Kaj je krušenje rezin in kako ga je mogoče rešiti?

Rezanje rezin je ključni postopek v proizvodnji polprevodnikov in neposredno vpliva na končno kakovost in zmogljivost čipa. V dejanski proizvodnji,krušenje rezin—še posebejkrušenje sprednje straniinodkrušek na hrbtni strani— je pogosta in resna napaka, ki znatno omejuje učinkovitost proizvodnje in donos. Odkruški ne vplivajo le na videz odrezkov, temveč lahko povzročijo tudi nepopravljivo škodo na njihovih električnih lastnostih in mehanski zanesljivosti.

Definicija in vrste rezin

Odkruševanje rezin se nanaša narazpoke ali lomljenje materiala na robovih čipsa med postopkom rezanja na kockeNa splošno se razvršča vkrušenje sprednje straniinodkrušek na hrbtni strani:

• Odkruševanje na sprednji stranise pojavi na aktivni površini čipa, ki vsebuje vzorce vezij. Če se odkruški razširijo v območje vezja, lahko to močno poslabša električno delovanje in dolgoročno zanesljivost.

• Odkruševanje na zadnji straniobičajno se pojavi po tanjšanju rezin, kjer se pojavijo razpoke v podlagi ali poškodovani plasti na hrbtni strani.

S strukturnega vidika,Odkruški na sprednji strani so pogosto posledica zlomov v epitaksialnih ali površinskih plasteh, medtem koOdkruški na hrbtni strani nastanejo zaradi poškodovanih plasti, ki nastanejo med tanjšanjem rezin in odstranjevanjem materiala substrata..

Odkruške na sprednji strani lahko nadalje razdelimo na tri vrste:

1. Začetno krušenje– običajno se pojavi med fazo pred rezanjem, ko je nameščeno novo rezilo, za kar so značilne nepravilne poškodbe robov.

2. Periodično (ciklično) krušenje– se pojavlja večkrat in redno med neprekinjenim rezanjem.

3. Nenormalno krušenje– posledica odtekanja rezila, nepravilne hitrosti podajanja, prevelike globine rezanja, premika rezine ali deformacije.

Osnovni vzroki za krušenje rezin

1. Vzroki začetnega krušenja

• Nezadostna natančnost namestitve rezila

• Rezilo ni pravilno poravnano v popolno okroglo obliko

• Nepopolna izpostavljenost diamantnih zrn

Če je rezilo nameščeno z rahlim nagibom, se pojavijo neenakomerne rezalne sile. Novo rezilo, ki ni ustrezno obdelano, bo imelo slabo koncentričnost, kar bo povzročilo odstopanje od rezalne poti. Če diamantna zrna med fazo pred rezanjem niso popolnoma izpostavljena, se ne tvorijo učinkoviti prostori za odrezke, kar poveča verjetnost odkruškov.

2. Vzroki za periodično krušenje

• Površinska poškodba rezila zaradi udarca

• Štrleči preveliki diamantni delci

• Oprijem tujih delcev (smola, kovinski ostanki itd.)

Med rezanjem se lahko zaradi udarca odrezkov razvijejo mikrozareze. Velika štrleča diamantna zrna koncentrirajo lokalno napetost, medtem ko lahko ostanki ali tujki na površini rezila motijo ​​stabilnost rezanja.

3. Vzroki za nenormalno krušenje

• Odstopanje lopatice zaradi slabega dinamičnega ravnovesja pri visoki hitrosti

• Nepravilna hitrost podajanja ali prevelika globina rezanja

• Premik ali deformacija rezine med rezanjem

Ti dejavniki vodijo do nestabilnih rezalnih sil in odstopanja od vnaprej nastavljene poti rezanja, kar neposredno povzroča lomljenje robov.

4. Vzroki za odkruške na hrbtni strani

Odkruški na hrbtni strani nastanejo predvsem zaradikopičenje napetosti med tanjšanjem in upogibanjem rezin.

Med redčenjem se na hrbtni strani tvori poškodovana plast, ki poruši kristalno strukturo in povzroči notranjo napetost. Med rezanjem sproščanje napetosti povzroči nastanek mikrorazpok, ki se postopoma širijo v velike razpoke na hrbtni strani. Z zmanjševanjem debeline rezine se njena odpornost na napetost slabi in povečuje se upogibanje, zaradi česar je bolj verjetno, da se hrbtna stran odkruši.

