Was ist das Problem beim Wafer-Chipping? Wie kann man es lösen?

Das Schneiden von Wafern ist ein Schlüsselprozess in der Chipherstellung, der direkt mit der Qualität und Leistung der Chips zusammenhängt. Im eigentlichen Produktionsprozess tritt das Abplatzproblem beim Waferschneiden häufig auf, insbesondere das Abplatzen der Vorderkante und der Hinterkante, was zu einem Schlüsselfaktor geworden ist, der die Produktionseffizienz und die Produktausbeute einschränkt. Kantenabsplitterungen beeinträchtigen nicht nur das Aussehen des Chips, sondern können auch zu irreversiblen Schäden an seinen elektrischen Eigenschaften und seiner mechanischen Festigkeit führen.

Definition und Arten von kollabierten Kanten

Unter Abplatzen versteht man die Risse oder Brüche, die während des Wafer-Schneidevorgangs an der Kante des Chips auftreten, wobei dieser Prozess hauptsächlich in Absplitterungen an der Vorderkante und an der Hinterkante unterteilt wird.

Unter frontaler Absplitterung versteht man Risse oder Beschädigungen in einigen Bereichen an der Vorderkante des Chips mit Schaltkreisgrafiken. Wenn die Absplitterung in das Innere der Chip-Schaltkreisgrafiken eindringt, wird die elektrische Leistung und Zuverlässigkeit des Chips beeinträchtigt. Die Abplatzungen auf der Rückseite treten meist nach dem Effiliervorgang auf und die Schleifschicht ist gebrochen. Aus Sicht der Manifestation spiegelt sich das Abplatzen an der Vorderkante hauptsächlich in der Rissbildung der Epitaxieschicht des Chips wider, während das Abplatzen an der Hinterkante durch die Schadensschicht verursacht wird, die beim Entfernen des Matrixmaterials nach dem Ausdünnen entsteht.

 

Frontales Abplatzen kann in drei Arten unterteilt werden: anfängliches Abplatzen, zyklisches Abplatzen und sonstiges Abplatzen. Die ersten Absplitterungen treten normalerweise in der Phase vor dem Schneiden beim Einbau neuer Klingen auf und äußern sich in unregelmäßigen Absplitterungen auf der Waferoberfläche. zyklisches Abplatzen äußert sich als periodisches und wiederholtes Abplatzen auf der Waferoberfläche während des Schneidvorgangs; Zu anderen Absplitterungen zählen anormale Absplitterungen, die auf eine Durchbiegung der Klinge, eine falsche Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe, eine Verformung der Werkstückverschiebung usw. zurückzuführen sind.

Ursachen für Kantenkollaps

Zu den Hauptgründen für das anfängliche Abplatzen der Kante zählen eine unzureichende Montagegenauigkeit der Klinge, eine nicht perfekt abgerundete Klinge und ein nicht vollständig freigelegter Diamant. Wenn beim Einbau der Klinge eine Neigung vorhanden ist, führt dies zu einer ungleichmäßigen Kraft beim Schneiden. Wenn das neue Sägeblatt nicht vollständig zugeschnitten ist, ist die Konzentrizität nicht gut und die Schnittbahn ist versetzt; Wenn die Diamantpartikel während der Vorschneidephase nicht vollständig freigelegt werden, können sie keine effektiven Schnittrillen bilden, was leicht zu Kantenausbrüchen führen kann.

Zyklisches Abplatzen der Kante wird meist durch Stöße auf die Klingenoberfläche, Diamantbeulen auf der Klingenoberfläche oder das Anhaften von Fremdverunreinigungen verursacht. Während des Schneidvorgangs kann die Klinge durch das umherfliegende Material des Produkts getroffen werden, sodass ein kleiner Spalt entsteht. Die Diamantpartikel auf der Oberfläche der Klinge sind ungleichmäßig verteilt, und das Vorhandensein großer Partikelausbuchtungen führt zu einer lokalen Spannungskonzentration. Auch Fremdkörper wie Klebereste und Metall, die an der Klingenoberfläche haften, können die Schnittqualität beeinträchtigen.

Andere abplatzende Kanten hängen häufig mit der Durchbiegung der Klinge, einer falschen Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe sowie einer Verformung der Werkstückverschiebung zusammen. Eine unzureichende Genauigkeit des dynamischen Blattgleichgewichts bei hoher Geschwindigkeit führt zu Gieren; Eine unangemessene Vorschubgeschwindigkeit und Schnitttiefe erhöhen die Blattbelastung; Eine Verschiebung oder Verformung des Werkstücks während des Schneidens kann dazu führen, dass die Schnittbahn von der voreingestellten Bahn abweicht.

Zu den Hauptursachen für Absplitterungen auf der Rückseite zählen dünner werdende Spannungen und die Verformung dünner Wafer. Während des Wafer-Ausdünnungsprozesses bildet sich auf der Rückseite eine Schadensschicht, die die Gitteranordnung aufbricht und innere Spannungen erzeugt. Durch die Spannungsfreisetzung beim Würfeln entstehen winzige Risse, die zu einem Riss auf der Rückseite verschmelzen. Wenn die Dicke des Wafers bis zu einem gewissen Grad verringert wird, wird seine Widerstandsfähigkeit gegen Spannungen geschwächt, es kommt zu äußeren Verwerfungen, die innere Spannung nimmt zu und es ist wahrscheinlicher, dass es beim Schneiden zu Absplitterungen auf der Rückseite kommt.

