Wafer-tärningsteknik, som ett kritiskt steg i halvledartillverkningsprocessen, är direkt kopplad till chipprestanda, utbyte och produktionskostnader.
#01 Bakgrund och betydelsen av skivtärning
1.1 Definition av Wafer Dicing
Wafer tärning (även känd som scribing) är ett viktigt steg i halvledartillverkning, som syftar till att dela upp bearbetade wafers i flera individuella formar. Dessa matriser innehåller vanligtvis komplett kretsfunktionalitet och är de centrala komponenterna som slutligen används vid tillverkning av elektroniska enheter. I takt med att chipdesignerna blir mer komplexa och dimensionerna fortsätter att krympa, blir precisions- och effektivitetskraven för wafer-tärningsteknik allt strängare.
I praktiska operationer använder skivtärningar vanligtvis högprecisionsverktyg som diamantblad för att säkerställa att varje form förblir intakt och fullt funktionell. Viktiga steg inkluderar förberedelse före skärning, exakt kontroll under skärningsprocessen och kvalitetskontroll efter kapning.
Innan skärning måste skivan märkas och placeras för att säkerställa exakta skärbanor. Under skärning måste parametrar som verktygstryck och hastighet kontrolleras strikt för att förhindra skador på skivan. Efter kapning genomförs omfattande kvalitetsinspektioner för att säkerställa att varje spån uppfyller prestandakraven.
De grundläggande principerna för tekniken för skivtärning omfattar inte bara valet av skärutrustning och inställningen av processparametrar utan också inverkan av materialens mekaniska egenskaper och egenskaper på skärkvaliteten. Till exempel är lågk-dielektriska kiselskivor, på grund av sina underlägsna mekaniska egenskaper, mycket känsliga för spänningskoncentration under skärning, vilket leder till fel som flisning och sprickbildning. Den låga hårdheten och sprödheten hos lågk-material gör dem mer benägna för strukturella skador under mekanisk kraft eller termisk påfrestning, särskilt under skärning. Kontakten mellan verktyget och skivans yta, i kombination med höga temperaturer, kan ytterligare förvärra spänningskoncentrationen.
Med framsteg inom materialvetenskap har tekniken för skivtärning expanderat bortom traditionella kiselbaserade halvledare till att inkludera nya material som galliumnitrid (GaN). Dessa nya material, på grund av deras hårdhet och strukturella egenskaper, innebär nya utmaningar för tärningsprocesser, vilket kräver ytterligare förbättringar av skärverktyg och tekniker.
Som en kritisk process i halvledarindustrin fortsätter skivtärning att optimeras som svar på förändrade krav och tekniska framsteg, vilket lägger grunden för framtida mikroelektronik och integrerade kretsteknologier.
Förbättringar i tekniken för skivtärning går utöver utvecklingen av hjälpmaterial och verktyg. De omfattar också processoptimering, förbättringar av utrustningens prestanda och exakt kontroll av tärningsparametrar. Dessa framsteg syftar till att säkerställa hög precision, effektivitet och stabilitet i skivningsprocessen, vilket möter halvledarindustrins behov av mindre dimensioner, högre integration och mer komplexa chipstrukturer.
| förbättringsområde | Särskilda åtgärder | Effekter |
| Processoptimering | - Förbättra de första förberedelserna, såsom mer exakt waferpositionering och vägplanering. | - Minska skärfel och förbättra stabiliteten. |
| - Minimera skärfel och förbättra stabiliteten. | - Anta övervaknings- och återkopplingsmekanismer i realtid för att justera verktygstryck, hastighet och temperatur. | |
| - Lägre waferbrottshastigheter och förbättra spånkvaliteten. | ||
| Utrustningsprestandaförbättring | - Använd mekaniska system med hög precision och avancerad automationskontrollteknik. | - Förbättra skärnoggrannheten och minska materialspillet. |
| - Introducera laserskärningsteknik som lämpar sig för höghårda materialwafers. | - Förbättra produktionseffektiviteten och minska manuella fel. | |
| - Öka utrustningens automatisering för automatisk övervakning och justeringar. | ||
| Exakt parameterkontroll | - Finjustera parametrar som skärdjup, hastighet, verktygstyp och kylningsmetoder. | - Säkerställ integritet och elektrisk prestanda. |
| - Anpassa parametrar baserat på wafermaterial, tjocklek och struktur. | - Öka avkastningen, minska materialavfallet och sänka produktionskostnaderna. | |
| Strategisk betydelse | - Utforska kontinuerligt nya tekniska vägar, optimera processer och förbättra utrustningens kapacitet för att möta marknadens krav. | - Förbättra spåntillverkningsutbytet och prestanda, stödja utvecklingen av nya material och avancerade chipdesigner. |
1.2 Vikten av skivtärning
Tärning av skivor spelar en avgörande roll i halvledartillverkningsprocessen, vilket direkt påverkar efterföljande steg såväl som kvaliteten och prestandan hos slutprodukten. Dess betydelse kan beskrivas på följande sätt:
För det första är noggrannheten och konsistensen av tärning nyckeln för att säkerställa chiputbyte och tillförlitlighet. Under tillverkningen genomgår wafers flera bearbetningssteg för att bilda många intrikata kretsstrukturer, som måste delas upp exakt i individuella chips (dies). Om det finns betydande fel i inriktning eller skärning under tärningsprocessen, kan kretsarna skadas, vilket påverkar chipets funktionalitet och tillförlitlighet. Därför säkerställer högprecisions-tärningsteknik inte bara integriteten för varje chip utan förhindrar också skador på interna kretsar, vilket förbättrar den totala utbytet.
