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El corte en chips es un paso esencial en la fabricación de semiconductores, en el que los fabricantes cortan las obleas de silicio en chips o matrices individuales. Tradicionalmente, este proceso se ha basado en el uso de hojas de sierra o láseres para cortar la oblea a lo largo del canal de corte, separando los chips y preparándolos para su encapsulado e instalación en los dispositivos finales. Sin embargo, el corte por plasma, que utiliza plasma de flúor para el grabado en seco con el fin de eliminar material del canal de corte, está ganando popularidad gradualmente. A medida que los chips siguen reduciéndose y se vuelven más pequeños, más finos y más complejos, el corte por plasma se considera cada vez más la opción preferida en el sector debido a sus claras ventajas.

Corte en dados con cuchilla

El corte con cuchilla consiste en utilizar una cuchilla abrasiva que gira a alta velocidad para cortar el canal de corte entre los chips. Normalmente, la cuchilla está fabricada con materiales abrasivos como arena o diamantes. Aunque el corte con cuchilla es eficaz, se basa en la eliminación mecánica de material, lo que puede provocar astillamientos, grietas y otros tipos de daños en el chip. Esto suele traducirse en un menor rendimiento y un aumento de los costes debido a la producción de unidades defectuosas. Por el contrario, el corte por plasma evita estos problemas, ofreciendo una solución más fiable para chips delicados y un mejor rendimiento general.

Corte por láser

El corte por láser utiliza tecnología láser focalizada para cortar la oblea. El láser genera una alta concentración de fotones, que calientan el material hasta temperaturas extremadamente altas. Este calor intenso provoca que el canal de corte se vaporice o se ablacion. En métodos más avanzados, como el “corte por láser invisible”, el calor crea perforaciones en la oblea, lo que finalmente provoca que se rompa a lo largo del canal de corte. Aunque el corte por láser es eficaz, resulta más caro que el corte con cuchilla y sigue generando tensión térmica, lo que puede provocar daños. Por lo tanto, el corte por plasma se ha convertido en una alternativa atractiva que supera estos inconvenientes.

Ventajas del corte por plasma

Aumento del rendimiento
El corte por plasma ofrece ventajas significativas en cuanto al rendimiento. Dado que graba químicamente el material en el canal de corte sin causar daños mecánicos ni zonas afectadas por el calor, evita los problemas asociados a los métodos con cuchilla y láser. Esto se traduce en una mayor integridad mecánica del chip, especialmente en aplicaciones que implican un elevado esfuerzo físico, como los sistemas de memoria de gran ancho de banda (HBM). Además, el corte por plasma garantiza que los chips tengan una mayor resistencia a la fractura, lo que reduce la probabilidad de fallo del dispositivo y aumenta el rendimiento global.

Aumento del rendimiento
Otra ventaja clave del corte por plasma es su capacidad para aumentar el rendimiento. A diferencia del corte con cuchilla y del corte por láser, que son procesos en serie en los que se corta un chip cada vez, el corte por plasma funciona en paralelo. Esto le permite eliminar varias líneas de corte simultáneamente. A medida que el tamaño de los chips sigue reduciéndose y el grosor de las obleas disminuye, el corte por plasma se vuelve más rápido y eficiente, lo que ofrece a los fabricantes la posibilidad de procesar más obleas en menos tiempo. Esta capacidad cobra especial importancia a medida que crece la demanda de chips más pequeños y complejos.

Más matrices por oblea
El corte por plasma también permite a los fabricantes obtener más chips de cada oblea. A diferencia del corte con cuchilla o con láser, que están limitados por el ancho de la cuchilla o el tamaño del punto del láser, el plasma puede crear canales de corte más estrechos. Esto permite aprovechar la oblea de forma más eficiente, maximizando el número de chips activos que se pueden obtener. Esto resulta especialmente valioso a medida que los dispositivos semiconductores siguen reduciéndose de tamaño. La capacidad de aumentar el número de chips por oblea reduce los costes generales de producción y aumenta la rentabilidad.

Flexibilidad de diseño
Otra ventaja del corte por plasma es su flexibilidad en el diseño. A diferencia del corte con cuchilla y con láser, que requieren trayectorias de corte rectas, el corte por plasma permite una mayor libertad a la hora de crear chips de diversas formas y tamaños. Los diseñadores también pueden eliminar los anillos de protección y colocar mejor los grupos de prueba de los chips para optimizar el aprovechamiento del área de la oblea. Esta flexibilidad hace que el corte por plasma sea ideal para diseños de chips complejos, especialmente en aplicaciones avanzadas de semiconductores. Además, ofrece a los fabricantes la capacidad de cumplir con requisitos de diseño más especializados.

Ideal para dispositivos frágiles
El corte por plasma resulta especialmente beneficioso para dispositivos frágiles, como los sistemas microelectromecánicos (MEMS). Estos dispositivos, que contienen diminutas estructuras móviles como los sensores inerciales, son sensibles a las tensiones mecánicas. La naturaleza no mecánica del corte por plasma ayuda a preservar la integridad de estos componentes delicados, evitando vibraciones o daños físicos que podrían afectar al rendimiento del dispositivo. Además, el corte por plasma no genera residuos, lo que garantiza que no haya interferencias en el movimiento de los componentes MEMS.

Elimina la contaminación por partículas
Otra ventaja importante del corte por plasma es su capacidad para eliminar la contaminación por partículas. A diferencia de los métodos de corte mecánico, que pueden dejar restos o partículas en la superficie de la oblea, el corte por plasma solo produce subproductos gaseosos. Estos subproductos se eliminan rápidamente mediante bombeo al vacío, dejando una superficie de oblea limpia. Esto resulta crucial para aplicaciones como la unión híbrida, en las que la contaminación podría provocar defectos. El corte por plasma ayuda a garantizar que la superficie de la oblea permanezca impecable, lo que se traduce en dispositivos semiconductores de mayor calidad y más fiables.

El futuro del corte de semiconductores

A medida que la industria de los semiconductores sigue evolucionando y los diseños de los chips se vuelven más complejos, el corte por plasma destaca como un método muy ventajoso para cortar obleas. En comparación con métodos tradicionales como el corte con cuchilla o con láser, el corte por plasma ofrece un mayor rendimiento, una mayor integridad mecánica y una mayor velocidad de producción. Su capacidad para crear canales de corte más estrechos también permite obtener más chips por oblea, lo que maximiza la utilización de la misma. Además, la flexibilidad del corte por plasma permite realizar diseños complejos y resulta especialmente adecuada para dispositivos frágiles como los MEMS. Gracias a estas importantes ventajas, el corte por plasma está llamado a desempeñar un papel cada vez más importante en la fabricación de semiconductores, impulsando la eficiencia y reduciendo el coste total de propiedad.