Què és el Wafer Chipping i com es pot solucionar?

El tall de les oblies és un procés crític en la fabricació de semiconductors i té un impacte directe en la qualitat i el rendiment final del xip. En la producció real,trossejament d'oblies—especialmentestellat frontaliestellat a la part posterior—és un defecte freqüent i greu que limita significativament l'eficiència i el rendiment de la producció. L'esquerdament no només afecta l'aspecte de les estelles, sinó que també pot causar danys irreversibles al seu rendiment elèctric i a la seva fiabilitat mecànica.

Definició i tipus de xips de wafer

El trossejament de les oblies es refereix aesquerdes o trencament de material a les vores de les estelles durant el procés de tall a dausGeneralment es classifica enestellat frontaliestellat a la part posterior:

• Estellat frontales produeix a la superfície activa del xip que conté patrons de circuit. Si l'esquerdament s'estén a la zona del circuit, pot degradar greument el rendiment elèctric i la fiabilitat a llarg termini.

• Estellat a la part posteriornormalment es produeix després de l'aprimament de les oblies, on apareixen fractures a la capa de terra o danyada a la part posterior.

Des d'una perspectiva estructural,L'esquerdament frontal sovint és el resultat de fractures a les capes epitaxials o superficials, mentreL'esquerdament de la part posterior s'origina a partir de capes de danys formades durant l'aprimament de les oblies i l'eliminació del material del substrat.

L'esquerdament frontal es pot classificar en tres tipus:

1. Estellat inicial– normalment es produeix durant la fase de pretall quan s'instal·la una nova fulla, caracteritzada per danys irregulars a la vora.

2. Estellat periòdic (cíclic)– apareix repetidament i regularment durant les operacions de tall contínues.

3. Estellat anormal– causat per l'esvaïment de la fulla, una velocitat d'avanç incorrecta, una profunditat de tall excessiva, el desplaçament o la deformació de la làmina.

Causes fonamentals de l'esquerdament de les oblies

1. Causes de l'estellament inicial

• Precisió insuficient d'instal·lació de la fulla

• La fulla no està correctament centrada en una forma circular perfecta

• Exposició incompleta del gra de diamant

Si la fulla s'instal·la amb una lleugera inclinació, es produeixen forces de tall desiguals. Una fulla nova que no estigui adequadament revestida mostrarà una concentricitat deficient, cosa que provocarà una desviació de la trajectòria de tall. Si els grans de diamant no queden completament exposats durant la fase de pretall, no es formen espais efectius per a les estelles, cosa que augmenta la probabilitat d'estellat.

2. Causes de l'estellat periòdic

• Danys per impacte superficial a la fulla

• Partícules de diamant sobredimensionades que sobresurten

• Adhesió de partícules estranyes (resina, restes metàl·liques, etc.)

Durant el tall, es poden desenvolupar micro-osques a causa de l'impacte de la xapa. Els grans grans de diamant que sobresurten concentren la tensió local, mentre que els residus o contaminants estranys a la superfície de la fulla poden pertorbar l'estabilitat del tall.

3. Causes de l'estellat anormal

• Desviació de la fulla per un mal equilibri dinàmic a alta velocitat

• Velocitat d'avanç incorrecta o profunditat de tall excessiva

• Desplaçament o deformació de la làmina durant el tall

Aquests factors provoquen forces de tall inestables i desviacions de la trajectòria de tall preestablerta, cosa que provoca directament la ruptura de les vores.

4. Causes de l'esquerdament a la part posterior

L'esquerdament de la part posterior prové principalment deacumulació d'estrès durant l'aprimament de la làmina i la deformació de la làmina.

Durant l'aprimament, es forma una capa danyada a la part posterior, que altera l'estructura cristal·lina i genera tensió interna. Durant el tall en daus, l'alliberament de tensió condueix a la iniciació de microfissures, que es propaga gradualment a grans fractures de la part posterior. A mesura que el gruix de la làmina disminueix, la seva resistència a la tensió s'afebleix i la deformació augmenta, cosa que fa que sigui més probable que es trenqui la part posterior.

