Технологията за нарязване на пластини, като критична стъпка в процеса на производство на полупроводници, е пряко свързана с производителността на чипа, добива и производствените разходи.
#01 Предистория и значение на нарязването на вафли на кубчета
1.1 Определение за нарязване на вафли
Нарязването на пластини (известно също като скрайбиране) е съществена стъпка в производството на полупроводници, насочена към разделяне на обработените пластини на множество отделни матрици. Тези матрици обикновено съдържат пълна функционалност на веригата и са основните компоненти, използвани в крайна сметка в производството на електронни устройства. Тъй като дизайнът на чипове става все по-сложен и размерите продължават да намаляват, изискванията за прецизност и ефективност на технологията за рязане на вафли стават все по-строги.
При практическите операции нарязването на вафли обикновено използва високопрецизни инструменти като диамантени остриета, за да се гарантира, че всяка матрица остава непокътната и напълно функционална. Ключовите стъпки включват подготовка преди рязане, прецизен контрол по време на процеса на рязане и проверка на качеството след рязане.
Преди рязане пластината трябва да бъде маркирана и позиционирана, за да се осигурят точни пътища на рязане. По време на рязане параметри като налягане и скорост на инструмента трябва да бъдат стриктно контролирани, за да се предотврати повреда на пластината. След рязане се провеждат цялостни проверки на качеството, за да се гарантира, че всеки чип отговаря на стандартите за производителност.
Основните принципи на технологията за рязане на вафли обхващат не само избора на оборудване за рязане и настройката на параметрите на процеса, но и влиянието на механичните свойства и характеристиките на материалите върху качеството на рязане. Например, диелектричните силициеви пластини с ниско k, поради техните по-ниски механични свойства, са силно податливи на концентрация на напрежение по време на рязане, което води до повреди като отчупване и напукване. Ниската твърдост и крехкостта на материалите с ниско съдържание на k ги прави по-податливи на структурни повреди при механична сила или термичен стрес, особено по време на рязане. Контактът между инструмента и повърхността на пластината, съчетан с високи температури, може допълнително да изостри концентрацията на напрежение.
С напредъка в науката за материалите технологията за нарязване на вафли се разшири отвъд традиционните полупроводници на базата на силиций, за да включи нови материали като галиев нитрид (GaN). Тези нови материали, поради своята твърдост и структурни свойства, поставят нови предизвикателства пред процесите на рязане, изисквайки допълнителни подобрения в инструментите и техниките за рязане.
Като критичен процес в полупроводниковата индустрия, нарязването на пластини продължава да се оптимизира в отговор на променящите се изисквания и технологичния напредък, полагайки основата за бъдеща микроелектроника и технологии за интегрални схеми.
Подобренията в технологията за нарязване на вафли надхвърлят разработването на спомагателни материали и инструменти. Те също така включват оптимизиране на процесите, подобрения в производителността на оборудването и прецизен контрол на параметрите на нарязване. Тези подобрения имат за цел да осигурят висока прецизност, ефективност и стабилност в процеса на нарязване на пластини, отговаряйки на нуждата на полупроводниковата индустрия от по-малки размери, по-висока интеграция и по-сложни структури на чипове.
| Зона за подобряване | Специфични мерки | Ефекти |
| Оптимизация на процеса | - Подобрете първоначалната подготовка, като по-точно позициониране на вафли и планиране на пътя. | - Намалете грешките при рязане и подобрете стабилността. |
| - Минимизиране на грешките при рязане и подобряване на стабилността. | - Приемете механизми за наблюдение и обратна връзка в реално време, за да регулирате налягането, скоростта и температурата на инструмента. | |
| - По-ниски нива на счупване на пластини и подобряване на качеството на чипа. | ||
| Подобряване на производителността на оборудването | - Използвайте високо прецизни механични системи и усъвършенствана технология за автоматизирано управление. | - Подобрете точността на рязане и намалете загубата на материал. |
| - Въвеждане на технология за лазерно рязане, подходяща за пластини от материали с висока твърдост. | - Подобрете ефективността на производството и намалете ръчните грешки. | |
| - Увеличете автоматизацията на оборудването за автоматично наблюдение и настройки. | ||
| Прецизен контрол на параметрите | - Фино регулиране на параметри като дълбочина на рязане, скорост, тип инструмент и методи на охлаждане. | - Осигурете целостта на матрицата и електрическите характеристики. |
| - Персонализирайте параметрите въз основа на материала на вафлата, дебелината и структурата. | - Увеличете нивата на добив, намалете материалните отпадъци и по-ниски производствени разходи. | |
| Стратегическо значение | - Непрекъснато проучване на нови технологични пътища, оптимизиране на процесите и подобряване на възможностите на оборудването, за да отговори на изискванията на пазара. | - Подобряване на добива и производителността при производството на чипове, подпомагайки разработването на нови материали и усъвършенствани дизайни на чипове. |
1.2 Значението на нарязването на вафли
Нарязването на вафли играе критична роля в процеса на производство на полупроводници, като пряко влияе върху следващите стъпки, както и върху качеството и производителността на крайния продукт. Важността му може да бъде подробно описана по следния начин:
Първо, точността и последователността на нарязването са ключови за осигуряване на добив на чипове и надеждност. По време на производството, пластините преминават през множество етапи на обработка, за да образуват множество сложни верижни структури, които трябва да бъдат прецизно разделени на отделни чипове (матрици). Ако има значителни грешки при подравняване или рязане по време на процеса на нарязване, веригите може да се повредят, което да повлияе на функционалността и надеждността на чипа. Следователно високопрецизната технология за нарязване не само гарантира целостта на всеки чип, но също така предотвратява повреда на вътрешните вериги, подобрявайки общия процент на добив.
