Wafer dicing là một quá trình quan trọng trong sản xuất bán dẫn và có tác động trực tiếp đến chất lượng và hiệu suất chip cuối cùng.Bụi bộtĐặc biệt làChipping phía trướcvàChipping phía sau- là một khuyết tật thường xuyên và nghiêm trọng làm hạn chế đáng kể hiệu quả sản xuất và năng suất.Chipping không chỉ ảnh hưởng đến sự xuất hiện của chip mà còn có thể gây ra thiệt hại không thể đảo ngược về hiệu suất điện và độ tin cậy cơ học của chúng.
Chipping wafer đề cập đếnRạn nứt hoặc vỡ vật liệu ở các cạnh của chip trong quá trình đúcNó thường được phân loại thànhChipping phía trướcvàChipping phía sau:
Chipping phía trướcxảy ra trên bề mặt hoạt động của chip có chứa các mô hình mạch. Nếu các chip mở rộng ra khu vực mạch, nó có thể làm suy giảm nghiêm trọng hiệu suất điện và độ tin cậy lâu dài.
Chipping phía sauthường xảy ra sau khi mỏng wafer, nơi gãy xuất hiện trong mặt đất hoặc lớp bị hư hỏng ở phía sau.
Từ góc độ cấu trúc,viền trước thường là kết quả của gãy xương trong lớp biểu trục hoặc bề mặt, trong khiChipping phía sau xuất phát từ các lớp hư hỏng hình thành trong quá trình làm mỏng wafer và loại bỏ vật liệu nền.
Chipping phía trước có thể được phân loại thêm thành ba loại:
Chipping ban đầuthường xảy ra trong giai đoạn cắt trước khi lưỡi dao mới được lắp đặt, đặc trưng bởi thiệt hại cạnh bất thường.
Chipping định kỳ (chu kỳ)- xuất hiện nhiều lần và thường xuyên trong các hoạt động cắt liên tục.
Chất bị vỡ bất thường- gây ra bởi dòng chảy lưỡi dao, tốc độ cấp không đúng, độ sâu cắt quá mức, dịch chuyển wafer hoặc biến dạng.
Độ chính xác lắp đặt lưỡi dao không đủ
Blade không đúng cách trued vào một hình dạng tròn hoàn hảo
Sự tiếp xúc không đầy đủ với hạt kim cương
Nếu lưỡi dao được lắp đặt với độ nghiêng nhẹ, lực cắt không đồng đều xảy ra.Nếu hạt kim cương không được tiếp xúc hoàn toàn trong giai đoạn cắt trước, không gian chip hiệu quả không hình thành, làm tăng khả năng chip.
2Nguyên nhân của sự đứt nát định kỳThiệt hại của lưỡi dao do va chạm bề mặt
Các hạt kim cương lớn nhô ra
Sự bám sát của các hạt nước ngoài (chất nhựa, mảnh vỡ kim loại, v.v.)
Trong quá trình cắt, các vết đục nhỏ có thể phát triển do tác động của chip.trong khi dư lượng hoặc chất gây ô nhiễm nước ngoài trên bề mặt lưỡi có thể làm xáo trộn sự ổn định cắt.
Dòng chảy của lưỡi vì cân bằng động lực kém ở tốc độ cao
Tốc độ cho ăn không phù hợp hoặc độ sâu cắt quá cao
Sự dịch chuyển hoặc biến dạng wafer trong quá trình cắt
Những yếu tố này dẫn đến lực cắt không ổn định và lệch khỏi đường cắt đứt đã được đặt trước, trực tiếp gây vỡ cạnh.
Các chipping phía sau chủ yếu đến từtích lũy căng thẳng trong quá trình mỏng wafer và wafer warpage.
Trong quá trình mỏng, một lớp bị hư hỏng hình thành ở phía sau, phá vỡ cấu trúc tinh thể và tạo ra căng thẳng bên trong.mà dần dần lan rộng thành gãy lưng lớnKhi độ dày wafer giảm, sức đề kháng căng thẳng của nó suy yếu, và đường cong tăng lên, làm cho sự vỡ phía sau có khả năng cao hơn.