För det andra har skivtärning en betydande inverkan på produktionseffektivitet och kostnadskontroll. Som ett avgörande steg i tillverkningsprocessen påverkar dess effektivitet direkt utvecklingen av efterföljande steg. Genom att optimera tärningsprocessen, öka automationsnivåerna och förbättra skärhastigheterna kan den totala produktionseffektiviteten förbättras avsevärt.
Å andra sidan är materialspill under tärning en kritisk faktor i kostnadshanteringen. Att använda avancerad tärningsteknik minskar inte bara onödiga materialförluster under skärningsprocessen utan ökar också waferanvändningen, vilket sänker produktionskostnaderna.
Med framsteg inom halvledarteknologi fortsätter skivdiametrarna att öka, och kretstätheterna ökar i enlighet därmed, vilket ställer högre krav på tärningsteknik. Större skivor kräver mer exakt kontroll av skärbanor, särskilt i kretsområden med hög densitet, där även mindre avvikelser kan göra flera chips defekta. Dessutom innebär större skivor fler skärlinjer och mer komplexa processsteg, vilket kräver ytterligare förbättringar av precisionen, konsistensen och effektiviteten hos tärningsteknologier för att möta dessa utmaningar.
1.3 Process för tärning av skivor
Processen för skivning av skivor omfattar alla steg från förberedelsefasen till den slutliga kvalitetskontrollen, där varje steg är avgörande för att säkerställa kvaliteten och prestanda för de tärnade chipsen. Nedan finns en detaljerad förklaring av varje fas.
| Fas | Detaljerad beskrivning |
| Förberedelsefas | -Rengöring av rån: Använd högrent vatten och specialiserade rengöringsmedel, kombinerat med ultraljud eller mekanisk skrubbning, för att avlägsna föroreningar, partiklar och föroreningar och säkerställa en ren yta. -Exakt positionering: Använd högprecisionsutrustning för att säkerställa att skivan är exakt uppdelad längs de designade skärbanorna. -Waferfixering: Fäst wafern på en tejpram för att bibehålla stabiliteten under skärning och förhindra skador från vibrationer eller rörelse. |
| Skärningsfas | -Bladtärning: Använd höghastighetsroterande diamantbelagda blad för fysisk skärning, lämpliga för silikonbaserade material och kostnadseffektiva. -Laser tärning: Använd högenergilaserstrålar för beröringsfri skärning, idealisk för spröda eller höghårda material som galliumnitrid, vilket ger högre precision och mindre materialförlust. -Ny teknik: Introducera laser- och plasmaskärningstekniker för att ytterligare förbättra effektiviteten och precisionen samtidigt som värmepåverkade zoner minimeras. |
| Rengöringsfas | - Använd avjoniserat vatten (DI-vatten) och specialiserade rengöringsmedel, i kombination med ultraljuds- eller sprayrengöring, för att ta bort skräp och damm som genereras under skärning, vilket förhindrar att rester påverkar efterföljande processer eller chipelektrisk prestanda. - Högrent DI-vatten undviker att introducera nya föroreningar, vilket säkerställer en ren wafermiljö. |
| Inspektionsfas | -Optisk inspektion: Använd optiska detektionssystem kombinerat med AI-algoritmer för att snabbt identifiera defekter, säkerställa att inga sprickor eller flisor i de tärnade chipsen, förbättra inspektionseffektiviteten och minska mänskliga fel. -Måttmätning: Kontrollera att spåndimensionerna uppfyller designspecifikationerna. -Test av elektrisk prestanda: Säkerställ att den elektriska prestandan hos kritiska chip uppfyller standarderna, vilket garanterar tillförlitlighet i efterföljande applikationer. |
| Sorteringsfas | - Använd robotarmar eller vakuumsugkoppar för att separera kvalificerade chips från tejpramen och sortera dem automatiskt baserat på prestanda, vilket säkerställer produktionseffektivitet och flexibilitet samtidigt som precisionen förbättras. |
Processen för skivskärning innefattar rengöring, positionering, skärning, rengöring, inspektion och sortering, där varje steg är kritiskt. Med framsteg inom automation, laserskärning och AI-inspektionsteknik kan moderna wafer-skärsystem uppnå högre precision, hastighet och lägre materialförlust. I framtiden kommer nya skärtekniker såsom laser och plasma gradvis att ersätta traditionell skärning av blad för att möta behoven hos allt mer komplexa chipdesigner, vilket ytterligare driver utvecklingen av tillverkningsprocesser för halvledartillverkning.
Wafer Cutting Technology och dess principer
Bilden illustrerar tre vanliga tekniker för skivskärning:Bladtärning,Laser tärning, ochPlasmatärning. Nedan följer en detaljerad analys och kompletterande förklaring av dessa tre tekniker:
Vid halvledartillverkning är skivskärning ett avgörande steg som kräver val av lämplig skärmetod baserat på skivans tjocklek. Det första steget är att bestämma waferns tjocklek. Om skivans tjocklek överstiger 100 mikron kan tärning av knivblad väljas som skärmetod. Om bladtärning inte är lämpligt kan frakturtärningsmetoden användas, som inkluderar både ritsskärning och knivtärningsteknik.