Второ, нарязването на вафли има значително влияние върху ефективността на производството и контрола на разходите. Като решаваща стъпка в производствения процес, неговата ефективност пряко влияе върху напредъка на следващите стъпки. Чрез оптимизиране на процеса на нарязване на кубчета, повишаване на нивата на автоматизация и подобряване на скоростите на рязане, общата производствена ефективност може да бъде значително подобрена.
От друга страна, загубата на материал по време на рязане е критичен фактор при управлението на разходите. Използването на усъвършенствани технологии за нарязване не само намалява ненужните загуби на материал по време на процеса на рязане, но също така увеличава използването на вафли, като по този начин намалява производствените разходи.
С напредъка в полупроводниковата технология, диаметрите на пластините продължават да се увеличават и съответно плътността на веригата нараства, поставяйки по-високи изисквания към технологията за нарязване. По-големите пластини изискват по-прецизен контрол на пътищата на рязане, особено в области с висока плътност на вериги, където дори незначителни отклонения могат да направят множество чипове дефектни. Освен това по-големите вафли включват повече линии за рязане и по-сложни стъпки на процеса, което налага допълнителни подобрения в прецизността, последователността и ефективността на технологиите за нарязване на кубчета, за да се отговори на тези предизвикателства.
1.3 Процес на нарязване на вафли
Процесът на нарязване на вафли обхваща всички стъпки от подготвителната фаза до крайната проверка на качеството, като всеки етап е от решаващо значение за гарантиране на качеството и производителността на нарязания чипс. По-долу е дадено подробно обяснение на всяка фаза.
| Фаза | Подробно описание |
| Подготвителна фаза | -Почистване на вафли: Използвайте вода с висока чистота и специализирани почистващи препарати, комбинирани с ултразвуково или механично търкане, за да премахнете примесите, частиците и замърсителите, като гарантирате чиста повърхност. -Прецизно позициониране: Използвайте високо прецизно оборудване, за да гарантирате, че вафлата е точно разделена по проектираните пътища на рязане. -Фиксиране на вафли: Закрепете пластината върху лентова рамка, за да поддържате стабилност по време на рязане, предотвратявайки повреда от вибрации или движение. |
| Фаза на рязане | -Блейд нарязване на кубчета: Използвайте високоскоростни въртящи се остриета с диамантено покритие за физическо рязане, подходящи за материали на основата на силиций и рентабилни. -Лазерно нарязване на кубчета: Използвайте високоенергийни лазерни лъчи за безконтактно рязане, идеално за крехки или високотвърди материали като галиев нитрид, предлагайки по-висока прецизност и по-малко загуби на материал. -Нови технологии: Въведете технологии за лазерно и плазмено рязане за допълнително подобряване на ефективността и прецизността, като същевременно минимизирате зоните, засегнати от топлина. |
| Фаза на почистване | - Използвайте дейонизирана вода (DI вода) и специализирани почистващи агенти, комбинирани с ултразвуково почистване или почистване със спрей, за да премахнете остатъците и праха, генерирани по време на рязане, предотвратявайки остатъците да повлияят на последващите процеси или електрическите характеристики на чипа. - DI вода с висока чистота избягва въвеждането на нови замърсители, осигурявайки чиста среда за вафли. |
| Фаза на проверка | -Оптична проверка: Използвайте оптични системи за откриване, комбинирани с AI алгоритми, за бързо идентифициране на дефекти, като гарантирате, че няма пукнатини или стружки в нарязаните чипове, подобрявайки ефективността на проверката и намалявайки човешката грешка. -Измерване на размери: Проверете дали размерите на чипа отговарят на проектните спецификации. -Тестване на електрически характеристики: Уверете се, че електрическите характеристики на критичните чипове отговарят на стандартите, гарантирайки надеждност при последващи приложения. |
| Фаза на сортиране | - Използвайте роботизирани ръце или вакуумни вендузи, за да отделите квалифицираните чипове от рамката на лентата и автоматично да ги сортирате въз основа на производителността, като гарантирате производствена ефективност и гъвкавост, като същевременно подобрявате прецизността. |
Процесът на рязане на вафли включва почистване, позициониране, рязане, почистване, проверка и сортиране, като всяка стъпка е критична. С напредъка в технологиите за автоматизация, лазерно рязане и AI инспекция, модерните системи за рязане на вафли могат да постигнат по-висока прецизност, скорост и по-ниска загуба на материал. В бъдеще новите технологии за рязане като лазер и плазма постепенно ще заменят традиционното рязане с ножове, за да отговорят на нуждите на все по-сложните дизайни на чипове, като допълнително ще стимулират развитието на процесите за производство на полупроводници.
Технология за рязане на вафли и нейните принципи
Изображението илюстрира три общи технологии за рязане на вафли:Блейд нарязване на кубчета,Лазерно нарязване на кубчета, иПлазмено нарязване на кубчета. По-долу е даден подробен анализ и допълнително обяснение на тези три техники:
В производството на полупроводници рязането на пластини е решаваща стъпка, която изисква избор на подходящ метод на рязане въз основа на дебелината на пластината. Първата стъпка е да се определи дебелината на вафлата. Ако дебелината на пластината надвишава 100 микрона, като метод на рязане може да се избере нарязване на ножове. Ако нарязването на острието не е подходящо, може да се използва методът на нарязване на счупване, който включва както техники за рязане с нож, така и техники за нарязване на острие.