Chipping làm giảm đáng kểsức mạnh cơ họcNgay cả những vết nứt cạnh nhỏ có thể tiếp tục lan rộng trong quá trình đóng gói hoặc sử dụng thực tế, cuối cùng dẫn đến gãy chip và thất bại điện.nó trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu suất điện và độ tin cậy lâu dài của thiết bị.
Tốc độ cắt, tốc độ cấp và độ sâu cắt nên được điều chỉnh năng động dựa trên diện tích wafer, loại vật liệu, độ dày và tiến độ cắt để giảm thiểu nồng độ căng thẳng.
Bằng cách tích hợpthị giác máy và giám sát dựa trên AI, tình trạng lưỡi dao và hành vi đứt mẻ thời gian thực có thể được phát hiện và các thông số quy trình được điều chỉnh tự động để kiểm soát chính xác.
Bảo trì thường xuyên của máy cắt hạt là điều cần thiết để đảm bảo:
Độ chính xác của trục
Tính ổn định của hệ thống truyền tải
Hiệu quả hệ thống làm mát
Một hệ thống giám sát thời gian sử dụng của lưỡi dao nên được thực hiện để đảm bảo lưỡi dao bị mòn nghiêm trọng được thay thế trước khi giảm hiệu suất gây vỡ.
Tính chất của lưỡi dao như:kích thước hạt kim cương, độ cứng liên kết và mật độ hạtcó ảnh hưởng mạnh đến hành vi đúc:
Các hạt kim cương lớn hơn làm tăng sự nghiền nát phía trước.
Các hạt nhỏ hơn làm giảm việc cắt nhưng giảm hiệu quả cắt.
Mật độ ngũ cốc thấp hơn làm giảm sự nghiền nát nhưng rút ngắn tuổi thọ của công cụ.
Vật liệu liên kết mềm hơn làm giảm vết nứt nhưng tăng tốc độ hao mòn.
Đối với các thiết bị dựa trên silicon,kích thước hạt kim cương là yếu tố quan trọng nhấtChọn lưỡi dao chất lượng cao với hàm lượng hạt lớn tối thiểu và kiểm soát kích thước hạt chặt chẽ có hiệu quả ngăn chặn sự sứt mẻ phía trước trong khi giữ chi phí dưới sự kiểm soát.
Các chiến lược chính bao gồm:
Tối ưu hóa tốc độ trục
Chọn các chất mài kim cương mịn
Sử dụng vật liệu liên kết mềm và nồng độ mài thấp
Đảm bảo lắp đặt lưỡi dao chính xác và rung động trục ổn định
Tốc độ quay quá cao hoặc thấp đều làm tăng nguy cơ gãy mặt sau.sau xử lý như CMP (Chemical Mechanical Polishing), khắc khô và khắc hóa học ẩmgiúp loại bỏ các lớp tổn thương còn lại, giải phóng căng thẳng bên trong, giảm biến dạng và tăng đáng kể độ bền chip.
Các phương pháp cắt không tiếp xúc và căng thẳng thấp đang nổi lên cung cấp sự cải thiện hơn nữa:
Xẻ bằng lasergiảm thiểu tiếp xúc cơ học và giảm chip thông qua xử lý mật độ năng lượng cao.
Sắt nước bằng vòi nướcsử dụng nước áp suất cao trộn với chất mài mòn, làm giảm đáng kể căng thẳng nhiệt và cơ học.
Một hệ thống kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt nên được thiết lập trên toàn bộ chuỗi sản xuất, từ kiểm tra nguyên liệu thô đến xác minh sản phẩm cuối cùng.Máy hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử quét (SEM)nên được sử dụng để kiểm tra kỹ lưỡng các miếng miếng sau khi đúc, cho phép phát hiện sớm và sửa chữa các khiếm khuyết đúc.
Chipping wafer là một lỗi phức tạp, đa yếu tố liên quan đếnCác thông số quy trình, tình trạng thiết bị, tính chất của lưỡi dao, căng thẳng wafer và quản lý chất lượngChỉ bằng cách tối ưu hóa có hệ thống trong tất cả các lĩnh vực này, việc làm chip có thể được kiểm soát hiệu quảnăng suất sản xuất, độ tin cậy chip và hiệu suất tổng thể của thiết bị.