När skivans tjocklek är mellan 30 och 100 mikron, rekommenderas DBG-metoden (Dice Before Grinding). I det här fallet kan ritsklippning, skärning av knivblad eller justering av skärsekvensen efter behov väljas för att uppnå bästa resultat.
För ultratunna wafers med en tjocklek på mindre än 30 mikron blir laserskärning den föredragna metoden på grund av dess förmåga att skära tunna wafers exakt utan att orsaka överdriven skada. Om laserskärning inte kan uppfylla specifika krav kan plasmaskärning användas som ett alternativ. Detta flödesschema ger en tydlig beslutsväg för att säkerställa att den mest lämpliga tekniken för skivskärning väljs under olika tjockleksförhållanden.
2.1 Mekanisk skärteknik
Mekanisk skärteknik är den traditionella metoden vid skivtärning. Kärnprincipen är att använda en höghastighetsroterande diamantslipskiva som ett skärverktyg för att skära skivan. Nyckelutrustning inkluderar en luftbärande spindel, som driver diamantslipskivan med höga hastigheter för att utföra exakt skärning eller spårning längs en fördefinierad skärbana. Denna teknik används ofta i branschen på grund av dess låga kostnad, höga effektivitet och breda tillämpbarhet.
Fördelar
Den höga hårdheten och slitstyrkan hos diamantslipskivor gör det möjligt för mekanisk skärteknik att anpassa sig till skärbehoven hos olika wafermaterial, oavsett om det är traditionella kiselbaserade material eller nyare sammansatta halvledare. Dess funktion är enkel, med relativt låga tekniska krav, vilket ytterligare främjar dess popularitet inom massproduktion. Dessutom, jämfört med andra skärmetoder som laserskärning, har mekanisk skärning mer kontrollerbara kostnader, vilket gör den lämplig för produktionsbehov i stora volymer.
Begränsningar
Trots dess många fördelar har mekanisk skärteknik också begränsningar. För det första, på grund av den fysiska kontakten mellan verktyget och skivan, är skärprecisionen relativt begränsad, vilket ofta leder till dimensionsavvikelser som kan påverka noggrannheten i efterföljande spånförpackning och testning. För det andra kan defekter som flisning och sprickor lätt uppstå under den mekaniska skärprocessen, vilket inte bara påverkar utbytet utan också kan påverka spånornas tillförlitlighet och livslängd negativt. De mekaniska belastningsinducerade skadorna är särskilt skadliga för tillverkning av högdensitetsspån, särskilt vid skärning av spröda material, där dessa problem är mer framträdande.
Tekniska förbättringar
För att övervinna dessa begränsningar optimerar forskare kontinuerligt den mekaniska skärprocessen. Viktiga förbättringar inkluderar förbättrad design och materialval av slipskivor för att förbättra skärprecisionen och hållbarheten. Dessutom har optimering av den strukturella designen och styrsystemen för skärutrustning ytterligare förbättrat stabiliteten och automatiseringen av skärprocessen. Dessa framsteg minskar fel orsakade av mänskliga operationer och förbättrar konsekvensen i nedskärningarna. Införandet av avancerad inspektions- och kvalitetskontrollteknik för realtidsövervakning av anomalier under skärprocessen har också avsevärt förbättrat skärtillförlitligheten och avkastningen.
Framtida utveckling och ny teknik
Även om mekanisk skärteknik fortfarande har en betydande position inom skivskärning, utvecklas nya skärtekniker snabbt i takt med att halvledarprocesser utvecklas. Till exempel ger tillämpningen av termisk laserskärningsteknik nya lösningar på precisions- och defektproblemen vid mekanisk skärning. Denna beröringsfria skärmetod minskar den fysiska belastningen på skivan, vilket avsevärt sänker förekomsten av flisning och sprickbildning, särskilt vid skärning av sprödare material. I framtiden kommer integrationen av mekanisk skärteknik med nya skärtekniker att ge halvledartillverkning fler alternativ och flexibilitet, vilket ytterligare förbättrar tillverkningseffektiviteten och spånkvaliteten.
Sammanfattningsvis, även om mekanisk skärteknik har vissa nackdelar, gör kontinuerliga tekniska förbättringar och dess integration med nya skärtekniker att den fortfarande kan spela en viktig roll i halvledartillverkning och behålla sin konkurrenskraft i framtida processer.
2.2 Laserskärningsteknik
Laserskärningsteknik, som en ny metod för skärning av skivor, har gradvis fått stor uppmärksamhet i halvledarindustrin på grund av dess höga precision, avsaknad av mekaniska kontaktskador och snabba skärförmåga. Denna teknik använder den höga energitätheten och fokuseringsförmågan hos en laserstråle för att skapa en liten värmepåverkad zon på wafermaterialets yta. När laserstrålen appliceras på skivan, orsakar den genererade termiska spänningen att materialet spricker på den angivna platsen, vilket ger exakt skärning.
Fördelar med laserskärningsteknik
• Hög precision: Laserstrålens exakta positioneringsförmåga möjliggör skärprecision på mikron eller till och med nanometernivå, vilket uppfyller kraven för modern högprecision, högdensitetstillverkning av integrerade kretsar.