Когато дебелината на пластината е между 30 и 100 микрона, се препоръчва методът DBG (Dice Before Grinding). В този случай за постигане на най-добри резултати може да се избере рязане с писец, нарязване с нож или коригиране на последователността на рязане според нуждите.
За ултратънки вафли с дебелина по-малка от 30 микрона, лазерното рязане става предпочитан метод поради способността му да реже прецизно тънки вафли, без да причинява прекомерни щети. Ако лазерното рязане не отговаря на специфични изисквания, плазменото рязане може да се използва като алтернатива. Тази блок-схема предоставя ясен път за вземане на решения, за да се гарантира, че е избрана най-подходящата технология за рязане на пластини при различни условия на дебелина.
2.1 Механична технология на рязане
Механичната технология на рязане е традиционният метод при рязане на вафли. Основният принцип е да се използва високоскоростно въртящо се диамантено шлифовъчно колело като режещ инструмент за нарязване на вафлата. Основното оборудване включва шпиндел с въздушен лагер, който задвижва диамантения шлифовъчен инструмент с високи скорости, за да извърши прецизно рязане или набраздяване по предварително зададена траектория на рязане. Тази технология е широко използвана в индустрията поради ниската си цена, висока ефективност и широка приложимост.
Предимства
Високата твърдост и устойчивост на износване на диамантените шлифовъчни инструменти позволява технологията на механично рязане да се адаптира към нуждите на рязане на различни пластинови материали, независимо дали са традиционни материали на основата на силиций или по-нови съставни полупроводници. Работата му е проста, с относително ниски технически изисквания, което допълнително насърчава популярността му в масовото производство. Освен това, в сравнение с други методи на рязане като лазерно рязане, механичното рязане има по-контролируеми разходи, което го прави подходящо за производствени нужди с голям обем.
Ограничения
Въпреки многобройните си предимства, технологията за механично рязане има и ограничения. Първо, поради физическия контакт между инструмента и пластината, прецизността на рязане е относително ограничена, което често води до отклонения в размерите, които могат да повлияят на точността на последващото опаковане и тестване на чипа. На второ място, по време на процеса на механично рязане лесно могат да се появят дефекти като отчупване и пукнатини, което не само влияе върху степента на добив, но също така може да повлияе отрицателно на надеждността и продължителността на живота на чиповете. Повредата, причинена от механично напрежение, е особено вредна за производството на чипове с висока плътност, особено при рязане на крехки материали, където тези проблеми са по-изявени.
Технологични подобрения
За да преодолеят тези ограничения, изследователите непрекъснато оптимизират процеса на механично рязане. Ключовите подобрения включват подобряване на дизайна и избора на материали на шлифовъчните дискове за подобряване на прецизността на рязане и издръжливостта. Освен това, оптимизирането на структурния дизайн и системите за управление на оборудването за рязане допълнително подобри стабилността и автоматизацията на процеса на рязане. Тези подобрения намаляват грешките, причинени от човешки операции, и подобряват последователността на разфасовките. Въвеждането на усъвършенствани технологии за инспекция и контрол на качеството за наблюдение в реално време на аномалии по време на процеса на рязане също значително подобри надеждността и добива на рязане.
Бъдещо развитие и нови технологии
Въпреки че технологията за механично рязане все още има значителна позиция в рязането на пластини, новите технологии за рязане бързо напредват с развитието на полупроводниковите процеси. Например, прилагането на технология за термично лазерно рязане предоставя нови решения на проблемите с прецизността и дефектите при механично рязане. Този безконтактен метод на рязане намалява физическото напрежение върху пластината, като значително намалява честотата на отчупване и напукване, особено при рязане на по-крехки материали. В бъдеще интегрирането на механична технология за рязане с нововъзникващи техники за рязане ще предостави на производството на полупроводници повече възможности и гъвкавост, като допълнително ще подобри ефективността на производството и качеството на чиповете.
В заключение, въпреки че технологията за механично рязане има определени недостатъци, непрекъснатите технологични подобрения и интегрирането й с нови техники за рязане й позволяват да играе важна роля в производството на полупроводници и да поддържа своята конкурентоспособност в бъдещи процеси.
2.2 Технология за лазерно рязане
Технологията за лазерно рязане, като нов метод при рязане на пластини, постепенно привлече широко внимание в полупроводниковата индустрия поради високата си точност, липсата на механични контактни повреди и възможностите за бързо рязане. Тази технология използва високата енергийна плътност и способността за фокусиране на лазерния лъч, за да създаде малка зона, засегната от топлина върху повърхността на материала на вафлата. Когато лазерният лъч се приложи върху пластината, генерираният топлинен стрес причинява счупване на материала на определеното място, постигайки прецизно рязане.
Предимства на технологията за лазерно рязане
• Висока точност: Възможността за прецизно позициониране на лазерния лъч позволява прецизност на рязане на ниво микрон или дори нанометър, отговаряйки на изискванията на модерното производство на интегрални схеми с висока точност и висока плътност.