Wafer dicing là một quá trình quan trọng trong sản xuất bán dẫn và có tác động trực tiếp đến chất lượng và hiệu suất chip cuối cùng.Bụi bộtĐặc biệt làChipping phía trướcvàChipping phía sau- là một khuyết tật thường xuyên và nghiêm trọng làm hạn chế đáng kể hiệu quả sản xuất và năng suất.Chipping không chỉ ảnh hưởng đến sự xuất hiện của chip mà còn có thể gây ra thiệt hại không thể đảo ngược về hiệu suất điện và độ tin cậy cơ học của chúng.
Chipping wafer đề cập đếnRạn nứt hoặc vỡ vật liệu ở các cạnh của chip trong quá trình đúcNó thường được phân loại thànhChipping phía trướcvàChipping phía sau:
Chipping phía trướcxảy ra trên bề mặt hoạt động của chip có chứa các mô hình mạch. Nếu các chip mở rộng ra khu vực mạch, nó có thể làm suy giảm nghiêm trọng hiệu suất điện và độ tin cậy lâu dài.
Chipping phía sauthường xảy ra sau khi mỏng wafer, nơi gãy xuất hiện trong mặt đất hoặc lớp bị hư hỏng ở phía sau.
Từ góc độ cấu trúc,viền trước thường là kết quả của gãy xương trong lớp biểu trục hoặc bề mặt, trong khiChipping phía sau xuất phát từ các lớp hư hỏng hình thành trong quá trình làm mỏng wafer và loại bỏ vật liệu nền.
Chipping phía trước có thể được phân loại thêm thành ba loại:
Chipping ban đầuthường xảy ra trong giai đoạn cắt trước khi lưỡi dao mới được lắp đặt, đặc trưng bởi thiệt hại cạnh bất thường.
Chipping định kỳ (chu kỳ)- xuất hiện nhiều lần và thường xuyên trong các hoạt động cắt liên tục.
Chất bị vỡ bất thường- gây ra bởi dòng chảy lưỡi dao, tốc độ cấp không đúng, độ sâu cắt quá mức, dịch chuyển wafer hoặc biến dạng.
Độ chính xác lắp đặt lưỡi dao không đủ
Blade không đúng cách trued vào một hình dạng tròn hoàn hảo
Sự tiếp xúc không đầy đủ với hạt kim cương
Nếu lưỡi dao được lắp đặt với độ nghiêng nhẹ, lực cắt không đồng đều xảy ra.Nếu hạt kim cương không được tiếp xúc hoàn toàn trong giai đoạn cắt trước, không gian chip hiệu quả không hình thành, làm tăng khả năng chip.
2Nguyên nhân của sự đứt nát định kỳThiệt hại của lưỡi dao do va chạm bề mặt
Các hạt kim cương lớn nhô ra
Sự bám sát của các hạt nước ngoài (chất nhựa, mảnh vỡ kim loại, v.v.)
Trong quá trình cắt, các vết đục nhỏ có thể phát triển do tác động của chip.trong khi dư lượng hoặc chất gây ô nhiễm nước ngoài trên bề mặt lưỡi có thể làm xáo trộn sự ổn định cắt.
Dòng chảy của lưỡi vì cân bằng động lực kém ở tốc độ cao
Tốc độ cho ăn không phù hợp hoặc độ sâu cắt quá cao
Sự dịch chuyển hoặc biến dạng wafer trong quá trình cắt
Những yếu tố này dẫn đến lực cắt không ổn định và lệch khỏi đường cắt đứt đã được đặt trước, trực tiếp gây vỡ cạnh.
Các chipping phía sau chủ yếu đến từtích lũy căng thẳng trong quá trình mỏng wafer và wafer warpage.
Trong quá trình mỏng, một lớp bị hư hỏng hình thành ở phía sau, phá vỡ cấu trúc tinh thể và tạo ra căng thẳng bên trong.mà dần dần lan rộng thành gãy lưng lớnKhi độ dày wafer giảm, sức đề kháng căng thẳng của nó suy yếu, và đường cong tăng lên, làm cho sự vỡ phía sau có khả năng cao hơn.
