Mitä on kiekkojen lohkeilu ja miten se voidaan ratkaista?

Kiekkojen kuutiointi on kriittinen prosessi puolijohdevalmistuksessa ja sillä on suora vaikutus lopullisen sirun laatuun ja suorituskykyyn. Varsinaisessa tuotannossakiekkojen haketus-erityisestietupuolen haketusjatakapuolen haketus—on yleinen ja vakava vika, joka rajoittaa merkittävästi tuotannon tehokkuutta ja saantoa. Sirpaloituminen ei ainoastaan ​​vaikuta sirujen ulkonäköön, vaan se voi myös aiheuttaa peruuttamattomia vaurioita niiden sähköiseen suorituskykyyn ja mekaaniseen luotettavuuteen.

Kiekkojen sirpaloinnin määritelmä ja tyypit

Kiekkojen haketus viittaahalkeamat tai materiaalin rikkoutuminen lastujen reunoilla kuutiointiprosessin aikanaSe luokitellaan yleensä seuraavastietupuolen haketusjatakapuolen haketus:

• Etupuolen haketustapahtuu sirun aktiivisella pinnalla, joka sisältää piirikuvioita. Jos siru ulottuu piirialueelle, se voi heikentää vakavasti sähköistä suorituskykyä ja pitkäaikaista luotettavuutta.

• Takapuolen haketustyypillisesti tapahtuu kiekon ohenemisen jälkeen, jossa maahan tai vaurioituneeseen kerrokseen sen takapuolella ilmestyy halkeamia.

Rakenteellisesta näkökulmasta katsottunaetupuolen lohkeilu johtuu usein epitaksiaalisten tai pintakerrosten murtumista, samalla kuntakapuolen lohkeilu johtuu kiekon ohennuksen ja alustamateriaalin poiston aikana muodostuneista vauriokerroksista.

Etupuolen haketus voidaan luokitella edelleen kolmeen tyyppiin:

1. Alkuperäinen haketus– tapahtuu yleensä esileikkausvaiheessa, kun uusi terä asennetaan, ja sille on ominaista epäsäännöllinen reunavaurio.

2. Jaksollinen (syklinen) haketus– esiintyy toistuvasti ja säännöllisesti jatkuvien leikkaustoimintojen aikana.

3. Epänormaali lohkeilu– terän heiton, väärän syöttönopeuden, liiallisen leikkaussyvyyden, kiekon siirtymän tai muodonmuutoksen aiheuttama.

Kiekkojen lohkeamisen perimmäiset syyt

1. Alkuperäisen lohkeamisen syyt

• Riittämätön terän asennuksen tarkkuus

• Terä ei ole kunnolla oikomiskelpoinen täydellisen pyöreään muotoon

• Epätäydellinen timanttijyvän valotus

Jos terä asennetaan hieman kallistuneena, leikkausvoimat ovat epätasaiset. Uusi, huonosti työstetty terä osoittaa huonoa samankeskisyyttä, mikä johtaa leikkausreitin poikkeamaan. Jos timanttijyvät eivät ole täysin näkyvissä esileikkausvaiheessa, tehokkaita lastuvälejä ei muodostu, mikä lisää lohkeamisen todennäköisyyttä.

2. Jaksottaisen lohkeamisen syyt

• Terän pintaan kohdistuneet iskun aiheuttamat vauriot

• Ulkonevat ylisuuret timanttihiukkaset

• Vierashiukkasten tarttuminen (hartsi, metalliromu jne.)

Leikkausvaiheessa voi syntyä mikrokoloja lastujen iskujen vuoksi. Suuret ulkonevat timanttijyvät keskittävät paikallista jännitystä, kun taas terän pinnalla olevat jäämät tai vieraat epäpuhtaudet voivat häiritä leikkausvakautta.

3. Epänormaalin lohkeamisen syyt

• Terän pyörintä huonon dynaamisen tasapainon vuoksi suurella nopeudella

• Väärä syöttönopeus tai liian suuri lastuamissyvyys

• Kiekon siirtymä tai muodonmuutos leikkauksen aikana

Nämä tekijät johtavat epävakaisiin leikkausvoimiin ja poikkeamiin ennalta asetetusta lastuamisreitistä, mikä aiheuttaa suoraan särmän murtumisen.

4. Takapuolen lohkeamisen syyt

Takapuolen lohkeilu tulee pääasiassajännityksen kertyminen kiekkojen ohennuksen ja kiekkojen vääntymisen aikana.

Ohennuksen aikana takapuolelle muodostuu vaurioitunut kerros, joka häiritsee kiderakennetta ja aiheuttaa sisäistä jännitystä. Hiomisen aikana jännityksen vapautuminen johtaa mikrohalkeamien syntymiseen, jotka vähitellen leviävät suuriksi takapuolen murtumiksi. Kun kiekon paksuus pienenee, sen jännityskestävyys heikkenee ja käyristyminen lisääntyy, mikä tekee takapuolen lohkeamisen todennäköisemmäksi.