• Няма механичен контакт: Лазерното рязане избягва физическия контакт с пластината, предотвратявайки често срещани проблеми при механично рязане, като отчупване и напукване, значително подобрявайки степента на добив и надеждността на чиповете.
• Бърза скорост на рязане: Високата скорост на лазерното рязане допринася за повишена производствена ефективност, което го прави особено подходящ за мащабни, високоскоростни производствени сценарии.
Срещани предизвикателства
• Висока цена на оборудването: Първоначалната инвестиция за оборудване за лазерно рязане е висока, което представлява икономически натиск, особено за малки до средни производствени предприятия.
• Комплексен контрол на процесите: Лазерното рязане изисква прецизен контрол на няколко параметъра, включително енергийна плътност, позиция на фокуса и скорост на рязане, което прави процеса сложен.
• Проблеми със зоните, засегнати от топлината: Въпреки че безконтактното естество на лазерното рязане намалява механичните повреди, термичният стрес, причинен от засегнатата от топлина зона (HAZ), може да повлияе отрицателно на свойствата на материала на вафлата. Необходима е допълнителна оптимизация на процеса, за да се сведе до минимум този ефект.
Насоки за технологично усъвършенстване
За да се справят с тези предизвикателства, изследователите се фокусират върху намаляване на разходите за оборудване, подобряване на ефективността на рязане и оптимизиране на процеса.
• Ефективни лазери и оптични системи: Чрез разработването на по-ефективни лазери и усъвършенствани оптични системи е възможно да се намалят разходите за оборудване, като същевременно се повиши прецизността и скоростта на рязане.
• Оптимизиране на параметрите на процеса: Провеждат се задълбочени изследвания на взаимодействието между лазери и вафлени материали, за да се подобрят процесите, които намаляват засегнатата от топлина зона, като по този начин се подобрява качеството на рязане.
• Интелигентни системи за управление: Разработването на интелигентни технологии за управление има за цел да автоматизира и оптимизира процеса на лазерно рязане, подобрявайки неговата стабилност и последователност.
Технологията за лазерно рязане е особено ефективна при ултратънки вафли и сценарии за рязане с висока точност. Тъй като размерите на пластините се увеличават и плътността на веригата нараства, традиционните методи за механично рязане се борят да отговорят на изискванията за висока точност и висока ефективност на съвременното производство на полупроводници. Благодарение на уникалните си предимства, лазерното рязане се превръща в предпочитано решение в тези области.
Въпреки че технологията за лазерно рязане все още е изправена пред предизвикателства като високи разходи за оборудване и сложност на процеса, нейните уникални предимства във висока прецизност и безконтактни повреди я правят важна посока за развитие в производството на полупроводници. Тъй като лазерната технология и интелигентните системи за управление продължават да напредват, лазерното рязане се очаква допълнително да подобри ефективността и качеството на рязане на пластини, движейки непрекъснатото развитие на полупроводниковата индустрия.
2.3 Технология на плазмено рязане
Технологията за плазмено рязане, като нововъзникващ метод за рязане на вафли, привлече значително внимание през последните години. Тази технология използва високоенергийни плазмени лъчи за прецизно рязане на пластини чрез контролиране на енергията, скоростта и пътя на рязане на плазмения лъч, постигайки оптимални резултати при рязане.
Принцип на работа и предимства
Процесът на плазмено рязане разчита на високотемпературен, високоенергиен плазмен лъч, генериран от оборудването. Този лъч може да загрее материала на вафлата до неговата точка на топене или изпаряване за много кратко време, което позволява бързо рязане. В сравнение с традиционното механично или лазерно рязане, плазменото рязане е по-бързо и създава по-малка зона, засегната от топлината, ефективно намалявайки появата на пукнатини и повреди по време на рязане.
В практически приложения технологията за плазмено рязане е особено умела при работа с вафли със сложни форми. Неговият високоенергиен, регулируем плазмен лъч може лесно да изрязва вафли с неправилна форма с висока точност. Ето защо в производството на микроелектроника, особено в персонализираното и дребносерийно производство на чипове от висок клас, тази технология показва голямо обещание за широко използване.
Предизвикателства и ограничения
Въпреки многото предимства на технологията за плазмено рязане, тя също е изправена пред някои предизвикателства.
• Сложен процес: Процесът на плазмено рязане е сложен и изисква високо прецизно оборудване и опитни операториточност и стабилност при рязане.
• Контрол на околната среда и безопасност: Високотемпературният и високоенергиен характер на плазмения лъч изисква строг контрол на околната среда и мерки за безопасност, което увеличава сложността и цената на внедряването.
Бъдещи насоки за развитие
С технологичния напредък се очаква предизвикателствата, свързани с плазменото рязане, постепенно да бъдат преодолени. Чрез разработването на по-интелигентно и по-стабилно оборудване за рязане, зависимостта от ръчни операции може да бъде намалена, като по този начин се подобри ефективността на производството. В същото време оптимизирането на параметрите на процеса и средата на рязане ще помогне за намаляване на рисковете за безопасността и оперативните разходи.
В полупроводниковата индустрия иновациите в технологиите за рязане и нарязване на пластини са от решаващо значение за стимулиране на развитието на индустрията. Технологията за плазмено рязане, със своята висока прецизност, ефективност и способност да обработва сложни форми на вафли, се очерта като важен нов играч в тази област. Въпреки че остават някои предизвикателства, тези проблеми ще бъдат постепенно решени с непрекъснати технологични иновации, носещи повече възможности и възможности за производството на полупроводници.
