Čo je to odštiepenie oblátok a ako sa to dá vyriešiť?

Rezanie doštičiek je kritický proces pri výrobe polovodičov a má priamy vplyv na kvalitu a výkon konečného čipu. V skutočnej výrobe...odštiepenie doštičky—najmäodštiepenie na prednej straneaodštiepenie zadnej strany—je častá a závažná chyba, ktorá výrazne obmedzuje efektivitu výroby a výťažnosť. Odštiepenie nielenže ovplyvňuje vzhľad triesok, ale môže tiež spôsobiť nezvratné poškodenie ich elektrických vlastností a mechanickej spoľahlivosti.

Definícia a typy odštiepkovania doštičiek

Odštiepenie doštičiek sa vzťahuje napraskliny alebo rozbitie materiálu na okrajoch štiepok počas procesu krájaniaVšeobecne sa delí naodštiepenie na prednej straneaodštiepenie zadnej strany:

• Odštiepenie na prednej stranevyskytuje sa na aktívnom povrchu čipu, ktorý obsahuje obvodové vzory. Ak sa trieska rozšíri do oblasti obvodu, môže to vážne znížiť elektrický výkon a dlhodobú spoľahlivosť.

• Odštiepenie na zadnej stranezvyčajne sa vyskytuje po stenčení doštičky, kde sa v zemi alebo poškodenej vrstve na zadnej strane objavia praskliny.

Z hľadiska štrukturálnej štruktúry,Odštiepenie na prednej strane často vyplýva z prasklín v epitaxných alebo povrchových vrstvách, zatiaľ čoOdštiepenie na zadnej strane vzniká v dôsledku poškodených vrstiev, ktoré sa vytvoria počas stenčovania doštičky a odstraňovania materiálu substrátu..

Odštiepenie prednej strany možno ďalej rozdeliť do troch typov:

1. Počiatočné odštiepenie– zvyčajne sa vyskytuje počas fázy predrezania pri inštalácii nového kotúča a vyznačuje sa nerovnomerným poškodením hrany.

2. Periodické (cyklické) odštiepkovanie– sa opakovane a pravidelne objavuje počas nepretržitého rezania.

3. Abnormálne odštiepenie– spôsobené hádzaním čepele, nesprávnou rýchlosťou posuvu, nadmernou hĺbkou rezu, posunutím doštičky alebo deformáciou.

Základné príčiny odštiepenia oblátok

1. Príčiny počiatočného odštiepenia

• Nedostatočná presnosť inštalácie čepele

• Čepeľ nie je správne vyrovnaná do dokonalého kruhového tvaru

• Neúplné odkrytie diamantového zrna

Ak je čepeľ nainštalovaná s miernym sklonom, dochádza k nerovnomerným rezným silám. Nová čepeľ, ktorá nie je dostatočne opracovaná, bude vykazovať slabú sústrednosť, čo povedie k odchýlke od dráhy rezu. Ak diamantové zrná nie sú počas fázy predbrúsenia úplne odkryté, nevytvoria sa účinné priestory pre triesky, čo zvyšuje pravdepodobnosť odštiepenia.

2. Príčiny periodického odštiepenia

• Poškodenie čepele povrchovým nárazom

• Vyčnievajúce nadrozmerné diamantové častice

• Priľnavosť cudzích častíc (živica, kovové úlomky atď.)

Počas rezania sa môžu v dôsledku nárazu triesok vytvoriť mikrovrypy. Veľké vyčnievajúce diamantové zrná sústreďujú lokálne napätie, zatiaľ čo zvyšky alebo cudzie nečistoty na povrchu čepele môžu narušiť stabilitu rezania.

3. Príčiny abnormálneho odštiepenia

• Hádenie čepele z dôvodu zlej dynamickej rovnováhy pri vysokej rýchlosti

• Nesprávna rýchlosť posuvu alebo nadmerná hĺbka rezu

• Posun alebo deformácia doštičky počas rezania

Tieto faktory vedú k nestabilným rezným silám a odchýlke od prednastavenej dráhy rezania, čo priamo spôsobuje zlomenie hrany.

4. Príčiny odštiepenia na zadnej strane

Odštiepenie zadnej strany pochádza predovšetkým zakumulácia napätia počas stenčovania a deformácie doštičky.

Počas stenčovania sa na zadnej strane vytvorí poškodená vrstva, ktorá naruší kryštálovú štruktúru a generuje vnútorné napätie. Počas rezania vedie uvoľnenie napätia k vzniku mikrotrhlín, ktoré sa postupne šíria do veľkých zlomenín na zadnej strane. S klesajúcou hrúbkou doštičky sa jej odolnosť voči namáhaniu znižuje a zvyšuje sa deformácia, čo zvyšuje pravdepodobnosť odštiepenia zadnej strany.

