Co je to odštípnutí destičky a jak se s tím dá vypořádat?

Dělení destiček je kritický proces ve výrobě polovodičů a má přímý vliv na kvalitu a výkon konečného čipu. Ve skutečné výrobě...odštípnutí destičky-zejménaodštípnutí přední stranyaodštípnutí zadní strany—je častou a závažnou vadou, která významně omezuje efektivitu výroby a výtěžnost. Odštípnutí třísek nejen ovlivňuje vzhled třísek, ale může také způsobit nevratné poškození jejich elektrických vlastností a mechanické spolehlivosti.

Definice a typy štěpení destiček

Odštěpování destiček se týkápraskliny nebo rozbití materiálu na okrajích hranolků během procesu krájeníObecně se dělí naodštípnutí přední stranyaodštípnutí zadní strany:

• Odštípnutí přední stranydochází na aktivním povrchu čipu, který obsahuje obvodové vzory. Pokud se odštěpky rozšíří do oblasti obvodu, může to vážně snížit elektrický výkon a dlouhodobou spolehlivost.

• Odštípnutí zadní stranyobvykle se vyskytuje po ztenčení destičky, kde se v zemi objevují trhliny nebo poškozená vrstva na zadní straně.

Z konstrukčního hlediska,Odlupování na přední straně je často důsledkem zlomenin v epitaxních nebo povrchových vrstvách, zatímcoOdlupování na zadní straně vzniká v důsledku poškozených vrstev, které se tvoří během ztenčování destičky a odstraňování materiálu substrátu..

Odštěpování přední strany lze dále rozdělit do tří typů:

1. Počáteční odštípnutí– obvykle se vyskytuje během fáze předřezání při instalaci nového nože a vyznačuje se nerovnoměrným poškozením ostří.

2. Periodické (cyklické) štěpkování– se objevuje opakovaně a pravidelně během nepřetržitého řezání.

3. Abnormální odštěpování– způsobeno házivostí pilového pásu, nesprávnou rychlostí posuvu, nadměrnou hloubkou řezu, posunutím destičky nebo deformací.

Základní příčiny odlupování oplatky

1. Příčiny počátečního odštípnutí

• Nedostatečná přesnost instalace čepele

• Čepel není správně vyrovnána do dokonalého kruhového tvaru

• Neúplné odkrytí diamantového zrna

Pokud je kotouč nainstalován s mírným náklonem, vznikají nerovnoměrné řezné síly. Nový kotouč, který není dostatečně opracován, bude vykazovat špatnou soustřednost, což povede k odchylce od dráhy řezu. Pokud diamantová zrna nejsou během fáze předřezu plně odkryta, nemohou se vytvořit účinné prostory pro odštěpování, což zvyšuje pravděpodobnost odštípnutí.

2. Příčiny periodického odštěpování

• Poškození čepele nárazem na povrch

• Vyčnívající nadměrně velké diamantové částice

• Přilnavost cizích částic (pryskyřice, kovové úlomky atd.)

Během řezání se mohou v důsledku nárazu třísky vytvářet mikrovrypy. Velká vyčnívající diamantová zrna koncentrují lokální napětí, zatímco zbytky nebo cizí nečistoty na povrchu čepele mohou narušit stabilitu řezu.

3. Příčiny abnormálního odštěpování

• Házení lopatky v důsledku špatné dynamické rovnováhy při vysoké rychlosti

• Nesprávná rychlost posuvu nebo nadměrná hloubka řezu

• Posunutí nebo deformace destičky během řezání

Tyto faktory vedou k nestabilním řezným silám a odchylkám od přednastavené dráhy řezání, což přímo způsobuje lámání hran.

4. Příčiny odštípnutí zadní strany

Odštípnutí zadní strany pochází především zakumulace napětí během ztenčování a deformace destičky.

Během ztenčování se na zadní straně vytváří poškozená vrstva, která narušuje krystalovou strukturu a generuje vnitřní napětí. Během řezání vede uvolnění napětí k iniciaci mikrotrhlin, které se postupně šíří do velkých zlomů na zadní straně. S klesající tloušťkou destičky se snižuje její odolnost proti napětí a zvyšuje se deformace, což zvyšuje pravděpodobnost odštípnutí zadní strany.