Vpliv krušenja na čipe in protiukrepi

Vpliv na delovanje čipa

Kruškanje močno zmanjšamehanska trdnostTudi drobne robne razpoke se lahko med pakiranjem ali dejansko uporabo še naprej širijo, kar na koncu privede do zloma čipa in električne okvare. Če odkruški na sprednji strani prodrejo v vezja, to neposredno ogrozi električno delovanje in dolgoročno zanesljivost naprave.

Učinkovite rešitve za rezanje rezin

1. Optimizacija procesnih parametrov

Hitrost rezanja, hitrost podajanja in globina rezanja je treba dinamično prilagajati glede na površino rezine, vrsto materiala, debelino in napredek rezanja, da se čim bolj zmanjša koncentracija napetosti.
Z integracijostrojni vid in spremljanje na podlagi umetne inteligence, stanje rezila in vedenje pri odkruševanju je mogoče zaznati v realnem času ter samodejno prilagoditi procesne parametre za natančen nadzor.

2. Vzdrževanje in upravljanje opreme

Redno vzdrževanje stroja za rezanje kock je bistvenega pomena za zagotovitev:

• Natančnost vretena

• Stabilnost prenosnega sistema

• Učinkovitost hladilnega sistema

Uvesti je treba sistem za spremljanje življenjske dobe rezil, da se zagotovi zamenjava močno obrabljenih rezil, preden padec zmogljivosti povzroči krušenje.

3. Izbira in optimizacija rezila

Lastnosti rezila, kot sovelikost diamantnih zrn, trdota vezi in gostota zrnimajo močan vpliv na vedenje pri sekanju:

• Večja diamantna zrna povečajo krušenje na sprednji strani.

• Manjša zrna zmanjšajo krušenje, vendar zmanjšajo učinkovitost rezanja.

• Nižja gostota zrn zmanjša odkruške, vendar skrajša življenjsko dobo orodja.

• Mehkejši vezivni materiali zmanjšajo krušenje, vendar pospešijo obrabo.

Za naprave na osnovi silicija,Velikost diamantnih zrn je najpomembnejši dejavnikIzbira visokokakovostnih rezil z minimalno vsebnostjo velikih zrn in strogim nadzorom velikosti zrn učinkovito preprečuje krušenje na sprednji strani, hkrati pa ohranja stroške pod nadzorom.

4. Ukrepi za nadzor odkruškov na zadnji strani

Ključne strategije vključujejo:

• Optimizacija hitrosti vretena

• Izbira drobnozrnatih diamantnih abrazivov

• Uporaba mehkih vezivnih materialov in nizke koncentracije abraziva

• Zagotavljanje natančne namestitve rezila in stabilnih vibracij vretena

Previsoke ali prenizke hitrosti vrtenja povečajo tveganje za zlom hrbtne strani. Nagib lopatice ali vibracije vretena lahko povzročijo obsežno odkruševanje hrbtne strani. Pri ultra tankih rezinah,naknadne obdelave, kot so CMP (kemično-mehansko poliranje), suho jedkanje in mokro kemično jedkanjepomagajo odstraniti preostale poškodovane plasti, sprostiti notranje napetosti, zmanjšati upogibanje in znatno povečati trdnost odrezkov.

5. Napredne tehnologije rezanja

Nove brezkontaktne in nizkonapetostne metode rezanja ponujajo nadaljnje izboljšave:

• Lasersko rezanje kockzmanjšuje mehanski stik in odkruške zaradi obdelave z visoko gostoto energije.

• Rezanje z vodnim curkomuporablja vodo pod visokim tlakom, pomešano z mikroabrazivi, kar znatno zmanjša toplotne in mehanske obremenitve.

Krepitev nadzora in inšpekcijskih pregledov kakovosti

Vzpostaviti je treba strog sistem nadzora kakovosti v celotni proizvodni verigi – od pregleda surovin do preverjanja končnega izdelka. Visoko natančna oprema za pregled, kot jeoptični mikroskopi in vrstični elektronski mikroskopi (SEM)bi se moral uporabljati za temeljit pregled rezin po rezanju, kar omogoča zgodnje odkrivanje in odpravljanje napak zaradi krušenja.

Zaključek

Odkruševanje rezin je kompleksna, večfaktorska napaka, ki vključujeprocesni parametri, stanje opreme, lastnosti lopatic, napetost rezin in upravljanje kakovostiLe s sistematično optimizacijo na vseh teh področjih je mogoče učinkovito nadzorovati krušenje – s čimer se izboljšaproizvodni izkoristek, zanesljivost čipa in splošna zmogljivost naprave.