハが完全に製造された後、ダイシングによってダイがシンギュレーションされます スライシングとダイシングはプロセスの両端で起こり、異なるマシンを使用します: 上流のスライシングカットは、aによって処理されます シリコンウェハ 切断 ワイヤソー, 、ダイシング中にダイシングソー、レーザー、またはプラズマチャンバーを使用します。.

次の方法で順序を覚えておいてください:

• インゴット → スライス (ワイヤーソー) → ベアウェーハ
• ベアウェーハ → 製造 (リソアンドエッチングの製造プロセス) → パターン 付き ウェーハ
• パターンウェハー → バックグラインド / 薄型 → サイコロ → ピック → パッケージ

より大きな半導体製造プロセスの中で、ダイシングはフロントエンド製造とバックエンドアセンブリの間の橋渡しです: それはウェーハ上で製造プロセスを終了し、ダイ上で組み立てプロセスを開始します それは、半導体製造における他の付加的なプロセスにおける1 つの機械的分離ステップであるため、ダイシングは、アウトサイズの歩留まりリスクをもたらします ほとんどの生産量はシリコンウェーハダイシングであり、シリコンウェーハのダイシングは他の材料が調整されるベースラインレシピを設定します 1 つのウェーハ、300 mm Siウェーハは、1 つのウェーハ全体から数千の別々のウェーハダイを生成することができます 古い代替手段であるウェーハスクライビングは、浅いラインをスコアするので、ウェーハは結晶面に沿って壊れます; それは速く、ストレスフリーですが、まっすぐな劈開方向に限定されます。.

スライシングがブール全体の平坦性とカーフ損失で判断される場合、ダイシングはチップフリーのダイエッジと耐用ブレーク強度で判断されます。両方のステップが 1 つのルート チャレンジを共有し、硬くて脆い結晶を切断するため、シリコン、炭化ケイ素、サファイアの両方の世界に同じ材料が表示されます。基板側に初めてお越しの場合は、基板側の概要を説明します 主な半導体ウェーハの種類 ダイシングが想定する背景を示します。.

ウェーハダイシングプロセス、ステップバイステップ

生産ダイシングラインは7 つのステーションのシーケンスであり、それぞれが異なる故障モードを制御します。 これをエンドツーエンドフローと呼びます マウントツーピック ダイシング シーケンス:すべてのダイは出荷するために7 つのステーションすべてを生き残る必要があるため、最も弱いステーションがあなたの収量を設定します。.

いくつかのステーションは、より詳しく見るに値する アライメント (ステーション3) は、すべての通り、ダイ間の空白のダイシングレーン上の精度を確保するために鋸を教示するので、各カットはレーンを追跡し、決してデバイス構造をクリップしないステーション2 はテープ取り付けプロセスです: ウェーハは金属リングフレームを横切って伸ばされたダイシングテープに接着されています; フレームが実際に鋸チャックが握るものである間、テープはウェーハを平らに保持する必要があります ダイシングテープは、切断中にすべてのダイを所定の位置に保持し、その後きれいに放します。これが、UV-リリーステープが壊れやすい薄いダイに使用される理由です: 紫外線の線量が接着力を低下させるため、応力なしでダイが持ち上げられます。切断中(ステーション4)、DI水は紡糸ブレードに噴霧され、破片を洗い流し、摩擦熱を運び去ります。 、スピンドル速度、送り、および露出規則によって文書化されています ミシガン大学ルーリーナノファブリケーション施設ダイシングリファレンス. 。最終ステーションでは、テープが拡張されてダイ間の隙間が開き、ピックアンドプレースツールがそれぞれを持ち上げることができるようになります。.

200 mm のシリコン ウェーハの場合、一般的なウェーハ ダイシング サイクルにはどのくらいの時間がかかりますか?

サイズのサイズ、カット数、方法に依存するため、単一の公表されたサイクル タイムはありません。ブレード ダイシングの場合、5 mm ダイにカットされた 200 mm シリコン ウェーハは、約 5 分間の純粋な切断が期待されますが、位置合わせ、インデックス作成、クリーニング、検査が追加されると、端から端まで数十分かかります。.

計算された推定値として、50 mm/s フィードで軸あたり約 40 本の切断線を使用すると、40 × 2 × 4 s ‣ 320 秒間の切断が得られます。プラズマダイシングはこのパターンを破ります。すべての通りを平行にエッチングするため、ダイカウントが増加するにつれて時間の優位性が高まります。.

