Kas yra plokštelių skilinėjimas ir kaip jį galima išspręsti?

Plokštelių pjaustymas kubeliais yra labai svarbus puslaidininkių gamybos procesas, turintis tiesioginės įtakos galutinei mikroschemų kokybei ir našumui. Faktinėje gamybojevaflių smulkinimas—ypačpriekinės pusės skaldymasirnugarinės pusės skaldymas— yra dažnas ir rimtas defektas, kuris labai riboja gamybos efektyvumą ir našumą. Skilimas ne tik paveikia drožlių išvaizdą, bet ir gali negrįžtamai pažeisti jų elektrines charakteristikas ir mechaninį patikimumą.

Vaflių smulkinimo apibrėžimas ir tipai

Vaflinis smulkinimas reiškiaįtrūkimai arba medžiagos lūžiai drožlių kraštuose pjaustymo proceso metuPaprastai jis skirstomas įpriekinės pusės skaldymasirnugarinės pusės skaldymas:

• Priekinės pusės skaldymasatsiranda aktyviajame lusto paviršiuje, kuriame yra grandinės struktūros. Jei įtrūkimas tęsiasi iki grandinės srities, jis gali smarkiai pabloginti elektrinį našumą ir ilgalaikį patikimumą.

• Nugarinės pusės skaldymaspaprastai įvyksta po plokštelių retinimo, kai žemėje arba pažeistame sluoksnyje kitoje pusėje atsiranda įtrūkimų.

Struktūriniu požiūriu,Priekinės pusės įtrūkimai dažnai atsiranda dėl epitaksinių arba paviršinių sluoksnių įtrūkimų, tuo tarpuužpakalinės pusės atplaišos atsiranda dėl pažeistų sluoksnių, susidariusių ploninant plokštelę ir šalinant substrato medžiagą.

Priekinės pusės drožlių skilimą galima suskirstyti į tris tipus:

1. Pradinis smulkinimas– dažniausiai įvyksta pjovimo parengiamojo etapo metu, kai montuojamas naujas diskas, kuriam būdingi nevienodi kraštų pažeidimai.

2. Periodinis (ciklinis) smulkinimas– pasirodo pakartotinai ir reguliariai nepertraukiamo pjovimo metu.

3. Nenormalus skilinėjimas– dėl disko išsijungimo, netinkamo padavimo greičio, per didelio pjovimo gylio, plokštelės poslinkio arba deformacijos.

Vaflių skilinėjimo pagrindinės priežastys

1. Pradinio skilinėjimo priežastys

• Nepakankamas ašmenų montavimo tikslumas

• Peilis nėra tinkamai ištiesintas į tobulą apskritimo formą

• Neišsamus deimanto grūdelių poveikis

Jei diskas montuojamas šiek tiek pakreiptas, susidaro netolygios pjovimo jėgos. Naujas, netinkamai apdirbtas diskas pasižymės prastu koncentriškumu, todėl pjovimo trajektorija gali nukrypti. Jei deimanto grūdeliai išankstinio pjovimo metu nėra visiškai atviri, nesusidaro efektyvūs drožlių tarpai, todėl padidėja drožlių tikimybė.

2. Periodinio skilinėjimo priežastys

• Paviršiaus smūgio pažeidimas peiliui

• Išsikišusios per didelės deimanto dalelės

• Svetimų dalelių sukibimas (derva, metalo šiukšlės ir kt.)

Pjovimo metu dėl drožlės smūgio gali atsirasti mikroįpjovos. Dideli išsikišę deimanto grūdeliai koncentruoja vietinį įtempį, o ant disko paviršiaus esančios liekanos ar pašaliniai teršalai gali sutrikdyti pjovimo stabilumą.

3. Nenormalaus skilinėjimo priežastys

• Dėl prasto dinaminio balanso dideliu greičiu peilio sukimasis

• Netinkamas padavimo greitis arba per didelis pjovimo gylis

• Plokštelės poslinkis arba deformacija pjovimo metu

Šie veiksniai lemia nestabilias pjovimo jėgas ir nukrypimus nuo nustatyto pjovimo trajektorijos, o tai tiesiogiai sukelia briaunų lūžimą.

4. Nugarinės pusės lūžinėjimo priežastys

Nugarinės pusės atplaišos daugiausia atsiranda dėlĮtempių kaupimasis plokštelių retinimo ir deformacijos metu.

Retinimo metu užpakalinėje pusėje susidaro pažeistas sluoksnis, kuris sutrikdo kristalo struktūrą ir sukuria vidinį įtempį. Pjaustymo metu įtempio sumažėjimas sukelia mikroįtrūkimų atsiradimą, kurie palaipsniui plinta į didelius užpakalinės pusės įtrūkimus. Mažėjant plokštelės storiui, jos atsparumas įtempiams silpnėja, o deformacija didėja, todėl užpakalinės pusės nuskilinėjimas tampa labiau tikėtinas.