Dopad odštípnutí na třísky a protiopatření

Dopad na výkon čipu

Odštěpování výrazně snižujemechanická pevnostI drobné prasklinky na okrajích se mohou během balení nebo skutečného používání dále šířit, což nakonec vede k prasknutí čipu a elektrickému selhání. Pokud se odštěpky na přední straně dostanou do oblastí s obvody, přímo to ohrožuje elektrický výkon a dlouhodobou spolehlivost zařízení.

Efektivní řešení pro štěpení destiček

1. Optimalizace procesních parametrů

Řezná rychlost, posuv a hloubka řezu by měly být dynamicky upravovány na základě plochy destičky, typu materiálu, tloušťky a postupu řezání, aby se minimalizovala koncentrace napětí.
Integracístrojové vidění a monitorování založené na umělé inteligenci, stav čepele a chování při odštěpování v reálném čase lze detekovat a parametry procesu automaticky upravovat pro přesné řízení.

2. Údržba a správa zařízení

Pravidelná údržba krájecího stroje je nezbytná pro zajištění:

• Přesnost vřetena

• Stabilita přenosové soustavy

• Účinnost chladicího systému

Měl by být zaveden systém sledování životnosti nožů, aby se zajistila výměna silně opotřebovaných nožů dříve, než pokles výkonu způsobí vylamování.

3. Výběr a optimalizace čepele

Vlastnosti čepele, jako napříkladvelikost diamantového zrna, tvrdost pojiva a hustota zrnamají silný vliv na chování při odštěpování:

• Větší diamantová zrna zvyšují odlupování na přední straně.

• Menší zrna snižují odštěpování, ale snižují účinnost řezu.

• Nižší hustota zrna snižuje vylamování, ale zkracuje životnost nástroje.

• Měkčí pojivové materiály snižují odlupování, ale urychlují opotřebení.

U zařízení na bázi křemíku,Velikost diamantového zrna je nejdůležitějším faktoremVýběr vysoce kvalitních kotoučů s minimálním obsahem hrubých zrn a přísnou kontrolou velikosti zrna účinně potlačuje vylamování na přední straně a zároveň udržuje náklady pod kontrolou.

4. Opatření pro kontrolu odštípnutí na zadní straně

Mezi klíčové strategie patří:

• Optimalizace otáček vřetena

• Výběr jemnozrnných diamantových brusiv

• Použití měkkých pojivových materiálů a nízké koncentrace abraziva

• Zajištění přesné instalace nože a stabilních vibrací vřetena

Příliš vysoké nebo nízké rychlosti otáčení zvyšují riziko odlomení zadní strany. Naklonění lopatky nebo vibrace vřetena mohou způsobit velkoplošné odštípnutí zadní strany. U ultratenkých destiček,následné úpravy jako CMP (chemicko-mechanické leštění), suché leptání a mokré chemické leptánípomáhají odstraňovat zbytkové vrstvy poškození, uvolňují vnitřní pnutí, snižují deformace a výrazně zvyšují pevnost třísky.

5. Pokročilé technologie řezání

Nově vznikající bezkontaktní a nízkopásmové metody řezání nabízejí další zlepšení:

• Laserové řezání kostkamiminimalizuje mechanický kontakt a snižuje odštěpování díky zpracování s vysokou hustotou energie.

• Krájení vodním paprskempoužívá vysokotlakou vodu smíchanou s mikroabrazivy, což výrazně snižuje tepelné a mechanické namáhání.

Posílení kontroly a inspekce kvality

V celém výrobním řetězci – od kontroly surovin až po ověření konečného produktu – by měl být zaveden přísný systém kontroly kvality. Vysoce přesné kontrolní zařízení, jako napříkladoptické mikroskopy a rastrovací elektronové mikroskopy (SEM)by se měly používat k důkladné kontrole waferů po nařezání, což umožní včasnou detekci a opravu vad způsobených odštípnutím.

Závěr

Odlupování destiček je komplexní, vícefaktorová vada zahrnujícíprocesní parametry, stav zařízení, vlastnosti lopatek, napětí v destičce a řízení kvalityPouze systematickou optimalizací ve všech těchto oblastech lze efektivně kontrolovat odštěpkování – a tím zlepšitvýtěžnost výroby, spolehlivost čipu a celkový výkon zařízení.