Le sciage est généralement effectué après le rodage, plus rarement avant le rodage. L’ob-jectif de cette étape est de pouvoir séparer les puces de silicium de la plaque. Ceci s’effectue en créant des lignes de séparation entre les puces.
Il existe plusieurs techniques de sciage parmi lesquelles on peut citer le sciage mécanique, le sciage laser, le sciage par clivage et le sciage par amincissement.
8.3.1 Le sciage mécanique
8.3.1.1 Principe du sciage mécanique
Avant le sciage, la plaque est collée sur un film adhésif qui est attaché à un cadre. Un exemple de plaque collée sur un film est présenté à la figure 8.6a. L’adhésif est généralement sensible aux rayons ultra-violet (UV). Ainsi pour détacher les puces après le sciage, on expose la plaque aux rayons UV. Sous l’effet de ces rayons, l’adhésif perd une partie de son adhérence et les puces se détachent plus facilement.
Avec cette méthode le sciage s’effectue grâce à des lames en nickel ayant des grains en diamant de diamètre environ 4 à 6µm. La largeur de la lame est comprise entre 12µm et 35µm.
112 CHAPITRE 8. MÉTHODES D’AMINCISSEMENT ET DE SCIAGE La lame tourne à une vitesse comprise entre 30000 tours/min à 60000 tours/min. Comme le montre la figure 8.6b, la zone de sciage est arrosée en continu afin d’éliminer les particules de sciage et de refroidir la zone de contact entre la lame et le silicium.
(a) Plaque sur cadre (b) Opération de sciage[49]
Fig. 8.6 – Sciage mécanique
La qualité du sciage dépend de plusieurs paramètres parmi lesquels on peut noter le type de lame utilisée, sa vitesse de rotation et d’avance sur la plaque, la profondeur de découpe et le type de film adhésif utilisé pour maintenir la plaque de silicium.
8.3.1.2 Sciage par double découpe
Le sciage par double découpe est réalisé grâce à deux lames, comme le montre la figure 8.7. Il existe différents méthodes de double sciage. Parmi ces méthodes on peut citer : la double découpe, la découpe par étape et la découpe en biseau.
Sciage des plaques de silicium 113
La double découpe (“Dual cut”) : Avec cette méthode deux lames coupent en même
temps. Ceci permet d’augmenter la vitesse de découpe d’une plaque.
La découpe par étape (“Step cut”) : Comme le montre la figure 8.7 deux lames de
tailles différentes sont utilisées. La première lame est large, elle permet d’ouvrir un chemin de découpe et de découper les métaux en surface de la puce puis une deuxième lame plus fine permet de découper le silicium jusqu’au film adhésif. Cette méthode est la plus courante.
La découpe en biseau (“Bevel cut”) : Cette méthode est similaire à la méthode de
dé-coupe par étape. Avec la première lame, on procède à une dédé-coupe en V. Puis, avec une deuxième lame plus fine on effectue le sciage complet. Cette méthode permet de réduire l’écaillage sur les bords des puces.
8.3.1.3 Ecaillage
Les figures 8.8a et 8.8b présentent des exemples d’écaillage sur des échantillons qui ont subi un sciage mécanique et un rodage chimique. On peut remarquer la présence d’écaillage sur les bords de l’éprouvette. Cet écaillage est une conséquence du sciage. Un écaillage important fragilise la puce de silicium et pourrait devenir une source de déclenchement de fissures. La profondeur de cet écaillage dépend des méthodes de sciage et de rodage utilisées.
(a) Ecaillage sur une vue transversale (b) Exemple de mesure d’écaillage
Fig. 8.8 – Ecaillage sur le bord de la puce de silicium
8.3.1.4 Récapitulatif des méthodes de sciage mécaniques
Le tableau 8.2 présente un récapitulatif des recommandations. Pour chaque gamme de produit correspondent une ou plusieurs méthodes de sciage adaptées. On peut remarquer que pour les puces fines de 80 à 175µm d’épaisseur, il est préférable d’utiliser deux lames de sciage avec une découpe par étape ou la méthode de demi-coupe avec la DBG (« Dice
114 CHAPITRE 8. MÉTHODES D’AMINCISSEMENT ET DE SCIAGE Before Grinding »), qui est présentée à la section 8.4. Ces méthodes permettent d’assurer une meilleure qualité de sciage. Cependant pour les puces de silicium utilisées pour les composants discrets la simple découpe est mieux adaptée.
Tab.8.2 – Récapitulatif des méthodes de sciage mécanique[49]
8.3.2 Sciage laser et clivage
Il existe d’autres méthodes de sciage qui permettent d’améliorer la qualité de sciage. Takyu et al [52]ont présenté un procédé combinant le sciage laser et le clivage dans le but de réduire l’écaillage sur les bords et améliorer la résistance des puces. Comme le montre la figure 8.9, la méthode consiste à roder partiellement la plaque. Ensuite, on procède à l’étape de sciage par laser. Puis les puces sont séparées par clivage en tirant sur les bords du film adhésif supportant la plaque de silicium. Enfin, la plaque est rodée jusqu’à l’épaisseur requise.
Procédés de finition 115
8.3.3 Sciage par gravure
L’objectif de cette méthode est de réduire la fragilité des bords des puces de silicium. Elle permet d’avoir des épaisseurs très fines et des lignes de sciage jusqu’à 10 µm de largeur.
La méthode du sciage par gravure est composée de trois étapes : dans un premier temps on commence par créer des tranchées par des techniques de gravure sèche. Cette étape nécessite un masque. Ensuite, la plaque est fixée sur un substrat. Enfin, elle est amincie par gravure en face arrière jusqu’à l’épaisseur choisie.
Schönfelder et al [53] ont développé une méthodologie pour évaluer la résistance des puces ultra fines (30 µm d’épaisseur) par test trois points. Ils ont montré que cette méthode de sciage améliore la résistance mécanique par rapport au sciage mécanique standard.