Rincian Blog

Dalam elektronik modern, ponsel pintar, tablet, dan jam tangan pintar menjadi lebih tipis dan ringan, namun semakin kuat.Salah satu faktor utama dari fenomena “kecil namun kuat” ini adalah penipisan wafer “proses penting dalam pembuatan semikonduktor yang mengurangi ketebalan wafer sambil menjaga kinerja.

Mengapa Wafer Ringan?

Wafer adalah substrat dasar dari chip semikonduktor, biasanya beberapa ratus mikrometer tebal.

1. Memungkinkan Desain Kemasan Ultra-Tipis
   Wafer yang lebih tipis memungkinkan chip untuk muat dalam perangkat yang kompak dan ringan sambil mempertahankan keandalan mekanis.

2. Memfasilitasi 3D IC ditumpuk
   Dalam kemasan IC 3D, wafer tipis dapat ditumpuk secara vertikal, meningkatkan kepadatan fungsional dan integrasi di ruang terbatas.

3. Meningkatkan Kinerja Termal
   Wafer yang lebih tipis mengurangi jalur konduksi panas dan meningkatkan rasio permukaan-ke-volume, membantu disipasi panas secara efisien dan mencegah overheating lokal yang dapat menurunkan kinerja perangkat.

Seberapa Renyahnya Wafer?

Ketebalan minimum yang dapat dicapai tergantung padasifat materialdanukuran wafer:

• Ukuran Penting: Wafer yang lebih besar secara mekanis lebih lemah dan lebih rentan terhadap retakan saat menipis.

• Hal-Hal Material: Silicon (Si), gallium arsenide (GaAs), gallium nitride (GaN), lithium niobate (LN), lithium tantalate (LT), safir, dan keramik semuanya menunjukkan kekuatan mekanik yang berbeda.seperti GaAs, GaN, LN, dan LT, lebih sulit untuk menipis dan memiliki batas ketebalan minimum yang lebih tinggi.

Sebagai contoh, proses Disco's TAIKO dapat menipiskan 12 inciwafer silikonsekitar 50 μm ≈ ketebalan lembar kertas.

Empat Teknik Pengurangan Wafer Utama

Pengecilan wafer umumnya dicapai melalui empat metode, masing-masing dengan keuntungan dan keterbatasan yang unik:

1. Penggilingan Mekanis

Bahan secara fisik dihapus dengan roda abrasif berlian berkecepatan tinggi.

• Keuntungan: Penghapusan material yang cepat, cocok untuk pengurangan bulk.

• Pembatasan: Dapat memunculkan retakan mikro permukaan dan stres; pemrosesan selanjutnya mungkin diperlukan untuk meningkatkan kualitas permukaan.

2. Pengelasan Mekanis Kimia (CMP)

Menggabungkan pelembutan kimia dengan abrasi mekanik untuk menghilangkan bahan sambil mencapai permukaan datar tinggi.

• Keuntungan: permukaan yang sangat halus dan rata; cocok untuk aplikasi presisi tinggi.

• Pembatasan: Biaya tinggi dan kontrol proses yang kompleks.

3. Pengetikan Kimia Basah

Bahan kimia cair melarutkan material dari permukaan wafer.

• Keuntungan: Peralatan sederhana, biaya rendah, pengoperasian mudah.

• Pembatasan: Keseragaman etch yang buruk, sulit untuk mengontrol ketebalan dengan tepat, dapat menghasilkan permukaan kasar.

4. Plasma kering Etching

Spesies reaktif dari plasma secara kimia menghilangkan material dari permukaan wafer.

• Keuntungan: Memungkinkan penipisan yang tepat dan terlokalisasi dan pembuatan struktur yang kompleks.

• Pembatasan: Peralatan yang mahal, proses yang kompleks, permukaan yang lebih kasar.

Tantangan Utama dalam Pengurangan Wafer

Pengecilan wafer bukan hanya “membuat wafer lebih tipis”, tetapi membutuhkan rekayasa yang tepat untuk menghindari cacat:

1. Keseragaman Ketebalan
   Ketebalan wafer yang konsisten sangat penting untuk memastikan kinerja perangkat yang seragam di seluruh wafer.

2. Kualitas Permukaan
   Pencelupan dapat menghasilkan retakan mikro, partikel, atau permukaan yang terlalu kasar, yang mempengaruhi hasil dan keandalan.

3. Pengelolaan Stres
   Tekanan mekanik dan termal yang diperkenalkan selama penipisan dapat menyebabkan warpage wafer, deformasi, atau cacat internal.

Kesimpulan

Pengurangan wafer adalah landasan dari kemasan semikonduktor modern dan teknologi IC 3D. Hal ini memungkinkan chip yang lebih ringan dan lebih tipis sambil meningkatkan kepadatan fungsional dan manajemen termal.Menguasai teknik penipisan wafer sangat penting untuk memajukan kinerja tinggi, perangkat elektronik ultra tipis.