• Ingen mekanisk kontakt: Laserskärning undviker fysisk kontakt med skivan, vilket förhindrar vanliga problem vid mekanisk skärning, såsom flisning och sprickbildning, vilket avsevärt förbättrar spånans utbytehastighet och tillförlitlighet.
• Snabb skärhastighet: Den höga hastigheten för laserskärning bidrar till ökad produktionseffektivitet, vilket gör den särskilt lämplig för storskaliga produktionsscenarier med hög hastighet.
Utmaningar
• Hög utrustningskostnad: Den initiala investeringen för laserskärningsutrustning är hög, vilket innebär ekonomisk press, särskilt för små till medelstora produktionsföretag.
• Komplex processkontroll: Laserskärning kräver exakt kontroll av flera parametrar, inklusive energitäthet, fokusposition och skärhastighet, vilket gör processen komplex.
• Problem med värmepåverkade zoner: Även om laserskärningens beröringsfria natur minskar mekanisk skada, kan den termiska spänningen som orsakas av den värmepåverkade zonen (HAZ) påverka skivmaterialets egenskaper negativt. Ytterligare optimering av processen behövs för att minimera denna effekt.
Tekniska förbättringsanvisningar
För att möta dessa utmaningar fokuserar forskare på att sänka utrustningskostnaderna, förbättra skäreffektiviteten och optimera processflödet.
• Effektiva laser och optiska system: Genom att utveckla effektivare lasrar och avancerade optiska system är det möjligt att sänka utrustningskostnaderna samtidigt som skärprecisionen och skärhastigheten förbättras.
• Optimera processparametrar: Djupgående forskning om interaktionen mellan lasrar och wafermaterial genomförs för att förbättra processer som minskar den värmepåverkade zonen och därigenom förbättra skärkvaliteten.
• Intelligenta styrsystem: Utvecklingen av intelligent styrteknik syftar till att automatisera och optimera laserskärningsprocessen, förbättra dess stabilitet och konsistens.
Laserskärningsteknik är särskilt effektiv i ultratunna skivor och skärningsscenarier med hög precision. När waferstorlekarna ökar och kretstätheterna ökar, kämpar traditionella mekaniska skärmetoder för att möta högprecisions- och högeffektivitetskraven från modern halvledartillverkning. På grund av dess unika fördelar blir laserskärning den föredragna lösningen inom dessa områden.
Även om laserskärningsteknik fortfarande står inför utmaningar som höga utrustningskostnader och processkomplexitet, gör dess unika fördelar i hög precision och beröringsfria skador den till en viktig riktning för utvecklingen inom halvledartillverkning. Eftersom laserteknik och intelligenta styrsystem fortsätter att utvecklas, förväntas laserskärning ytterligare förbättra effektiviteten och kvaliteten på skivskärningen, vilket driver på den kontinuerliga utvecklingen av halvledarindustrin.
2.3 Plasmaskärningsteknik
Plasmaskärningsteknik, som en framväxande metod för skivning av skivor, har fått stor uppmärksamhet de senaste åren. Denna teknik använder högenergiplasmastrålar för att exakt skära wafers genom att kontrollera plasmastrålens energi, hastighet och skärbana, vilket uppnår optimala skärresultat.
Arbetsprincip och fördelar
Processen för plasmaskärning är beroende av en högtemperatur, högenergiplasmastråle som genereras av utrustningen. Denna stråle kan värma skivmaterialet till dess smält- eller förångningspunkt på mycket kort tid, vilket möjliggör snabb skärning. Jämfört med traditionell mekanisk skärning eller laserskärning är plasmaskärning snabbare och ger en mindre värmepåverkad zon, vilket effektivt minskar förekomsten av sprickor och skador under skärning.
I praktiska tillämpningar är plasmaskärningstekniken särskilt skicklig på att hantera wafers med komplexa former. Dess högenergiska, justerbara plasmastråle kan enkelt skära oregelbundet formade wafers med hög precision. Därför, inom mikroelektroniktillverkning, särskilt vid skräddarsydd och liten batchproduktion av avancerade chips, visar denna teknologi ett stort lovande för utbredd användning.
Utmaningar och begränsningar
Trots de många fördelarna med plasmaskärningsteknik står den också inför vissa utmaningar.
• Komplex process: Plasmaskärningsprocessen är komplex och kräver högprecisionsutrustning och erfarna operatörer för att säkerställanoggrannhet och stabilitet vid skärning.
• Miljökontroll och säkerhet: Plasmastrålens högtemperatur- och högenergikaraktär kräver stränga miljökontroller och säkerhetsåtgärder, vilket ökar komplexiteten och kostnaderna för implementeringen.
Riktningar för framtida utveckling
Med tekniska framsteg förväntas utmaningarna i samband med plasmaskärning gradvis övervinnas. Genom att utveckla smartare och stabilare skärutrustning kan beroendet av manuella operationer minskas, vilket förbättrar produktionseffektiviteten. Samtidigt kommer att optimera processparametrar och skärmiljön bidra till att minska säkerhetsrisker och driftskostnader.
Inom halvledarindustrin är innovationer inom waferskärnings- och tärningsteknik avgörande för att driva på branschens utveckling. Plasmaskärningsteknik, med sin höga precision, effektivitet och förmåga att hantera komplexa waferformer, har vuxit fram som en betydande ny aktör inom detta område. Även om vissa utmaningar kvarstår, kommer dessa frågor gradvis att lösas med fortsatt teknisk innovation, vilket ger fler möjligheter och möjligheter till halvledartillverkning.