Chipping làm giảm đáng kểsức mạnh cơ họcNgay cả những vết nứt cạnh nhỏ có thể tiếp tục lan rộng trong quá trình đóng gói hoặc sử dụng thực tế, cuối cùng dẫn đến gãy chip và thất bại điện.nó trực tiếp ảnh hưởng đến hiệu suất điện và độ tin cậy lâu dài của thiết bị.
Tốc độ cắt, tốc độ cấp và độ sâu cắt nên được điều chỉnh năng động dựa trên diện tích wafer, loại vật liệu, độ dày và tiến độ cắt để giảm thiểu nồng độ căng thẳng.
Bằng cách tích hợpthị giác máy và giám sát dựa trên AI, tình trạng lưỡi dao và hành vi đứt mẻ thời gian thực có thể được phát hiện và các thông số quy trình được điều chỉnh tự động để kiểm soát chính xác.
Bảo trì thường xuyên của máy cắt hạt là điều cần thiết để đảm bảo:
Độ chính xác của trục
Tính ổn định của hệ thống truyền tải
Hiệu quả hệ thống làm mát
Một hệ thống giám sát thời gian sử dụng của lưỡi dao nên được thực hiện để đảm bảo lưỡi dao bị mòn nghiêm trọng được thay thế trước khi giảm hiệu suất gây vỡ.
Tính chất của lưỡi dao như:kích thước hạt kim cương, độ cứng liên kết và mật độ hạtcó ảnh hưởng mạnh đến hành vi đúc:
Các hạt kim cương lớn hơn làm tăng sự nghiền nát phía trước.
Các hạt nhỏ hơn làm giảm việc cắt nhưng giảm hiệu quả cắt.
Mật độ ngũ cốc thấp hơn làm giảm sự nghiền nát nhưng rút ngắn tuổi thọ của công cụ.
Vật liệu liên kết mềm hơn làm giảm vết nứt nhưng tăng tốc độ hao mòn.
Đối với các thiết bị dựa trên silicon,kích thước hạt kim cương là yếu tố quan trọng nhấtChọn lưỡi dao chất lượng cao với hàm lượng hạt lớn tối thiểu và kiểm soát kích thước hạt chặt chẽ có hiệu quả ngăn chặn sự sứt mẻ phía trước trong khi giữ chi phí dưới sự kiểm soát.
Các chiến lược chính bao gồm:
Tối ưu hóa tốc độ trục
Chọn các chất mài kim cương mịn
Sử dụng vật liệu liên kết mềm và nồng độ mài thấp
Đảm bảo lắp đặt lưỡi dao chính xác và rung động trục ổn định
Tốc độ quay quá cao hoặc thấp đều làm tăng nguy cơ gãy mặt sau.sau xử lý như CMP (Chemical Mechanical Polishing), khắc khô và khắc hóa học ẩmgiúp loại bỏ các lớp tổn thương còn lại, giải phóng căng thẳng bên trong, giảm biến dạng và tăng đáng kể độ bền chip.
Các phương pháp cắt không tiếp xúc và căng thẳng thấp đang nổi lên cung cấp sự cải thiện hơn nữa:
Xẻ bằng lasergiảm thiểu tiếp xúc cơ học và giảm chip thông qua xử lý mật độ năng lượng cao.
Sắt nước bằng vòi nướcsử dụng nước áp suất cao trộn với chất mài mòn, làm giảm đáng kể căng thẳng nhiệt và cơ học.
Một hệ thống kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt nên được thiết lập trên toàn bộ chuỗi sản xuất, từ kiểm tra nguyên liệu thô đến xác minh sản phẩm cuối cùng.Máy hiển vi quang học và kính hiển vi điện tử quét (SEM)nên được sử dụng để kiểm tra kỹ lưỡng các miếng miếng sau khi đúc, cho phép phát hiện sớm và sửa chữa các khiếm khuyết đúc.
Chipping wafer là một lỗi phức tạp, đa yếu tố liên quan đếnCác thông số quy trình, tình trạng thiết bị, tính chất của lưỡi dao, căng thẳng wafer và quản lý chất lượngChỉ bằng cách tối ưu hóa có hệ thống trong tất cả các lĩnh vực này, việc làm chip có thể được kiểm soát hiệu quảnăng suất sản xuất, độ tin cậy chip và hiệu suất tổng thể của thiết bị.
