Шта је крзање вафле и како се то може решити?

Сечење плочица је кључни процес у производњи полупроводника и има директан утицај на коначни квалитет и перформансе чипа. У стварној производњи,крзање вафле—посебнокрзање са предње странеикрзање са задње стране—је чест и озбиљан дефект који значајно ограничава ефикасност производње и принос. Крхотине не само да утичу на изглед струготине, већ могу проузроковати и неповратну штету на њихове електричне перформансе и механичку поузданост.

Дефиниција и врсте чиповања вафла

Усецкавање вафле се односи напукотине или ломљење материјала на ивицама чипса током процеса сецкањаГенерално се категорише укрзање са предње странеикрзање са задње стране:

• Крзање са предње странејавља се на активној површини чипа која садржи обрасце кола. Ако се крхотине протежу у подручје кола, то може озбиљно погоршати електричне перформансе и дугорочну поузданост.

• Ошкргавање задње странеобично се јавља након истањивања плочице, где се појављују пукотине у основи или оштећеном слоју на задњој страни.

Са структурне тачке гледишта,Крзање на предњој страни често је резултат прелома у епитаксијалним или површинским слојевима, докКрзање на задњој страни потиче од оштећених слојева насталих током стањивања плочице и уклањања материјала подлоге.

Чипљење на предњој страни може се даље класификовати у три врсте:

1. Почетно крзање– обично се јавља током фазе пре сечења када се инсталира ново сечиво, карактерише се неправилним оштећењем ивице.

2. Периодично (циклично) чиповање– појављује се више пута и редовно током континуираног сечења.

3. Абнормално крзање– узроковано истезањем сечива, неправилном брзином померања, прекомерном дубином резања, померањем плочице или деформацијом.

Основни узроци крзања вафле

1. Узроци почетног крзања

• Недовољна тачност уградње сечива

• Сечиво није правилно изравнато у савршен кружни облик

• Непотпуна изложеност дијамантског зрна

Ако је сечиво постављено са благим нагибом, јављају се неравномерне силе сечења. Ново сечиво које није адекватно обрађено показаће лошу концентричност, што доводи до одступања од путање сечења. Ако дијамантска зрна нису потпуно изложена током фазе претходног сечења, не формирају се ефикасни простори за струготину, што повећава вероватноћу струготине.

2. Узроци периодичног крзања

• Оштећење сечива од површинског удара

• Избочене превелике честице дијаманта

• Адхезија страних честица (смола, метални остаци итд.)

Током сечења, могу се развити микрозарези услед удара струготине. Велика избочена дијамантска зрна концентришу локални напон, док остаци или стране загађивачи на површини сечива могу пореметити стабилност сечења.

3. Узроци абнормалног крзања

• Одступање лопатице од лопатице због лоше динамичке равнотеже при великој брзини

• Неправилна брзина померања или прекомерна дубина резања

• Померање или деформација плочице током сечења

Ови фактори доводе до нестабилних сила сечења и одступања од унапред подешене путање сечења, што директно узрокује ломљење ивице.

4. Узроци крзања задње стране

Оштећење задње стране првенствено долази одакумулација напона током истањивања и савијања плочице.

Током истањивања, оштећени слој се формира на задњој страни, нарушавајући кристалну структуру и стварајући унутрашњи напон. Током сечења, ослобађање напона доводи до настанка микропукотина, које се постепено шире у велике преломе на задњој страни. Како се дебљина плочице смањује, њена отпорност на напоне слаби, а савијање се повећава — што повећава вероватноћу крзања задње стране.

Утицај чиповања на чипове и контрамере

Утицај на перформансе чипа

Крзање знатно смањујемеханичка чврстоћаЧак и ситне пукотине на ивицама могу наставити да се шире током паковања или стварне употребе, што на крају доводи до ломљења чипа и електричног квара. Ако крзање са предње стране продре у подручја кола, то директно угрожава електричне перформансе и дугорочну поузданост уређаја.

Ефикасне решења за чиповање вафли

1. Оптимизација параметара процеса

Брзина резања, брзина помака и дубина резања треба динамички подешавати на основу површине плочице, врсте материјала, дебљине и напретка резања како би се минимизирала концентрација напрезања.
Интеграцијоммашински вид и праћење засновано на вештачкој интелигенцији, стање сечива и понашање при крзању могу се детектовати у реалном времену и параметри процеса се аутоматски подешавају ради прецизне контроле.

2. Одржавање и управљање опремом

Редовно одржавање машине за сецкање коцкица је неопходно како би се осигурало:

• Прецизност вретена

• Стабилност преносног система

• Ефикасност система хлађења

Требало би имплементирати систем за праћење животног века сечива како би се осигурало да се јако истрошена сечива замене пре него што пад перформанси изазове крзање.

3. Избор и оптимизација сечива

Карактеристике сечива као што сувеличина зрна дијаманта, тврдоћа везе и густина зрнаимају снажан утицај на понашање чиповања:

• Већа зрна дијаманта повећавају крзање на предњој страни.

• Мања зрна смањују крзање, али смањују ефикасност сечења.

• Мања густина зрна смањује крзање, али скраћује век трајања алата.

• Мекши везивни материјали смањују крзање, али убрзавају хабање.

За уређаје на бази силицијума,Величина зрна дијаманта је најважнији факторИзбор висококвалитетних сечива са минималним садржајем крупног зрна и строгом контролом величине зрна ефикасно сузбија крзање на предњој страни, а трошкови се држе под контролом.

4. Мере за контролу крзања са задње стране

Кључне стратегије укључују:

• Оптимизација брзине вретена

• Избор дијамантских абразива фине зрнатости

• Коришћење меких везивних материјала и ниске концентрације абразива

• Обезбеђивање прецизне уградње сечива и стабилне вибрације вретена

Превише високе или прениске брзине ротације повећавају ризик од лома на задњој страни. Нагиб сечива или вибрације вретена могу изазвати крзање велике површине на задњој страни. Код ултратанких плочица,посттретмани као што су CMP (хемијско-механичко полирање), суво нагризање и мокро хемијско нагризањепомажу у уклањању преосталих оштећених слојева, ослобађању унутрашњег напрезања, смањењу савијања и значајном побољшању чврстоће чипа.

5. Напредне технологије сечења

Нове методе бесконтактног и нисконапрезаног сечења нуде даља побољшања:

• Ласерско сечење коцкицаминимизира механички контакт и смањује крзање кроз обраду високе густине енергије.

• Сецкање воденим млазомкористи воду под високим притиском помешану са микроабразивима, значајно смањујући термичко и механичко напрезање.

Јачање контроле квалитета и инспекције

Треба успоставити строг систем контроле квалитета у целом производном ланцу - од инспекције сировина до верификације финалног производа. Користи се високопрецизна опрема за инспекцију, као што јеоптички микроскопи и скенирајуће електронске микроскопе (SEM)треба користити за темељно испитивање плочица након сечења, омогућавајући рано откривање и исправљање дефеката крзања.

Закључак

Крзање плочице је сложен, вишефакторски дефект који укључујепараметри процеса, стање опреме, својства лопатица, напрезање плочице и управљање квалитетомСамо кроз систематску оптимизацију у свим овим областима може се ефикасно контролисати чиповање — чиме се побољшавапринос производње, поузданост чипа и укупне перформансе уређаја.