Vplyv odštiepenia na čipy a protiopatrenia

Vplyv na výkon čipu

Odštiepenie výrazne znižujemechanická pevnosťAj malé praskliny na okrajoch sa môžu počas balenia alebo skutočného používania ďalej šíriť, čo v konečnom dôsledku vedie k prasknutiu čipu a elektrickej poruche. Ak sa odštiepenie na prednej strane dostane do oblastí obvodu, priamo to ohrozuje elektrický výkon a dlhodobú spoľahlivosť zariadenia.

Efektívne riešenia pre odštiepkovanie doštičiek

1. Optimalizácia procesných parametrov

Rýchlosť rezania, posuv a hĺbka rezu by sa mali dynamicky upravovať na základe plochy doštičky, typu materiálu, hrúbky a postupu rezania, aby sa minimalizovala koncentrácia napätia.
Integrácioustrojové videnie a monitorovanie založené na umelej inteligencii, stav čepele a správanie sa pri odštiepkovaní v reálnom čase je možné detegovať a parametre procesu automaticky upraviť pre presnú kontrolu.

2. Údržba a správa zariadení

Pravidelná údržba krájacieho stroja je nevyhnutná na zabezpečenie:

• Presnosť vretena

• Stabilita prenosovej sústavy

• Účinnosť chladiaceho systému

Mal by sa zaviesť systém monitorovania životnosti čepelí, aby sa zabezpečila výmena silne opotrebovaných čepelí skôr, ako pokles výkonu spôsobí odštiepenie.

3. Výber a optimalizácia čepele

Vlastnosti čepele, ako napríkladveľkosť diamantového zrna, tvrdosť spojiva a hustota zrnamajú silný vplyv na správanie pri odštiepkovaní:

• Väčšie diamantové zrná zvyšujú odštiepenie na prednej strane.

• Menšie zrná znižujú odštiepkovanie, ale znižujú účinnosť rezania.

• Nižšia hustota zrna znižuje vyštiepovanie, ale skracuje životnosť nástroja.

• Mäkšie spojovacie materiály znižujú odštiepovanie, ale urýchľujú opotrebovanie.

Pre zariadenia na báze kremíka,Veľkosť diamantových zŕn je najdôležitejším faktoromVýber vysokokvalitných čepelí s minimálnym obsahom hrubých zŕn a prísnou kontrolou veľkosti zŕn účinne potláča odštiepkovanie na prednej strane a zároveň udržiava náklady pod kontrolou.

4. Opatrenia na kontrolu odštiepenia na zadnej strane

Medzi kľúčové stratégie patria:

• Optimalizácia otáčok vretena

• Výber jemnozrnných diamantových abrazív

• Použitie mäkkých spojovacích materiálov a nízkej koncentrácie abrazíva

• Zabezpečenie presnej inštalácie čepele a stabilných vibrácií vretena

Príliš vysoké alebo príliš nízke otáčky zvyšujú riziko zlomenia zadnej strany. Naklonenie čepele alebo vibrácie vretena môžu spôsobiť rozsiahle odštiepenie zadnej strany. V prípade ultratenkých doštičiek,následné úpravy ako CMP (chemicko-mechanické leštenie), suché leptanie a mokré chemické leptaniepomáhajú odstraňovať zvyškové poškodené vrstvy, uvoľňujú vnútorné napätie, znižujú deformáciu a výrazne zvyšujú pevnosť triesky.

5. Pokročilé technológie rezania

Nové bezkontaktné a nízkonapäťové metódy rezania ponúkajú ďalšie zlepšenie:

• Laserové krájanie kockamiminimalizuje mechanický kontakt a znižuje odštiepovanie vďaka spracovaniu s vysokou hustotou energie.

• Krájanie kockami vodným lúčompoužíva vysokotlakovú vodu zmiešanú s mikroabrazívami, čím sa výrazne znižuje tepelné a mechanické namáhanie.

Posilnenie kontroly a inšpekcie kvality

V celom výrobnom reťazci – od kontroly surovín až po overenie konečného produktu – by mal byť zavedený prísny systém kontroly kvality. Vysoko presné kontrolné zariadenia, ako napríkladoptické mikroskopy a skenovacie elektrónové mikroskopy (SEM)by sa mali použiť na dôkladné preskúmanie doštičiek po narezaní, čo umožní včasné odhalenie a opravu defektov spôsobených odštiepením.

Záver

Odštiepenie doštičky je komplexná, viacfaktorová chyba zahŕňajúcaprocesné parametre, stav zariadenia, vlastnosti lopatiek, napätie v doštičke a riadenie kvalityIba systematickou optimalizáciou vo všetkých týchto oblastiach je možné účinne kontrolovať odštiepkovanie, a tým zlepšiťvýťažnosť výroby, spoľahlivosť čipu a celkový výkon zariadenia.