Die Auswirkung des Kantenkollapses auf Chips und deren Reaktion

Der Einfluss von Kantenabsplitterungen auf die mechanische Festigkeit des Chips ist nicht zu unterschätzen. Sobald es feine Risse am Rand des Chips gibt, können sich diese Risse beim späteren Verpacken oder im tatsächlichen Gebrauch weiter ausdehnen und schließlich zum Bruch des Chips führen. Ein Spanbruch kann zu einem Stromausfall führen und die ordnungsgemäße Funktion beeinträchtigen. Wenn die Absplitterung an der Vorderkante in das Innere des Schaltkreismusters eindringt, wirkt sich dies direkt auf die Zuverlässigkeit und elektrische Leistung des Chips aus.

Für das Problem der abgebrochenen Kanten kann es in vielerlei Hinsicht optimiert werden. In Bezug auf die Parameter des Schneidprozesses sollten die Schnittgeschwindigkeit, die Vorschubgeschwindigkeit und die Schnitttiefe dynamisch an verschiedene Bereiche des Wafers, die Materialdicke und den Schneidfortschritt angepasst werden, um die Spannungskonzentration zu minimieren. Mithilfe von maschinellem Sehen und künstlicher Intelligenz werden der Klingenstatus und die Absplitterung in Echtzeit überwacht und die Parameter für eine präzise Steuerung automatisch angepasst.

Ebenso wichtig ist die Wartung der Ausrüstung. Durch die regelmäßige Wartung der Schneidausrüstung wird sichergestellt, dass die Spindelgenauigkeit, das Übertragungssystem, das Kühlsystem usw. in gutem Zustand sind, wodurch das Risiko von Absplitterungen aufgrund der Alterung der Ausrüstung verringert wird. Richten Sie einen Mechanismus zur Überwachung der Klingenlebensdauer ein, um stark verschlissene Klingen rechtzeitig auszutauschen und Kantenabsplitterungen aufgrund von Leistungseinbußen zu vermeiden.

Bei der Werkzeugauswahl stehen die Diamantpartikelgröße, die Härte des gebundenen Materials und die Partikeldichte des Dicing-Werkzeugs in engem Zusammenhang mit der Absplitterung. Größere Diamantpartikel sind anfällig für frontales Absplittern, während kleinere Partikel das Absplittern reduzieren, aber die Schneideffizienz verringern. Partikel mit geringer Dichte verringern das Ausbrechen an der Vorderseite und verkürzen gleichzeitig die Standzeit des Werkzeugs. Weiche Bindungsmaterialien reduzieren das Absplittern, verkürzen aber auch die Standzeit des Werkzeugs. Daher ist es notwendig, ein Gleichgewicht zwischen der Kontrolle der Hackschnitzelgröße und den Produktionskosten zu finden. Bei Chips auf Silizium--Basis ist die Partikelgröße des Diamanten der Haupteinflussfaktor, und der Einsatz hochwertiger Würfelmesser mit dem geringsten Anteil an großen Partikeln und einer präzisen Steuerung der Partikelgröße und -abstufung kann Abplatzungen an der Vorderkante effektiv bekämpfen.

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Zu den Optimierungsmaßnahmen bei der Rückseitenzerspanung gehören die Steuerung der Geschwindigkeit der Schleifscheibe, die Auswahl des geeigneten Schmirgels, die Sicherstellung, dass das Werkzeug korrekt installiert ist, und die Durchführung einer Nachbearbeitung. Zu langsam oder zu schnell erhöht die Gefahr von Absplitterungen auf der Rückseite, und die entsprechende Geschwindigkeit sollte entsprechend der tatsächlichen Situation gewählt werden. Die Verwendung feiner Schmirgelpartikel, eines weichen Bindemittels und einer geringen Schmirgelkonzentration kann den Absplitterungswinkel auf der Rückseite verringern. Durch Kippen der Sägeblatthalterung oder Vibrationen der Spindel kann es zu großflächigen Rückschlägen kommen. Daher ist es wichtig, eine genaue Installation und Gerätestabilität sicherzustellen. Bei dünnen Wafern können Nachbearbeitungsmethoden wie chemisch-mechanisches Polieren, Trockenätzen und chemische Nassätzen verbleibende Defekte entfernen und Spannungen abbauen, Verformungen reduzieren und die Chipfestigkeit verbessern.

Die Einführung fortschrittlicher Schneidtechniken wie Laserschneiden und Wasserstrahlschneiden ist ebenfalls ein Weg zur Reduzierung von Absplitterungen. Beim Laserschneiden werden eine hohe Energiedichte und berührungslose -Eigenschaften genutzt, um durch physischen Kontakt verursachte Absplitterungen zu reduzieren. Beim Wasserstrahlschneiden wird ein Wasserstrahl mit hohem{3}}Druck verwendet, um winzige Schleifpartikel zum Schneiden zu transportieren und so die thermische und mechanische Belastung zu reduzieren.

Ebenso wichtig wie das Testen ist die Stärkung der Qualitätskontrolle. Richten Sie ein strenges Qualitätskontrollsystem ein, von der Rohstoffbeschaffung bis zur Prüfung des fertigen Produkts, um sicherzustellen, dass jeder Prozess den Standards entspricht. Hochpräzise Inspektionsgeräte wie Rasterelektronenmikroskope, optische Mikroskope usw. werden eingeführt, um den Wafer nach dem Schneiden sorgfältig zu prüfen und Absplitterungsfehler rechtzeitig zu erkennen und zu beheben.

Das Chipping-Problem beim Waferschneiden hängt von vielen Faktoren ab und muss durch eine umfassende Optimierung der Prozessparameter, der Gerätewartung, der Werkzeugauswahl und der Qualitätskontrollmaßnahmen wirksam angegangen werden, um die Ausbeute und Zuverlässigkeit der Chipproduktion zu verbessern.