Tillämpningsmöjligheterna för plasmaskärningsteknologi är enorma, och den förväntas spela en viktigare roll i halvledartillverkning i framtiden. Genom kontinuerlig teknisk innovation och optimering kommer plasmaskärning inte bara att ta itu med befintliga utmaningar utan också bli en kraftfull drivkraft för halvledarindustrins tillväxt.
2.4 Skärkvalitet och påverkande faktorer
Skärkvaliteten på skivorna är avgörande för efterföljande spånförpackning, testning och den övergripande prestandan och tillförlitligheten hos slutprodukten. Vanliga problem som uppstår under skärning inkluderar sprickor, flisning och skäravvikelser. Dessa problem påverkas av flera faktorer som samverkar.
| Kategori | Innehåll | Inverkan |
| Processparametrar | Skärhastighet, matningshastighet och skärdjup påverkar direkt stabiliteten och precisionen i skärprocessen. Felaktiga inställningar kan leda till stresskoncentration och överdriven värmepåverkad zon, vilket resulterar i sprickor och flisbildning. Att justera parametrar på lämpligt sätt baserat på wafermaterial, tjocklek och skärkrav är nyckeln för att uppnå önskat skärresultat. | Rätt processparametrar säkerställer exakt skärning och minskar risken för defekter som sprickor och flisning. |
| Utrustning och materialfaktorer | -Bladkvalitet: Bladets material, hårdhet och slitstyrka påverkar skärningens jämnhet och skärytans planhet. Blad av dålig kvalitet ökar friktionen och termisk stress, vilket kan leda till sprickor eller flisning. Att välja rätt bladmaterial är avgörande. -Kylvätskeprestanda: Kylmedel hjälper till att minska skärtemperaturen, minimera friktionen och rensa bort skräp. Ineffektiv kylvätska kan leda till höga temperaturer och skräpuppbyggnad, vilket påverkar skärkvaliteten och effektiviteten. Att välja effektiva och miljövänliga kylmedel är avgörande. | Bladkvaliteten påverkar skärningens precision och jämnhet. Ineffektiv kylvätska kan resultera i dålig skärkvalitet och effektivitet, vilket framhäver behovet av optimal kylvätskeanvändning. |
| Processkontroll och kvalitetskontroll | -Processkontroll: Realtidsövervakning och justering av viktiga skärparametrar för att säkerställa stabilitet och konsistens i skärprocessen. -Kvalitetsinspektion: Utseendekontroller efter skärning, dimensionsmätningar och elektrisk prestandatestning hjälper till att identifiera och åtgärda kvalitetsproblem snabbt, vilket förbättrar skärnoggrannheten och konsistensen. | Korrekt processkontroll och kvalitetsinspektion hjälper till att säkerställa konsekventa skärresultat av hög kvalitet och tidig upptäckt av potentiella problem. |
Förbättra skärkvaliteten
För att förbättra skärkvaliteten krävs ett övergripande tillvägagångssätt som tar hänsyn till processparametrar, val av utrustning och material, processkontroll och inspektion. Genom att ständigt förfina skärteknik och optimera processmetoder kan precisionen och stabiliteten för skivskärning förbättras ytterligare, vilket ger mer tillförlitligt tekniskt stöd för halvledartillverkningsindustrin.
#03 Hantering och testning efter skärning
3.1 Rengöring och torkning
Rengörings- och torkningsstegen efter skivskärning är avgörande för att säkerställa spånkvaliteten och en smidig utveckling av efterföljande processer. Under detta skede är det viktigt att noggrant ta bort kiselrester, kylmedelsrester och andra föroreningar som genereras under skärning. Det är lika viktigt att se till att spånet inte skadas under rengöringsprocessen, och efter torkning se till att ingen fukt finns kvar på spånets yta för att förhindra problem som korrosion eller elektrostatisk urladdning.
Hantering efter skärning: Rengöring och torkning
| Processsteg | Innehåll | Inverkan |
| Rengöringsprocess | -Metod: Använd specialiserade rengöringsmedel och rent vatten, kombinerat med ultraljuds- eller mekaniska borstningstekniker för rengöring. | Säkerställer noggrann borttagning av föroreningar och förhindrar skador på spånen vid rengöring. |
| -Urval av rengöringsmedel: Välj baserat på wafermaterial och föroreningstyp för att säkerställa effektiv rengöring utan att skada chipet. | Rätt medelval är nyckeln för effektiv rengöring och spånskydd. | |
| -Parameterkontroll: Strikt kontrollera rengöringstemperatur, tid och rengöringslösningskoncentration för att förhindra kvalitetsproblem som orsakas av felaktig rengöring. | Kontroller hjälper till att undvika att skada skivan eller lämna föroreningar bakom sig, vilket säkerställer en jämn kvalitet. | |
| Torkningsprocess | -Traditionella metoder: Naturlig lufttorkning och varmluftstorkning, som har låg effektivitet och kan leda till statisk elektricitet. | Kan resultera i långsammare torktider och potentiella statiska problem. |
| -Modern teknik: Använd avancerad teknik som vakuumtorkning och infraröd torkning för att säkerställa att spånen torkar snabbt och undviker skadliga effekter. | Snabbare och effektivare torkprocess, vilket minskar risken för statisk elektricitet eller fuktrelaterade problem. | |
| Utrustningsval & underhåll | -Utrustningsval: Högpresterande rengörings- och torkmaskiner förbättrar bearbetningseffektiviteten och finkontrollerar potentiella problem under hanteringen. | Högkvalitativa maskiner säkerställer bättre bearbetning och minskar sannolikheten för fel under rengöring och torkning. |
| -Underhåll av utrustning: Regelbunden inspektion och underhåll av utrustningen säkerställer att den förblir i optimalt skick, vilket garanterar spånkvalitet. | Korrekt underhåll förhindrar utrustningsfel, vilket säkerställer pålitlig och högkvalitativ bearbetning. |
Rengöring och torkning efter skärning
Rengörings- och torkningsstegen efter skivskärning är komplexa och känsliga processer som kräver noggrant övervägande av flera faktorer för att säkerställa det slutliga bearbetningsresultatet. Genom att använda vetenskapliga metoder och rigorösa procedurer är det möjligt att säkerställa att varje chip går in i de efterföljande förpacknings- och teststadierna i optimalt skick.