Перспективите за приложение на технологията за плазмено рязане са огромни и се очаква тя да играе по-важна роля в производството на полупроводници в бъдеще. Чрез непрекъснати технологични иновации и оптимизация, плазменото рязане не само ще отговори на съществуващите предизвикателства, но и ще се превърне в мощен двигател на растежа на полупроводниковата индустрия.
2.4 Качество на рязане и влияещи фактори
Качеството на рязане на вафли е от решаващо значение за последващото опаковане на чипове, тестване и цялостната производителност и надеждност на крайния продукт. Често срещаните проблеми, срещани по време на рязане, включват пукнатини, отчупване и отклонения при рязане. Тези проблеми се влияят от няколко фактора, работещи заедно.
| Категория | Съдържание | Въздействие |
| Параметри на процеса | Скоростта на рязане, скоростта на подаване и дълбочината на рязане пряко влияят върху стабилността и прецизността на процеса на рязане. Неправилните настройки могат да доведат до концентрация на напрежение и прекомерна зона, засегната от топлина, което води до пукнатини и начупвания. Регулирането на параметрите по подходящ начин въз основа на материала на вафлата, дебелината и изискванията за рязане е от ключово значение за постигане на желаните резултати при рязане. | Правилните параметри на процеса осигуряват прецизно рязане и намаляват риска от дефекти като пукнатини и отчупвания. |
| Оборудване и материални фактори | -Качество на острието: Материалът, твърдостта и устойчивостта на износване на острието оказват влияние върху плавността на процеса на рязане и гладкостта на повърхността на рязане. Остриетата с лошо качество увеличават триенето и термичния стрес, което потенциално води до пукнатини или начупване. Изборът на правилния материал за острието е от решаващо значение. -Ефективност на охлаждащата течност: Охлаждащите течности помагат за намаляване на температурата на рязане, минимизиране на триенето и почистване на отломки. Неефективната охлаждаща течност може да доведе до високи температури и натрупване на отломки, което оказва влияние върху качеството и ефективността на рязане. Изборът на ефективни и екологично чисти охлаждащи течности е жизненоважен. | Качеството на острието влияе върху прецизността и гладкостта на среза. Неефективната охлаждаща течност може да доведе до лошо качество и ефективност на рязане, подчертавайки необходимостта от оптимално използване на охлаждащата течност. |
| Контрол на процеса и проверка на качеството | -Контрол на процеса: Мониторинг в реално време и настройка на ключови параметри на рязане, за да се осигури стабилност и последователност в процеса на рязане. -Проверка на качеството: Проверките на външния вид след рязане, измерванията на размерите и изпитването на електрическата производителност помагат за идентифицирането и решаването на проблеми с качеството бързо, подобрявайки точността и последователността на рязане. | Правилният контрол на процеса и проверката на качеството помагат да се осигурят постоянни, висококачествени резултати от рязане и ранно откриване на потенциални проблеми. |
Подобряване на качеството на рязане
Подобряването на качеството на рязане изисква всеобхватен подход, който взема предвид параметрите на процеса, избора на оборудване и материали, контрол на процеса и инспекция. Чрез непрекъснато усъвършенстване на технологиите за рязане и оптимизиране на методите на процеса, прецизността и стабилността на рязането на пластини могат да бъдат допълнително подобрени, осигурявайки по-надеждна техническа поддръжка за индустрията за производство на полупроводници.
#03 Боравене и тестване след рязане
3.1 Почистване и изсушаване
Стъпките на почистване и сушене след рязане на вафла са от решаващо значение за осигуряване на качество на чипа и гладко протичане на следващите процеси. По време на този етап е от съществено значение да се отстранят старателно остатъците от силиций, остатъците от охлаждащата течност и други замърсители, генерирани по време на рязане. Също толкова важно е да се гарантира, че чиповете не са повредени по време на процеса на почистване и след изсушаване се уверете, че върху повърхността на чипа не остава влага, за да предотвратите проблеми като корозия или електростатичен разряд.
Боравене след рязане: Процес на почистване и сушене
| Стъпка на процеса | Съдържание | Въздействие |
| Процес на почистване | -Метод: Използвайте специализирани почистващи препарати и чиста вода, комбинирани с ултразвукови или механични техники за почистване. | Осигурява цялостно отстраняване на замърсителите и предотвратява повреда на чипса по време на почистване. |
| -Избор на почистващ препарат: Изберете въз основа на материала на вафлата и вида на замърсителя, за да осигурите ефективно почистване, без да повредите чипа. | Правилният избор на препарат е ключов за ефективно почистване и защита от стружки. | |
| -Контрол на параметрите: Контролирайте стриктно температурата на почистване, времето и концентрацията на почистващия разтвор, за да предотвратите проблеми с качеството, причинени от неправилно почистване. | Контролите помагат да се избегне повреда на пластината или оставяне на замърсители, като се гарантира постоянно качество. | |
| Процес на сушене | -Традиционни методи: Сушене на естествен въздух и сушене с горещ въздух, които имат ниска ефективност и могат да доведат до натрупване на статично електричество. | Може да доведе до по-бавно време за сушене и потенциални статични проблеми. |
| -Съвременни технологии: Използвайте модерни технологии като вакуумно сушене и инфрачервено сушене, за да гарантирате, че чипсът изсъхва бързо и избягвайте вредните ефекти. | По-бърз и по-ефективен процес на сушене, намаляващ риска от статичен разряд или проблеми, свързани с влагата. | |
| Избор и поддръжка на оборудване | -Избор на оборудване: Високопроизводителните почистващи и сушилни машини подобряват ефективността на обработката и фино контролират потенциалните проблеми по време на работа. | Висококачествените машини осигуряват по-добра обработка и намаляват вероятността от грешки при почистване и сушене. |
| -Поддръжка на оборудването: Редовната проверка и поддръжка на оборудването гарантира, че то остава в оптимално работно състояние, гарантирайки качество на чипа. | Правилната поддръжка предотвратява повреди на оборудването, осигурявайки надеждна и висококачествена обработка. |
Почистване и изсушаване след рязане
Стъпките на почистване и сушене след рязане на вафла са сложни и деликатни процеси, които изискват внимателно разглеждане на множество фактори, за да се гарантира крайният резултат от обработката. Чрез използване на научни методи и строги процедури е възможно да се гарантира, че всеки чип влиза в следващите етапи на опаковане и тестване в оптимално състояние.