Hakkeroinnin vaikutus hakkeisiin ja vastatoimet

Vaikutus sirun suorituskykyyn

Hakkaus vähentää merkittävästimekaaninen lujuusJopa pienet reunahalkeamat voivat levitä pakkauksen tai todellisen käytön aikana ja lopulta johtaa sirun murtumiseen ja sähkövikaan. Jos etupuolen lohkeilu tunkeutuu piirilevyille, se vaarantaa suoraan sähköisen suorituskyvyn ja laitteen pitkän aikavälin luotettavuuden.

Tehokkaita ratkaisuja kiekkojen haketukseen

1. Prosessiparametrien optimointi

Leikkausnopeutta, syöttönopeutta ja leikkaussyvyyttä tulisi säätää dynaamisesti kiekon pinta-alan, materiaalityypin, paksuuden ja leikkauksen edistymisen perusteella jännityskeskittymän minimoimiseksi.
Integroimallakonenäkö ja tekoälypohjainen valvonta, terän kunto ja haketuskäyttäytyminen voidaan havaita reaaliajassa ja prosessiparametreja säätää automaattisesti tarkan ohjauksen saavuttamiseksi.

2. Laitteiden huolto ja hallinta

Kuutiointikoneen säännöllinen huolto on välttämätöntä, jotta varmistetaan:

• Karan tarkkuus

• Siirtojärjestelmän vakaus

• Jäähdytysjärjestelmän tehokkuus

Terän käyttöiän seurantajärjestelmä tulisi ottaa käyttöön sen varmistamiseksi, että pahasti kuluneet terät vaihdetaan ennen kuin suorituskyvyn laskut aiheuttavat lohkeilua.

3. Terän valinta ja optimointi

Terän ominaisuudet, kutentimantin jyväkoko, sidoksen kovuus ja jyvätiheysvaikuttavat voimakkaasti lohkeilukäyttäytymiseen:

• Suuremmat timanttijyvät lisäävät etupuolen lohkeamista.

• Pienemmät jyvät vähentävät haketusta, mutta heikentävät leikkaustehokkuutta.

• Pienempi raetiheys vähentää lohkeamista, mutta lyhentää terän käyttöikää.

• Pehmeämmät sidosaineet vähentävät lohkeilua, mutta nopeuttavat kulumista.

Piipohjaisille laitteilletimantin jyväkoko on kriittisin tekijäKorkealaatuisten terien valinta, joissa on mahdollisimman vähän karkeaa rakeita ja tarkka raekoon hallinta, estää tehokkaasti etupuolen lohkeamisen ja pitää kustannukset kurissa.

4. Takapuolen lohkeamisen torjuntatoimenpiteet

Keskeisiä strategioita ovat:

• Karan nopeuden optimointi

• Hienorakeisten timanttihiomatarvikkeiden valinta

• Käyttämällä pehmeitä sidosmateriaaleja ja matalaa hioma-ainepitoisuutta

• Varmistaa terän tarkan asennuksen ja vakaan karan tärinän

Liian suuret tai pienet pyörimisnopeudet lisäävät takapuolen murtumisriskiä. Terän kallistuminen tai karan tärinä voi aiheuttaa laaja-alaista takapuolen lohkeamista. Erittäin ohuiden kiekkojen kohdallajälkikäsittelyt, kuten CMP (kemiallinen mekaaninen kiillotus), kuivaetsaus ja märkäkemiallinen etsausauttaa poistamaan jäännösvauriokerroksia, vapauttamaan sisäistä jännitystä, vähentämään vääntymistä ja parantamaan merkittävästi lastunlujuutta.

5. Edistyneet leikkaustekniikat

Kehittyvät kosketuksettomat ja vähän jännitystä aiheuttavat leikkausmenetelmät tarjoavat lisäparannuksia:

• Laserkuutiointiminimoi mekaanisen kosketuksen ja vähentää lohkeamista suuren energiatiheyden omaavan käsittelyn ansiosta.

• Vesisuihkutuskuutiointikäyttää korkeapaineista vettä, johon on sekoitettu mikrohioma-aineita, mikä vähentää merkittävästi lämpö- ja mekaanista rasitusta.

Laadunvalvonnan ja tarkastuksen vahvistaminen

Koko tuotantoketjuun – raaka-aineiden tarkastuksesta lopputuotteen varmentamiseen – tulisi ottaa käyttöön tiukka laadunvalvontajärjestelmä. Tarkat tarkastuslaitteet, kutenoptiset mikroskoopit ja pyyhkäisyelektronimikroskoopit (SEM)tulisi käyttää kiekkojen perusteelliseen tutkimiseen kuutioinnin jälkeen, mikä mahdollistaa lohkeamisvirheiden varhaisen havaitsemisen ja korjaamisen.

Johtopäätös

Kiekkojen lohkeilu on monimutkainen, monitekijäinen vika, johon liittyyprosessiparametrit, laitteiden kunto, terän ominaisuudet, kiekkojen jännitys ja laadunhallintaVain systemaattisella optimoinnilla kaikilla näillä alueilla haketusta voidaan hallita tehokkaasti – ja siten parantaatuotannon saanto, sirun luotettavuus ja laitteen yleinen suorituskyky.