4 つの主要なウェーハ ダイシング方法

4 つの方法がダイシングされたウェーハプロセスを支配します これらの異なるダイシング方法は2 つのファミリーに分けられます: ウェーハに触れる接触方法、ソーダイシングとも呼ばれる機械的ダイシング、ソーブレードスピンドルで回転するダイヤモンドダイシングブレード、および非接触方法 (レーザー、プラズマ、ステルス) が最も異なります カーフ幅、カットが消費する材料、および結果として生じるダイを弱める量 ブレードダイシングは物理的な溝を粉砕します; レーザーダイシングは1 つを蒸発させます; プラズマダイシングはすべての通りを一度に化学的にエッチングします; そしてステルスダイシングはウェーハ表面をほとんど手付かずのままにし、後で引き離す埋もれた破砕線を形成します。.

プラズマダイシングは冷間走行し、ケミカルエッチングによりウェーハは約60 °C以下に保たれ、1 つの平行なパスですべての通りを切断するため、ウェーハに数万個の小さなダイスを保持すると、よくスケーリングされます浜松が考案したステルスダイシングは、赤外線レーザーの焦点を合わせます 内 シリコンは、表面下の改質ゾーンを作成します。内部改質メカニズムは、で主張されています USPTO 特許 US 11,646,228 B2; ;その後、ウェーハはそれらのゾーンに沿って切断されるまでテープ上に引き伸ばされ、材料が除去されず、破片がほとんど発生しません。そのカーフのない挙動が、ステルスとプラズマが薄型で高度なパッケージングセグメントをほぼ引き継いでいる理由です。.

ダイシング方法の選択方法

メソッドの選択は、私たちが呼ぶ三者間の緊張関係に帰着します ダイシング方法トレードオフ トライアングル:カーフロス、スループット、ダイブレーク強度。通常、これらのうち 2 つで勝つことができ、3 つ目では接地する必要があります。そのため、正しい方法は、デバイスとパッケージにとって弱い軸が最も重要ではない方法です。.

選択は、ブランドの好みよりもウェーハの厚さと材料の硬度を追跡します。これは、次のようなファブプロセス参照でブレードとフィードの設定を修正するのと同じ変数です ミシガン大学 LNF ダイシング ガイド. 。 bladeは高速かつ安価ですが、最も広いカーフを食べ、最もエッジの損傷を与えます。 plasmaは最も狭いカーフと最も強いダイを与えますが、高価なチャンバーとガス処理への投資の後にのみ並行して切断します。 stealthは材料を除去せず、乾燥しますが、そのスループットは厚さと通りのレイアウトに敏感です。.

ここで訂正する価値のある神話が1 つあります ベンダーの文献では、プラズマダイシングは常にステルスダイシングよりも高いダイ強度を与えるとよく述べられています 査読済みの画像はより慎重です: 広く引用されているシンギュレーション技術のレビューでは、ダイシング後の強度強化がほとんどの方法を補完するものになっていると指摘されており、これは最終的な強度が切断方法だけではなく後処理に大きく依存していることを意味します 2 つの方法について引用された強度範囲は重複しています プラズマは通常、最も高い強度を生成します サイコロの付いたまま それは機械的または熱損傷層を残さないので強度, しかし、ステルス性は薄いシリコン上で競争力があり、エッジ強化ステップの後にギャップを閉じることができます. treat strength as a tradeoff to engineer, not a contest one method always win.

社内でサイコロを振る場合でも、精密ウェーハ ダイシング サービスにウェーハを送る場合でも、ある方法に取り組む前に、ダイシングの要件を書き留めてください。ターゲットのダイスの厚さ、通りの幅、最小ダイの強度、体積。高精度ウェーハ ダイシング サービスを提供するショップは、これらのプロセス要件を特定のウェーハ ダイシング技術にマッピングし、それらに対して引用します。最も一般的なウェーハ ダイシングの課題であるエッジ チッピング、ブレードの摩耗、薄型ダイス処理は、ダイシングのニーズが形容詞ではなく数字で書かれている場合に解決しやすくなり、適切なダイシング ソリューションは通常、その 1 ページの仕様から外れます。.

ダイシングソー、ブレード、テープ、消耗品

ブレードダイシングのセットアップは、一致した消耗品のシステムであり、ここで小さな選択肢は、検査で見るチッピングの大部分を駆動します 各ブレードは、薄いダイヤモンド研磨ディスク、通常20-40 µmの厚さ、薄いブレードは、より狭いカーフを切断するが、より簡単に曲げ、破損します ダイヤモンドグリットサイズは、速度に対する品質を取引:2-4 µmのグリットは、より滑らかで、より低いマイクロクラックのエッジを生成するが、ゆっくりと切断する一方、6-8 µmのグリットは、炭化ケイ素のような硬質材料のために予約されているそれらのダイヤモンドを保持結合も重要です、ニッケル結合は、グリットをしっかりと保持し、長く続き、樹脂結合は、より低い力で切断し、より少ないチッピングが、より速く摩耗し、焼結金属結合は、最も硬い基板に適合します。.