Проверка и тестване след рязане
| стъпка | Съдържание | Въздействие |
| Стъпка на проверка | 1.Визуална проверка: Използвайте визуално или автоматизирано оборудване за проверка, за да проверите за видими дефекти като пукнатини, стружки или замърсяване по повърхността на чипа. Бързо идентифицирайте физически повредените чипове, за да избегнете отпадъци. | Помага при идентифицирането и елиминирането на дефектни чипове в началото на процеса, намалявайки материалните загуби. |
| 2.Измерване на размера: Използвайте устройства за прецизно измерване, за да измерите точно размерите на чипа, като гарантирате, че размерът на рязане отговаря на спецификациите на дизайна и предотвратявате проблеми с производителността или трудности при опаковането. | Гарантира, че чиповете са в границите на необходимия размер, предотвратявайки влошаване на производителността или проблеми при сглобяването. | |
| 3.Тестване на електрически характеристики: Оценявайте ключови електрически параметри като съпротивление, капацитет и индуктивност, за да идентифицирате несъответстващите чипове и да гарантирате, че само квалифицираните за производителност чипове преминават към следващия етап. | Гарантира, че само функционални и тествани за производителност чипове се движат напред в процеса, намалявайки риска от повреда в по-късните етапи. | |
| Стъпка на тестване | 1.Функционално тестване: Проверете дали основната функционалност на чипа работи по предназначение, идентифицирайки и елиминирайки чипове с функционални аномалии. | Гарантира, че чиповете отговарят на основните оперативни изисквания, преди да преминат към по-късни етапи. |
| 2.Тестване на надеждността: Оценете стабилността на производителността на чипа при продължителна употреба или тежки среди, обикновено включващи стареене при висока температура, тестване при ниска температура и тестване на влажност, за да симулирате екстремни условия в реалния свят. | Гарантира, че чиповете могат надеждно да функционират при различни условия на околната среда, подобрявайки дълготрайността и стабилността на продукта. | |
| 3.Тестване за съвместимост: Проверете дали чипът работи правилно с други компоненти или системи, като се уверите, че няма грешки или влошаване на производителността поради несъвместимост. | Осигурява безпроблемна работа в приложения от реалния свят, като предотвратява проблеми със съвместимостта. |
3.3 Опаковка и съхранение
След рязането на пластини, чиповете са решаваща продукция от процеса на производство на полупроводници, а етапите на тяхното опаковане и съхранение са също толкова важни. Подходящите мерки за опаковане и съхранение са от съществено значение не само за осигуряване на безопасността и стабилността на чиповете по време на транспортиране и съхранение, но и за осигуряване на силна подкрепа за последващи етапи на производство, тестване и опаковане.
Обобщение на етапите на проверка и тестване:
Стъпките на инспекция и тестване на чипове след рязане на пластини обхващат набор от аспекти, включително визуална инспекция, измерване на размера, тестване на електрическата производителност, функционално тестване, тестване за надеждност и тестване за съвместимост. Тези стъпки са взаимосвързани и допълващи се, образувайки солидна бариера за гарантиране на качеството и надеждността на продукта. Чрез стриктни процедури за инспекция и тестване потенциалните проблеми могат да бъдат идентифицирани и разрешени своевременно, като се гарантира, че крайният продукт отговаря на изискванията и очакванията на клиента.
| Аспект | Съдържание |
| Мерки за опаковане | 1.Антистатичен: Опаковъчните материали трябва да имат отлични антистатични свойства, за да предотвратят повреждането на статичното електричество на устройствата или да повлияят на работата им. |
| 2.Влагоустойчив: Опаковъчните материали трябва да имат добра устойчивост на влага, за да предотвратят корозия и влошаване на електрическите характеристики, причинени от влажността. | |
| 3.Удароустойчив: Опаковъчните материали трябва да осигуряват ефективно поглъщане на удари, за да предпазят чиповете от вибрации и удари по време на транспортиране. | |
| Среда за съхранение | 1.Контрол на влажността: Контролирайте стриктно влажността в подходящ диапазон, за да предотвратите абсорбиране на влага и корозия, причинени от прекомерна влажност или статични проблеми, причинени от ниска влажност. |
| 2.Чистота: Поддържайте чиста среда за съхранение, за да избегнете замърсяване на чипса с прах и примеси. | |
| 3.Контрол на температурата: Задайте разумен температурен диапазон и поддържайте температурна стабилност, за да предотвратите ускорено стареене поради прекомерна топлина или проблеми с кондензацията, причинени от ниските температури. | |
| Редовен преглед | Редовно проверявайте и оценявайте съхраняваните чипове, като използвате визуални проверки, измервания на размера и тестове за електрическа ефективност, за да идентифицирате и адресирате потенциални проблеми своевременно. Въз основа на времето и условията на съхранение, планирайте използването на чипове, за да сте сигурни, че се използват в оптимално състояние. |
Проблемът с микропукнатините и щетите по време на процеса на рязане на пластини е значително предизвикателство в производството на полупроводници. Напрежението при рязане е основната причина за това явление, тъй като създава малки пукнатини и повреди по повърхността на вафлата, което води до увеличаване на производствените разходи и намаляване на качеството на продукта.