Inspektion och testning efter skärning
| Steg | Innehåll | Inverkan |
| Inspektionssteg | 1.Visuell inspektion: Använd visuell eller automatiserad inspektionsutrustning för att kontrollera efter synliga defekter som sprickor, flisning eller förorening på spånytan. Identifiera snabbt fysiskt skadade chips för att undvika slöseri. | Hjälper till att identifiera och eliminera defekta spån tidigt i processen, vilket minskar materialförlusten. |
| 2.Storleksmått: Använd precisionsmätenheter för att noggrant mäta spåndimensioner, se till att skärstorleken uppfyller designspecifikationerna och förhindra prestandaproblem eller förpackningssvårigheter. | Säkerställer att chipen ligger inom de nödvändiga storleksgränserna, vilket förhindrar prestandaförsämring eller monteringsproblem. | |
| 3.Test av elektrisk prestanda: Utvärdera viktiga elektriska parametrar som resistans, kapacitans och induktans, för att identifiera icke-kompatibla chips och säkerställa att endast prestandakvalificerade chips går vidare till nästa steg. | Säkerställer att endast funktionella och prestandatestade chips går framåt i processen, vilket minskar risken för fel i senare skeden. | |
| Teststeg | 1.Funktionstestning: Verifiera att chipets grundläggande funktionalitet fungerar som avsett, identifiera och eliminera chip med funktionsavvikelser. | Säkerställer att chips uppfyller grundläggande operativa krav innan de går vidare till senare stadier. |
| 2.Tillförlitlighetstestning: Utvärdera chipets prestandastabilitet under långvarig användning eller tuffa miljöer, vanligtvis med hög temperaturåldring, lågtemperaturtestning och fuktighetstestning för att simulera verkliga extrema förhållanden. | Säkerställer att chips kan fungera tillförlitligt under en rad miljöförhållanden, vilket förbättrar produktens livslängd och stabilitet. | |
| 3.Kompatibilitetstestning: Verifiera att chippet fungerar korrekt med andra komponenter eller system, och se till att det inte finns några fel eller prestandaförsämring på grund av inkompatibilitet. | Säkerställer smidig drift i verkliga applikationer genom att förhindra kompatibilitetsproblem. |
3.3 Förpackning och förvaring
Efter skivskärning är chipsen en avgörande utgångspunkt i halvledartillverkningsprocessen, och deras förpacknings- och lagringsstadier är lika viktiga. Korrekt förpacknings- och lagringsåtgärder är väsentliga inte bara för att säkerställa säkerheten och stabiliteten för chipsen under transport och lagring utan också för att ge starkt stöd för efterföljande produktions-, test- och förpackningssteg.
Sammanfattning av inspektions- och teststadier:
Inspektions- och teststegen för chips efter skivskärning täcker en rad aspekter, inklusive visuell inspektion, storleksmätning, elektrisk prestandatestning, funktionstestning, tillförlitlighetstestning och kompatibilitetstestning. Dessa steg är sammankopplade och kompletterar varandra och bildar en solid barriär för att säkerställa produktkvalitet och tillförlitlighet. Genom strikta inspektions- och testprocedurer kan potentiella problem identifieras och lösas snabbt, vilket säkerställer att den slutliga produkten uppfyller kundernas krav och förväntningar.
| Aspekt | Innehåll |
| Förpackningsåtgärder | 1.Antistatisk: Förpackningsmaterial bör ha utmärkta antistatiska egenskaper för att förhindra att statisk elektricitet skadar enheterna eller påverkar deras prestanda. |
| 2.Fuktsäker: Förpackningsmaterial bör ha god fuktbeständighet för att förhindra korrosion och försämring av elektrisk prestanda orsakad av fukt. | |
| 3.Stötsäker: Förpackningsmaterial bör ge effektiv stötdämpning för att skydda spånen från vibrationer och stötar under transport. | |
| Lagringsmiljö | 1.Fuktighetskontroll: Strikt kontrollera luftfuktigheten inom ett lämpligt område för att förhindra fuktabsorption och korrosion orsakad av överdriven luftfuktighet eller statiska problem orsakade av låg luftfuktighet. |
| 2.Renlighet: Håll en ren förvaringsmiljö för att undvika kontaminering av spån med damm och föroreningar. | |
| 3.Temperaturkontroll: Ställ in ett rimligt temperaturintervall och bibehåll temperaturstabilitet för att förhindra accelererad åldring på grund av överdriven värme eller kondensationsproblem orsakade av låga temperaturer. | |
| Regelbunden inspektion | Inspektera och utvärdera lagrade chips regelbundet, med hjälp av visuella inspektioner, storleksmätningar och elektriska prestandatester för att identifiera och åtgärda potentiella problem i tid. Baserat på lagringstid och förhållanden, planera användningen av chips för att säkerställa att de används i optimalt skick. |
Frågan om mikrosprickor och skador under skivtärningsprocessen är en betydande utmaning inom halvledartillverkning. Skärspänningen är den primära orsaken till detta fenomen, eftersom det skapar små sprickor och skador på skivans yta, vilket leder till ökade tillverkningskostnader och en minskning av produktkvaliteten.