テープはシステムのもう半分です。 UV-リリーステープは、薄型ダイスのデフォルトです。なぜなら、その接着はオンデマンドでオフにできるからです。標準シリコンでは、青色の非UVテープは問題ありません。標準シリコンでは、青色の非UVダイシングテープが経済的なデフォルトです。UV-リリーステープは、薄型または壊れやすいダイ用に予約されています。 100μm未満のウェーハの場合、二層テープ、1つの接着層と1つの応力吸収層が、切断中にダイが曲がったり割れたりするのを防ぎます。 大量のファブでは、揚力スループットのために2つのスピンドルを並行して切断するデュアルダイシングソーを実行することがよくありますが、ほとんどの機械式ダイシングソーは、ここで説明されているブレード、フランジ、およびクーラントアーキテクチャを共有しています。ハードマテリアル処理の研磨面も扱っている場合は、注意が必要です 研磨剤としての炭化ケイ素 砂の形状と脆さがツールの切断量をいかに積極的に変化させるのかを説明します。.

材質固有のダイシング: Si、SiC、GaAs、ガラス、サファイア

ダイシングパラメータは普遍的ではなく、基板の硬度と脆さとともにシフトします シリコンは成熟したベースラインです 炭化ケイ素とサファイアは非常に硬く、ブレードを急速に摩耗させ、SiCの破壊靱性はおよそ1.4-1.8 MPa・m¹² () です査読済みの測定、PMC)は、そのダイシングがレーザーとステルス方法に向かって押す理由です ガリウムヒ素は柔らかいが非常に脆く、有毒なほこりを生成します 以下の表を、自分のマシンとダイレイアウトに合わせる出発点として使用します。.

ここでは、私たち自身の経験が上流に1 ステップを適用します。 DONGHEは、シリコン、SiC、およびサファイアのインゴットをウェーハにスライスするダイヤモンドワイヤーソーを構築し、10,000 以上の脆性材料切断ケースにわたってレッスンを繰り返します: 硬い、脆い結晶では、見えない損傷、過度に積極的なカットによって残された地下の微小亀裂は、後で部品を制限するものですその原理はダイシングにまっすぐ運ばれます SiCとサファイアでは、フィードを遅くし、追跡速度ではなく、より多くのパスを受け入れます、なぜなら、地下の損傷を導入する高速カットは単に故障を下流に移動させるため、硬い基板を実行するエンジニアはダイシングソーで同じパターンを報告する理由である SiC ウエハ 切断 装置 そして サファイア 切断 のこぎり 生のスループットではなく、制御された低ダメージ除去を実現するように構築されています。.

ダイシングの欠陥、収量、品質管理

2 つの欠陥がダイシング降伏を支配しており、それらは同じものではありません。チップはエッジ剥離、溝の脆性破壊から縁石の線に沿って剥がれる材料です。亀裂は、後の熱的または機械的応力下でデバイス層に伝播する地下の微小亀裂です。チップは目に見えて直接測定されます。亀裂は、界磁破壊として表面化する静かなキラーです。.

“「ダイシング後のダイシングダイの強度強化は、高い破壊強度を持つダイスを実現するためのほとんどのダイシング技術の補完になりつつあります。」”

ダイシング中にウェーハが端で欠けるだけでなく、割れる原因は何ですか?

亀裂は、切断による地下損傷が深さや応力レベルに達し、局所的な損傷に留まるのではなく、欠陥が伝播するときに発生します。エッジチップは、ある点までは表面上ですが、しきい値サイズを超えると、伝播する亀裂が播種され、薄いダイでは、裏側のチッピングが主な強度制限欠陥となります。これは、裏面が曲げ時に最も高い引張応力を示すためです。.

これは チップからクラックまでのしきい値:臨界チップサイズ以下ではエッジは単に粗いだけですが、その上ではチップは亀裂の発生部位となり、ダイの強度が急激に低下します。.

測定された数値は、これを具体化します レーザーダイシングされた薄いシリコンの研究は、フロントサイドブレーク強度を報告 1,100 MPa付近が、600 MPa未満 裏側では、同じダイ、最悪のチッピングを運ぶ表面からはるかに弱いシリコン上で、30 μm半ばの範囲で最小チッピングを保持することができ、高度なロジックまたはメモリラインは、わずか5-10 μmのチップの上にダイを不適格にする可能性があります 超精密SiC切断に関する査読済みの作業は、研磨グリットサイズスケールを示すフロントサイドチッピングは、バックサイドチッピングに反比例して影響を与えます ()米国国立医学図書館、PMC)。シリコンダイの強度は一般に 500-1,000 MPa バンドに収まり、裏側のチッピングによりローエンドに向かって押し込まれます。.