За да се отговори на това предизвикателство, от решаващо значение е да се сведе до минимум напрежението при рязане и да се внедрят оптимизирани техники, инструменти и условия на рязане. Внимателното внимание към фактори като материал на острието, скорост на рязане, налягане и методи на охлаждане може да помогне за намаляване на образуването на микропукнатини и да подобри общия добив на процеса. Освен това, текущите изследвания на по-модерни технологии за рязане, като лазерно нарязване, проучват начини за допълнително смекчаване на тези проблеми.
Като крехък материал, пластините са склонни към вътрешни структурни промени, когато са подложени на механичен, термичен или химичен стрес, което води до образуване на микропукнатини. Въпреки че тези пукнатини може да не се забелязват веднага, те могат да се разширят и да причинят по-сериозни щети с напредването на производствения процес. Този проблем става особено проблематичен по време на следващите етапи на опаковане и тестване, където температурните колебания и допълнителните механични напрежения могат да причинят тези микропукнатини да се превърнат във видими фрактури, потенциално водещи до повреда на чипа.
За да се намали този риск, от съществено значение е процесът на рязане да се контролира внимателно чрез оптимизиране на параметри като скорост на рязане, налягане и температура. Използването на по-малко агресивни методи на рязане, като лазерно нарязване, може да намали механичното напрежение върху пластината и да сведе до минимум образуването на микропукнатини. Освен това прилагането на усъвършенствани методи за проверка като инфрачервено сканиране или рентгеново изображение по време на процеса на рязане на пластини може да помогне за откриването на тези пукнатини в ранен стадий, преди да причинят допълнителни щети.
Увреждането на повърхността на вафлата е съществен проблем в процеса на нарязване, тъй като може да има пряко въздействие върху производителността и надеждността на чипа. Такива щети могат да бъдат причинени от неправилно използване на режещи инструменти, неправилни параметри на рязане или дефекти на материала, присъщи на самата пластина. Независимо от причината, тези повреди могат да доведат до промени в електрическото съпротивление или капацитет на веригата, което да повлияе на цялостната работа.
За справяне с тези проблеми се проучват две ключови стратегии:
1. Оптимизиране на режещи инструменти и параметри: Чрез използване на по-остри остриета, регулиране на скоростта на рязане и модифициране на дълбочината на рязане, концентрацията на напрежение по време на процеса на рязане може да бъде сведена до минимум, като по този начин се намалява потенциалът за повреда.
2. Проучване на нови технологии за рязане: Усъвършенствани техники като лазерно рязане и плазмено рязане предлагат подобрена прецизност, като същевременно потенциално намаляват нивото на увреждане, нанесено на пластината. Тези технологии се изучават, за да се намерят начини за постигане на висока точност на рязане, като същевременно се минимизира термичното и механично напрежение върху пластината.
Зона на термично въздействие и нейните ефекти върху производителността
При процеси на термично рязане, като лазерно и плазмено рязане, високите температури неизбежно създават зона на термично въздействие върху повърхността на пластината. Тази област, където температурният градиент е значителен, може да промени свойствата на материала, засягайки крайната производителност на чипа.
Въздействие на термично засегнатата зона (TAZ):
Промени в кристалната структура: При високи температури атомите в материала на пластината могат да се пренаредят, причинявайки изкривявания в кристалната структура. Това изкривяване отслабва материала, намалявайки неговата механична якост и стабилност, което увеличава риска от повреда на чипа по време на употреба.
Промени в електрическите свойства: Високите температури могат да променят концентрацията и мобилността на носителите в полупроводниковите материали, засягайки електрическата проводимост на чипа и ефективността на предаване на ток. Тези промени могат да доведат до спад в производителността на чипа, което потенциално го прави неподходящ за предназначението му.
За смекчаване на тези ефекти, контролирането на температурата по време на рязане, оптимизирането на параметрите на рязане и изследването на методи като охлаждащи струи или обработки след обработка са основни стратегии за намаляване на степента на термичното въздействие и поддържане целостта на материала.
Като цяло, както микропукнатините, така и зоните на термично въздействие са решаващи предизвикателства в технологията за рязане на вафли. Продължаващите изследвания, наред с технологичния напредък и мерките за контрол на качеството, ще бъдат необходими за подобряване на качеството на полупроводниковите продукти и повишаване на тяхната пазарна конкурентоспособност.