Skaldymo poveikis drožlėms ir atsakomosios priemonės

Poveikis lusto našumui

Skaldymas smarkiai sumažėjamechaninis stiprumasNet ir maži įtrūkimai kraštuose gali toliau plisti pakavimo ar faktinio naudojimo metu, galiausiai sukeldami lustų lūžius ir elektros gedimus. Jei priekinės pusės įtrūkimai patenka į grandinės sritis, tai tiesiogiai pablogina elektrinį našumą ir ilgalaikį įrenginio patikimumą.

Efektyvūs vaflių smulkinimo sprendimai

1. Proceso parametrų optimizavimas

Pjovimo greitis, padavimo greitis ir pjovimo gylis turėtų būti dinamiškai reguliuojami atsižvelgiant į plokštelės plotą, medžiagos tipą, storį ir pjovimo eigą, siekiant sumažinti įtempių koncentraciją.
Integruojantmašininio matymo ir dirbtinio intelekto pagrindu veikiančio stebėjimo, galima automatiškai aptikti peilio būklę ir skilinėjimo elgseną, o proceso parametrai koreguoti tiksliai.

2. Įrangos priežiūra ir valdymas

Reguliariai prižiūrėti pjaustymo mašiną būtina siekiant užtikrinti:

• Veleno tikslumas

• Perdavimo sistemos stabilumas

• Aušinimo sistemos efektyvumas

Reikėtų įdiegti peilių tarnavimo laiko stebėjimo sistemą, siekiant užtikrinti, kad labai susidėvėję peiliai būtų pakeisti prieš tai, kai dėl našumo sumažėjimo atsiranda skilinėjimas.

3. Peilių parinkimas ir optimizavimas

Peilio savybės, tokios kaipdeimanto grūdelių dydis, jungties kietumas ir grūdelių tankisdaro didelę įtaką skilimo elgsenai:

• Didesni deimanto grūdeliai padidina priekinės pusės skilimą.

• Smulkesni grūdeliai sumažina smulkinimą, bet sumažina pjovimo efektyvumą.

• Mažesnis grūdelių tankis sumažina skilimą, bet sutrumpina įrankio tarnavimo laiką.

• Minkštesnės rišamosios medžiagos sumažina skilinėjimą, bet pagreitina dilimą.

Silicio pagrindu pagamintiems įrenginiamsDeimanto grūdelių dydis yra svarbiausias veiksnysPasirinkus aukštos kokybės diskus su minimaliu stambiųjų grūdelių kiekiu ir tiksliu grūdelių dydžio valdymu, efektyviai sumažinamas priekinės pusės atšokimas, kartu kontroliuojant išlaidas.

4. Galinės pusės atplaišų kontrolės priemonės

Pagrindinės strategijos apima:

• Veleno greičio optimizavimas

• Smulkiagrūdžių deimantinių abrazyvų pasirinkimas

• Naudojant minkšto rišiklio medžiagas ir mažą abrazyvų koncentraciją

• Užtikrina tikslų peilio montavimą ir stabilią veleno vibraciją

Pernelyg didelis arba per mažas sukimosi greitis padidina galinės pusės lūžio riziką. Peilio pasvirimas arba veleno vibracija gali sukelti didelio ploto galinės pusės nuskilimą. Itin plonoms plokštelėms,tolesnis apdorojimas, pvz., cheminis mechaninis poliravimas (CMP), sausas ėsdinimas ir šlapias cheminis ėsdinimasPadeda pašalinti likusius pažeidimo sluoksnius, sumažinti vidinį įtempį, sumažinti deformaciją ir žymiai padidinti drožlių stiprumą.

5. Pažangios pjovimo technologijos

Atsirandantys nekontaktiniai ir mažo įtempio pjovimo metodai siūlo dar didesnį patobulinimą:

• Lazerinis pjaustymas kubeliaissumažina mechaninį kontaktą ir sumažina skilinėjimą dėl didelio energijos tankio apdorojimo.

• Vandens srovės pjaustymas kubeliaisNaudoja aukšto slėgio vandenį, sumaišytą su mikroabrazyvais, taip žymiai sumažinant terminį ir mechaninį įtempį.

Kokybės kontrolės ir inspekcijos stiprinimas

Visoje gamybos grandinėje – nuo ​​žaliavų patikrinimo iki galutinio produkto patvirtinimo – turėtų būti įdiegta griežta kokybės kontrolės sistema. Didelio tikslumo patikrinimo įranga, pvz.optiniai mikroskopai ir skenuojantys elektroniniai mikroskopai (SEM)turėtų būti naudojamas kruopščiai ištirti plokšteles po pjaustymo, kad būtų galima anksti aptikti ir ištaisyti skilimo defektus.

Išvada

Plokštelių skilinėjimas yra sudėtingas, daugiafaktorinis defektas, susijęs suproceso parametrai, įrangos būklė, mentės savybės, plokštelių įtempis ir kokybės valdymasTik sistemingai optimizuojant visas šias sritis, galima veiksmingai kontroliuoti smulkinimą ir taip pagerintigamybos našumas, lustų patikimumas ir bendras įrenginio našumas.