Što je krhotina pločice i kako se to može riješiti?

Rezanje pločica je ključni proces u proizvodnji poluvodiča i ima izravan utjecaj na konačnu kvalitetu i performanse čipa. U stvarnoj proizvodnji,krhotine pločice-posebnokrhotine s prednje straneikrhotine na stražnjoj strani—čest je i ozbiljan nedostatak koji značajno ograničava učinkovitost proizvodnje i prinos. Krhotine ne utječu samo na izgled strugotina, već mogu uzrokovati i nepovratnu štetu njihovim električnim performansama i mehaničkoj pouzdanosti.

Definicija i vrste usitnjavanja pločica

Usitnjavanje pločice odnosi se napukotine ili lom materijala na rubovima čipsa tijekom procesa rezanja na kockiceOpćenito se kategorizira ukrhotine s prednje straneikrhotine na stražnjoj strani:

• Oštećivanje prednje stranedogađa se na aktivnoj površini čipa koja sadrži uzorke strujnog kruga. Ako se krhotine protežu u područje strujnog kruga, to može ozbiljno smanjiti električne performanse i dugoročnu pouzdanost.

• Oštećivanje stražnje straneobično se javlja nakon stanjivanja pločice, gdje se pojavljuju pukotine u tlu ili oštećenom sloju na stražnjoj strani.

Sa strukturnog gledišta,Odlomljivanje na prednjoj strani često je posljedica pukotina u epitaksijalnim ili površinskim slojevima, dokOdvajanje na stražnjoj strani nastaje zbog oštećenih slojeva nastalih tijekom stanjivanja pločice i uklanjanja materijala podloge.

Oštećivanje prednje strane može se dalje podijeliti u tri vrste:

1. Početno krhotina– obično se javlja tijekom faze prije rezanja kada se ugrađuje nova oštrica, a karakteriziraju ga nepravilna oštećenja ruba.

2. Periodično (cikličko) krhotinanje– pojavljuje se više puta i redovito tijekom kontinuiranog rezanja.

3. Abnormalno krhotine– uzrokovano istrošenošću oštrice, nepravilnom brzinom pomaka, prekomjernom dubinom rezanja, pomicanjem pločice ili deformacijom.

Uzroci lomljenja pločica

1. Uzroci početnog krhotina

• Nedovoljna točnost ugradnje lopatica

• Oštrica nije pravilno ispravljena u savršen kružni oblik

• Nepotpuna izloženost dijamantnog zrna

Ako je oštrica postavljena s blagim nagibom, nastaju neravnomjerne sile rezanja. Nova oštrica koja nije adekvatno obrađena pokazat će lošu koncentričnost, što dovodi do odstupanja od putanje rezanja. Ako dijamantna zrna nisu potpuno izložena tijekom faze predrezanja, ne stvaraju se učinkoviti prostori za strugotinu, što povećava vjerojatnost struganja.

2. Uzroci periodičnog krhotina

• Oštećenje oštrice uslijed površinskog udara

• Izbočene prevelike čestice dijamanta

• Prianjanje stranih čestica (smola, metalni ostaci itd.)

Tijekom rezanja mogu se razviti mikro-zarezi zbog udara strugotine. Velika izbočena dijamantna zrna koncentriraju lokalno naprezanje, dok ostaci ili strane nečistoće na površini oštrice mogu poremetiti stabilnost rezanja.

3. Uzroci abnormalnog krhotina

• Odstupanje lopatice zbog loše dinamičke ravnoteže pri velikoj brzini

• Nepravilna brzina pomaka ili prevelika dubina rezanja

• Pomicanje ili deformacija pločice tijekom rezanja

Ti čimbenici dovode do nestabilnih sila rezanja i odstupanja od unaprijed postavljene putanje rezanja, što izravno uzrokuje lom ruba.

4. Uzroci ljuštenja stražnje strane

Oštećivanje stražnje strane prvenstveno dolazi odakumulacija naprezanja tijekom stanjivanja i savijanja pločice.

Tijekom stanjivanja, na stražnjoj strani se formira oštećeni sloj, koji narušava kristalnu strukturu i stvara unutarnje naprezanje. Tijekom rezanja, oslobađanje naprezanja dovodi do nastanka mikropukotina, koje se postupno šire u velike pukotine na stražnjoj strani. Kako se debljina pločice smanjuje, njezina otpornost na naprezanje slabi, a savijanje se povećava, što povećava vjerojatnost krhotine na stražnjoj strani.