検査によりループが閉じます。自動光学検査では仕様に対するチップ幅を測定し、走査型音響顕微鏡では表面下の亀裂や層間剥離を検出し、通常はワイブル統計で分析されるサンプルの破壊強度を定量化する 3 点または 4 点曲げ試験 (SEMI のダイ強度法による) で測定します。切断中のスピンドル負荷読み取り値の上昇は、多くの場合、検査でチップが現れる前に、冷却剤や破片の除去が失敗しているという最も早い警告となります。.

ダイシング品質を制御するプロセスパラメータ

チッピングが症状である場合、パラメータがレバーです 最も重要なのは、スピンドル速度、送り速度、ブレード露出、パスあたりのカット深さ、およびクーラントです これらいくつかの変数に対する厳密なプロセス制御は、安定した切断プロセスとチッピングの問題とを相互作用するため、単一の最適な設定はなく、スループットと損傷のバランスをとるウィンドウのみです 私たちはそのスイートスポットと呼んでいます 固定金利ウィンドウ:供給が経済的スループットに十分な速さでありながら、チッピングスレッショルドを下回るように十分に遅いバンド。より細かいグリットとより優れた冷却剤がその窓を広げます;より硬い材料と摩耗したブレードがそれを狭めます。.

プロセスラボの実際的なルール: パスごとに約 500 μm 以下の材料を切断し、より硬い材料ではブレードの摩耗を制限するためにより多くのパスで浅い切断を行います ()ミシガン 大学 LNF). lowerスピンドル速度は、よりソフトな切断アクションを与える、各ダイヤモンドは、よりクリーンなカットのために、より速く身に着けているが、新鮮で鋭いダイヤモンドを露出、より大きいバイトを取る一方、高速バイトより細かい最初のテストカットは、25-75 ミリメートル/秒の生産飼料に傾斜する前に脆いウェーハがどのように応答するかを読むために、1-5 ミリメートル/秒の周りの遅い実行されます。.

カット深度は、薄化戦略にパラメータを結びます. dice-before-grind (DBG) では、最初に前面から部分的に切断され、次にバックグラウンドで最終的な厚さまで切断され、研削がカットに到達するとダイが分離され、薄いダイの裏側のチッピングが鋭く切断されます. step-cutting、より広い上溝の後に狭いスルーカットが1 つのマウントで同じ仕事をします.DBGプロセス、プラズマのエッチングプロセス、およびステルスダイシングは、一緒に、ブレードダイシングが薄型歩留まりを保持できなくなったときにfabsが到達する高度なダイシングツールキットを構成します.あなたの流れが積極的な薄化に傾いている場合、私たちのガイド ウェーハの薄化と裏挽き 厚さターゲットがダイシングレシピをどのように形作るかを示します。.

業界の見通し: ウェーハ ダイシングの方向 (2026+)

ダイシングを再形成しているのは市場規模ではなく、ダイスの薄型化とパッケージの高密度化が進んでおり、その組み合わせにより、拡大する製品スライスに対して機械的なブレードダイシングが間違ったデフォルトになっている。ロードマップではウェーハの厚さが 50 µm 未満にプッシュされ、高帯域幅メモリ用の高度なパッケージング、ファンアウト、チップレット、ダイツーウェーハのハイブリッド接合が要求されているため、最大のブレーク強度と微粒子ゼロの損傷方法 (プラズマとステルス) がシェアを占め続けています。最近のプロセス特許は、薄くステルスダイス加工されたウェーハの亀裂軽減を正面からターゲットにしています ()USPTO US 2025/0069952 A1)。購入者にとって、これはスループットだけでなく、2026 年にダイの強度と裏面のチッピング制限を指定することを意味します。なぜなら、パッケージが密度が高くなると、古いフローでは許容できたであろう弱いダイが罰せられるからです。.

2 つ目のドライバーはパワー半導体 EVインバーターや高温エレクトロニクス向けのSiCおよびGaNデバイスの成長は、硬質材料のダイシング需要をどんどん増やしており、SiCの極端な硬度はレーザーやプラズマの採用を押し上げるのに十分なブレードの摩耗を加速させる 2026 年の計画のための実用的なシグナル: 製品ロードマップに薄型ダイ、積層パッケージ、または広帯域ギャップのパワーデバイスが含まれている場合、歩留まりの問題が現れた後に改造するのではなく、今すぐ低損傷のシンギュレーションパスを評価してください 市場規模の予測 (ダイシング機器セグメントは、2025-26 年に約7%の年間成長で約8 億米ドルが引用されることが多い) は、方向性のみの背景です; エンジニアリングドライバー、より薄く、より密で、より硬く、購入の決定を形作るものです。.

よくある質問frequently Asked Questions