För att möta denna utmaning är det avgörande att minimera skärspänningen och implementera optimerade skärtekniker, verktyg och förhållanden. Noggrann uppmärksamhet på faktorer som bladmaterial, skärhastighet, tryck och kylningsmetoder kan bidra till att minska bildandet av mikrosprickor och förbättra processens totala utbyte. Dessutom undersöker pågående forskning om mer avancerad skärteknik, såsom lasertärning, sätt att ytterligare mildra dessa problem.
Som ett ömtåligt material är wafers benägna att inre strukturella förändringar när de utsätts för mekanisk, termisk eller kemisk stress, vilket leder till bildandet av mikrosprickor. Även om dessa sprickor kanske inte märks omedelbart, kan de expandera och orsaka allvarligare skador allteftersom tillverkningsprocessen fortskrider. Detta problem blir särskilt problematiskt under efterföljande förpacknings- och teststadier, där temperaturfluktuationer och ytterligare mekaniska påfrestningar kan göra att dessa mikrosprickor utvecklas till synliga sprickor, vilket kan leda till spånfel.
För att minska denna risk är det viktigt att kontrollera skärprocessen noggrant genom att optimera parametrar som skärhastighet, tryck och temperatur. Användning av mindre aggressiva skärmetoder, såsom lasertärning, kan minska den mekaniska belastningen på skivan och minimera bildandet av mikrosprickor. Genom att implementera avancerade inspektionsmetoder som infraröd skanning eller röntgenbild under tärningsprocessen kan det hjälpa att upptäcka dessa sprickor i tidiga skeden innan de orsakar ytterligare skada.
Skadan på skivans yta är ett betydande problem i tärningsprocessen, eftersom det kan ha en direkt inverkan på chipets prestanda och tillförlitlighet. Sådan skada kan orsakas av felaktig användning av skärverktyg, felaktiga skärparametrar eller materialdefekter som är inneboende i själva wafern. Oavsett orsak kan dessa skador leda till förändringar i kretsens elektriska motstånd eller kapacitans, vilket påverkar den totala prestandan.
För att lösa dessa problem undersöks två nyckelstrategier:
1. Optimera skärverktyg och parametrar: Genom att använda vassare knivar, justera skärhastigheten och modifiera skärdjupet kan spänningskoncentrationen under skärprocessen minimeras, vilket minskar risken för skador.
2.Utforska ny skärteknik: Avancerade tekniker som laserskärning och plasmaskärning ger förbättrad precision samtidigt som de potentiellt minskar nivån av skador på skivan. Dessa tekniker studeras för att hitta sätt att uppnå hög skärnoggrannhet samtidigt som termisk och mekanisk belastning på skivan minimeras.
Termiskt påverkansområde och dess effekter på prestanda
I termiska skärprocesser som laser- och plasmaskärning skapar höga temperaturer oundvikligen en termisk stötzon på skivans yta. Detta område, där temperaturgradienten är betydande, kan förändra materialets egenskaper, vilket påverkar chipets slutliga prestanda.
Påverkan av den termiskt påverkade zonen (TAZ):
Kristallstruktur förändringar: Under höga temperaturer kan atomer i skivmaterialet omarrangeras, vilket orsakar förvrängningar i kristallstrukturen. Denna förvrängning försvagar materialet, vilket minskar dess mekaniska styrka och stabilitet, vilket ökar risken för spånfel under användning.
Ändringar i elektriska egenskaper: Höga temperaturer kan förändra bärarkoncentrationen och rörligheten i halvledarmaterial, vilket påverkar chipets elektriska ledningsförmåga och strömöverföringseffektivitet. Dessa förändringar kan leda till en minskning av chipets prestanda, vilket potentiellt gör det olämpligt för det avsedda syftet.
För att mildra dessa effekter är att kontrollera temperaturen under skärningen, optimera skärparametrarna och utforska metoder som kylstrålar eller efterbearbetningsbehandlingar viktiga strategier för att minska omfattningen av den termiska påverkan och bibehålla materialets integritet.
Sammantaget är både mikrosprickor och termiska stötzoner avgörande utmaningar inom tekniken för skivtärning. Fortsatt forskning, tillsammans med tekniska framsteg och kvalitetskontrollåtgärder, kommer att vara nödvändig för att förbättra kvaliteten på halvledarprodukter och förbättra deras konkurrenskraft på marknaden.