Мерки за контрол на зоната на термично въздействие:
Оптимизиране на параметрите на процеса на рязане: Намаляването на скоростта и мощността на рязане може ефективно да минимизира размера на зоната на термично въздействие (TAZ). Това помага за контролиране на количеството топлина, генерирано по време на процеса на рязане, което пряко влияе върху свойствата на материала на пластината.
Усъвършенствани технологии за охлаждане: Прилагането на технологии като охлаждане с течен азот и микрофлуидно охлаждане може значително да ограничи обхвата на зоната на термично въздействие. Тези методи на охлаждане спомагат за по-ефективното разсейване на топлината, като по този начин запазват свойствата на материала на пластината и минимизират термичните щети.
Избор на материал: Изследователите изследват нови материали, като въглеродни нанотръби и графен, които притежават отлична топлопроводимост и механична якост. Тези материали могат да намалят зоната на термично въздействие, като същевременно подобрят цялостната производителност на чиповете.
В обобщение, въпреки че зоната на термично въздействие е неизбежна последица от технологиите за термично рязане, тя може да бъде ефективно контролирана чрез оптимизирани техники за обработка и избор на материал. Бъдещите изследвания вероятно ще се фокусират върху фина настройка и автоматизиране на процесите на термично рязане, за да се постигне по-ефективно и прецизно нарязване на вафли.
Стратегия за баланс:
Постигането на оптимален баланс между добива на вафли и ефективността на производството е постоянно предизвикателство в технологията за нарязване на вафли. Производителите трябва да вземат предвид множество фактори, като пазарно търсене, производствени разходи и качество на продукта, за да разработят рационална производствена стратегия и параметри на процеса. В същото време въвеждането на усъвършенствано оборудване за рязане, подобряването на операторските умения и подобряването на контрола на качеството на суровините са от съществено значение за поддържане или дори подобряване на добива, като същевременно се повишава ефективността на производството.
Бъдещи предизвикателства и възможности:
С напредъка на полупроводниковата технология рязането на пластини е изправено пред нови предизвикателства и възможности. Тъй като размерите на чиповете се свиват и интеграцията се увеличава, изискванията за прецизност и качество на рязане нарастват значително. Едновременно с това нововъзникващите технологии предоставят нови идеи за разработването на техники за рязане на вафли. Производителите трябва да бъдат в крак с пазарната динамика и технологичните тенденции, като непрекъснато коригират и оптимизират производствените стратегии и параметрите на процесите, за да отговорят на пазарните промени и технологичните изисквания.
В заключение, чрез интегриране на съображения за пазарно търсене, производствени разходи и качество на продукта и чрез въвеждане на модерно оборудване и технология, подобряване на операторските умения и засилване на контрола на суровините, производителите могат да постигнат най-добрия баланс между добива на вафли и ефективността на производството по време на нарязване на вафли , което води до ефективно и висококачествено производство на полупроводникови продукти.
Бъдеща перспектива:
С бързия технологичен напредък полупроводниковата технология напредва с безпрецедентна скорост. Като критична стъпка в производството на полупроводници, технологията за рязане на пластини е готова за вълнуващи нови разработки. Гледайки напред, се очаква технологията за рязане на пластини да постигне значителни подобрения в прецизността, ефективността и разходите, като инжектира нова жизненост в непрекъснатия растеж на полупроводниковата индустрия.
Повишаване на точността:
В преследването на по-висока прецизност, технологията за рязане на вафли непрекъснато ще разширява границите на съществуващите процеси. Чрез задълбочено изучаване на физическите и химичните механизми на процеса на рязане и прецизно контролиране на параметрите на рязане ще бъдат постигнати по-фини резултати при рязане, за да се отговори на все по-сложните изисквания за дизайн на веригата. Освен това, изследването на нови материали и методи на рязане значително ще подобри добива и качеството.
Подобряване на ефективността:
Новото оборудване за рязане на вафли ще се фокусира върху интелигентен и автоматизиран дизайн. Въвеждането на усъвършенствани системи за управление и алгоритми ще позволи на оборудването автоматично да регулира параметрите на рязане, за да се приспособят към различни материали и изисквания към дизайна, като по този начин значително ще подобри ефективността на производството. Иновации като технология за рязане на множество пластини и системи за бърза смяна на ножовете ще играят решаваща роля за повишаване на ефективността.
Намаляване на разходите:
Намаляването на разходите е ключова посока за развитието на технологията за рязане на вафли. Тъй като се разработват нови материали и методи за рязане, разходите за оборудване и поддръжка се очаква да бъдат ефективно контролирани. Освен това оптимизирането на производствените процеси и намаляването на процентите на скрап допълнително ще намалят отпадъците по време на производството, което ще доведе до намаляване на общите производствени разходи.
Интелигентно производство и IoT:
Интегрирането на технологиите за интелигентно производство и интернет на нещата (IoT) ще доведе до трансформиращи промени в технологията за рязане на вафли. Чрез взаимосвързаност и споделяне на данни между устройствата всяка стъпка от производствения процес може да бъде наблюдавана и оптимизирана в реално време. Това не само подобрява ефективността на производството и качеството на продукта, но също така предоставя на компаниите по-точно прогнозиране на пазара и подкрепа при вземане на решения.
В бъдеще технологията за рязане на вафли ще постигне забележителен напредък в прецизността, ефективността и разходите. Тези постижения ще стимулират непрекъснатото развитие на полупроводниковата индустрия и ще донесат повече технологични иновации и удобства за човешкото общество.
Време на публикуване: 19 ноември 2024 г