Impacte de l'estellat en les estelles i contramesures

Impacte en el rendiment del xip

L'estellat redueix considerablementresistència mecànicaFins i tot les esquerdes més petites a les vores poden continuar propagant-se durant l'embalatge o l'ús real, cosa que en última instància pot provocar la fractura de la xip i fallades elèctriques. Si les esquerdes frontals envaeixen les zones del circuit, comprometen directament el rendiment elèctric i la fiabilitat del dispositiu a llarg termini.

Solucions efectives per a l'esmicolament de galetes

1. Optimització dels paràmetres del procés

La velocitat de tall, la velocitat d'avanç i la profunditat de tall s'han d'ajustar dinàmicament en funció de l'àrea de la làmina, el tipus de material, el gruix i el progrés del tall per minimitzar la concentració d'estrès.
Integrantvisió artificial i monitorització basada en IA, es pot detectar l'estat de la fulla i el comportament d'estellat en temps real i ajustar els paràmetres del procés automàticament per a un control precís.

2. Manteniment i gestió d'equips

El manteniment regular de la màquina de tallar a daus és essencial per garantir:

• Precisió del fus

• Estabilitat del sistema de transmissió

• Eficiència del sistema de refrigeració

S'hauria d'implementar un sistema de control de la vida útil de les fulles per garantir que les fulles molt desgastades es substitueixin abans que les baixades de rendiment provoquin estellades.

3. Selecció i optimització de les fulles

Propietats de la fulla com aramida de gra de diamant, duresa de l'enllaç i densitat de gratenen una forta influència en el comportament d'estellat:

• Els grans de diamant més grans augmenten l'estellat frontal.

• Els grans més petits redueixen l'estellat però disminueixen l'eficiència de tall.

• Una densitat de gra més baixa redueix l'esquerdament però escurça la vida útil de l'eina.

• Els materials d'unió més tous redueixen l'estellat però acceleren el desgast.

Per a dispositius basats en silici,La mida del gra del diamant és el factor més críticLa selecció de fulles d'alta qualitat amb un contingut mínim de gra gran i un control ajustat de la mida del gra suprimeix eficaçment l'estellat frontal alhora que manté els costos sota control.

4. Mesures de control de l'esquerdament posterior

Les estratègies clau inclouen:

• Optimització de la velocitat del fus

• Selecció d'abrasius de diamant de gra fi

• Ús de materials d'unió suau i baixa concentració abrasiva

• Garantir una instal·lació precisa de la fulla i una vibració estable del cargol

Les velocitats de rotació excessivament altes o baixes augmenten el risc de fractura posterior. La inclinació de la fulla o la vibració del fus poden causar estellades posteriors de grans dimensions. Per a oblies ultraprimes,posttractaments com ara CMP (poliment químic-mecànic), gravat en sec i gravat químic humitajudar a eliminar les capes de danys residuals, alliberar la tensió interna, reduir la deformació i millorar significativament la resistència de la xip.

5. Tecnologies de tall avançades

Els mètodes de tall sense contacte i de baixa tensió emergents ofereixen millores addicionals:

• Tall amb làserminimitza el contacte mecànic i redueix l'estellat mitjançant un processament d'alta densitat d'energia.

• Tallat amb raig d'aiguautilitza aigua a alta pressió barrejada amb microabrasius, reduint significativament l'estrès tèrmic i mecànic.

Enfortiment del control de qualitat i la inspecció

Cal establir un sistema estricte de control de qualitat en tota la cadena de producció, des de la inspecció de matèries primeres fins a la verificació del producte final. Equips d'inspecció d'alta precisió com aramicroscopis òptics i microscopis electrònics de rastreig (SEM)s'hauria d'utilitzar per examinar a fons les oblies posteriors al tall, permetent la detecció i correcció precoços dels defectes d'estellament.

Conclusió

L'esquerdament de les oblies és un defecte complex i multifactorial que implicaparàmetres del procés, estat de l'equip, propietats de les pales, tensió de la làmina i gestió de la qualitatNomés mitjançant l'optimització sistemàtica en totes aquestes àrees es pot controlar eficaçment l'estellat, millorant aixírendiment de producció, fiabilitat del xip i rendiment general del dispositiu.