Utjecaj usitnjavanja na čipove i protumjere

Utjecaj na performanse čipa

Usitnjavanje znatno smanjujemehanička čvrstoćaČak i sitne rubne pukotine mogu se nastaviti širiti tijekom pakiranja ili stvarne upotrebe, što u konačnici dovodi do loma čipa i električnog kvara. Ako pukotine s prednje strane prodru u područja strujnih krugova, to izravno ugrožava električne performanse i dugoročnu pouzdanost uređaja.

Učinkovita rješenja za rezanje pločica

1. Optimizacija parametara procesa

Brzina rezanja, brzina pomaka i dubina rezanja trebaju se dinamički podešavati na temelju površine pločice, vrste materijala, debljine i napretka rezanja kako bi se smanjila koncentracija naprezanja.
Integriranjemstrojni vid i nadzor temeljen na umjetnoj inteligenciji, stanje oštrice i ponašanje pri struganju mogu se detektirati u stvarnom vremenu, a parametri procesa automatski se podešavaju za preciznu kontrolu.

2. Održavanje i upravljanje opremom

Redovito održavanje stroja za rezanje kockica je ključno kako bi se osiguralo:

• Preciznost vretena

• Stabilnost prijenosnog sustava

• Učinkovitost sustava hlađenja

Treba implementirati sustav za praćenje vijeka trajanja oštrica kako bi se osiguralo da se jako istrošene oštrice zamijene prije nego što pad performansi uzrokuje struganje.

3. Odabir i optimizacija lopatica

Svojstva oštrice kao što suveličina dijamantnog zrna, tvrdoća veze i gustoća zrnaimaju snažan utjecaj na ponašanje pri usitnjavanju:

• Veća dijamantna zrna povećavaju ljuštenje na prednjoj strani.

• Manja zrna smanjuju usitnjavanje, ali smanjuju učinkovitost rezanja.

• Manja gustoća zrna smanjuje struganje, ali skraćuje vijek trajanja alata.

• Mekši vezivni materijali smanjuju ljuštenje, ali ubrzavaju trošenje.

Za uređaje na bazi silicija,Veličina dijamantnog zrna je najvažniji faktorOdabir visokokvalitetnih oštrica s minimalnim udjelom krupnog zrna i strogom kontrolom veličine zrna učinkovito suzbija kidanje prednje strane, a istovremeno kontrolira troškove.

4. Mjere za kontrolu ljuštenja na stražnjoj strani

Ključne strategije uključuju:

• Optimizacija brzine vretena

• Odabir dijamantnih abraziva fine granulacije

• Korištenje mekih vezivnih materijala i niske koncentracije abraziva

• Osiguravanje precizne ugradnje oštrice i stabilne vibracije vretena

Pretjerano visoke ili preniske brzine rotacije povećavaju rizik od loma stražnje strane. Nagib lopatice ili vibracije vretena mogu uzrokovati odlomljivanje velike površine stražnje strane. Kod ultra tankih pločica,naknadne obrade kao što su CMP (kemijsko-mehaničko poliranje), suho jetkanje i mokro kemijsko jetkanjepomažu u uklanjanju preostalih oštećenih slojeva, oslobađanju unutarnjeg naprezanja, smanjenju savijanja i značajno poboljšavaju čvrstoću strugotine.

5. Napredne tehnologije rezanja

Nove metode beskontaktnog rezanja s niskim naprezanjem nude daljnja poboljšanja:

• Lasersko rezanje kockicaminimizira mehanički kontakt i smanjuje krhotine obradom visoke gustoće energije.

• Rezanje vodenim mlazomkoristi vodu pod visokim tlakom pomiješanu s mikroabrazivima, značajno smanjujući toplinsko i mehaničko naprezanje.

Jačanje kontrole i inspekcije kvalitete

Treba uspostaviti strogi sustav kontrole kvalitete u cijelom proizvodnom lancu - od inspekcije sirovina do provjere konačnog proizvoda. Visokoprecizna oprema za inspekciju kao što jeoptički mikroskopi i skenirajući elektronski mikroskopi (SEM)treba se koristiti za temeljit pregled pločica nakon rezanja, omogućujući rano otkrivanje i ispravljanje nedostataka krhotina.

Zaključak

Krhotina pločice je složen, višefaktorski defekt koji uključujeparametri procesa, stanje opreme, svojstva lopatica, naprezanje pločice i upravljanje kvalitetomSamo sustavnom optimizacijom u svim tim područjima može se učinkovito kontrolirati krhotinanje, čime se poboljšavaprinos proizvodnje, pouzdanost čipa i ukupne performanse uređaja.