Åtgärder för att kontrollera den termiska påverkanszonen:
Optimera skärprocessparametrar: Att minska skärhastigheten och kraften kan effektivt minimera storleken på den termiska stötzonen (TAZ). Detta hjälper till att kontrollera mängden värme som genereras under skärprocessen, vilket direkt påverkar skivans materialegenskaper.
Avancerad kylteknik: Tillämpningen av teknologier som kylning med flytande kväve och kylning med mikrofluid kan avsevärt begränsa räckvidden för den termiska kollisionszonen. Dessa kylmetoder hjälper till att avleda värme mer effektivt, vilket bevarar waferns materialegenskaper och minimerar termiska skador.
Materialval: Forskare utforskar nya material, som kolnanorör och grafen, som har utmärkt värmeledningsförmåga och mekanisk styrka. Dessa material kan minska den termiska stötzonen samtidigt som de förbättrar flisens totala prestanda.
Sammanfattningsvis, även om den termiska stötzonen är en oundviklig konsekvens av termisk skärteknik, kan den kontrolleras effektivt genom optimerade bearbetningstekniker och materialval. Framtida forskning kommer sannolikt att fokusera på att finjustera och automatisera termiska skärprocesser för att uppnå mer effektiv och exakt skivtärning.
Balansstrategi:
Att uppnå den optimala balansen mellan waferutbyte och produktionseffektivitet är en ständig utmaning inom tekniken för skivtärning. Tillverkare måste ta hänsyn till flera faktorer, såsom efterfrågan på marknaden, produktionskostnader och produktkvalitet, för att utveckla en rationell produktionsstrategi och processparametrar. Samtidigt är införandet av avancerad skärutrustning, förbättrad operatörskompetens och förbättrad kvalitetskontroll av råvaror avgörande för att bibehålla eller till och med förbättra avkastningen samtidigt som produktionseffektiviteten ökar.
Framtida utmaningar och möjligheter:
Med halvledarteknologins framsteg står waferskärning inför nya utmaningar och möjligheter. När spånstorlekarna krymper och integrationen ökar, ökar kraven på skärprecision och kvalitet avsevärt. Samtidigt ger framväxande teknologier nya idéer för utveckling av tekniker för skärning av skivor. Tillverkare måste vara anpassade till marknadens dynamik och tekniska trender, kontinuerligt anpassa och optimera produktionsstrategier och processparametrar för att möta marknadsförändringar och tekniska krav.
Sammanfattningsvis, genom att integrera överväganden om efterfrågan på marknaden, produktionskostnader och produktkvalitet, och genom att introducera avancerad utrustning och teknologi, förbättra operatörernas färdigheter och stärka råvarukontrollen, kan tillverkare uppnå den bästa balansen mellan wafer-utbyte och produktionseffektivitet under wafer-tärning. , vilket leder till effektiv och högkvalitativ produktion av halvledarprodukter.
Framtidsutsikter:
Med snabba tekniska framsteg utvecklas halvledarteknologin i en aldrig tidigare skådad takt. Som ett kritiskt steg i halvledartillverkning är tekniken för skivskärning redo för nya spännande utvecklingar. När vi blickar framåt förväntas tekniken för skivskärning uppnå betydande förbättringar i precision, effektivitet och kostnad, vilket tillför ny vitalitet i den fortsatta tillväxten av halvledarindustrin.
Ökad precision:
I strävan efter högre precision kommer tekniken för skivskärning kontinuerligt att tänja på gränserna för befintliga processer. Genom att djupt studera skärprocessens fysikaliska och kemiska mekanismer och noggrant styra skärparametrar, kommer finare skärresultat att uppnås för att möta allt mer komplexa kretsdesignkrav. Dessutom kommer utforskningen av nya material och skärmetoder att förbättra avkastningen och kvaliteten avsevärt.
Förbättra effektiviteten:
Ny utrustning för skivskärning kommer att fokusera på smart och automatiserad design. Införandet av avancerade styrsystem och algoritmer kommer att göra det möjligt för utrustning att automatiskt justera skärparametrar för att tillgodose olika material och designkrav, vilket avsevärt förbättrar produktionseffektiviteten. Innovationer som skärteknik för flera skivor och system för snabba bladbyten kommer att spela en avgörande roll för att förbättra effektiviteten.
Minska kostnader:
Att sänka kostnaderna är en nyckelriktning för utvecklingen av teknik för skärande skivor. När nya material och skärmetoder utvecklas förväntas utrustningskostnader och underhållskostnader kontrolleras effektivt. Dessutom kommer att optimera produktionsprocesser och minska mängden skrot ytterligare minska avfallet under tillverkningen, vilket leder till en minskning av de totala produktionskostnaderna.
Smart Manufacturing och IoT:
Integrationen av smart tillverkning och Internet of Things (IoT)-tekniker kommer att medföra transformativa förändringar av tekniken för skärning av skivor. Genom sammankoppling och datadelning mellan enheter kan varje steg i produktionsprocessen övervakas och optimeras i realtid. Detta förbättrar inte bara produktionseffektiviteten och produktkvaliteten utan ger också företag mer exakta marknadsprognoser och stöd för beslutsfattande.
I framtiden kommer waferskärningstekniken att göra anmärkningsvärda framsteg när det gäller precision, effektivitet och kostnad. Dessa framsteg kommer att driva på den fortsatta utvecklingen av halvledarindustrin och tillföra fler tekniska innovationer och bekvämligheter till det mänskliga samhället.
Posttid: 2024-nov-19