Вафер сав баглаа боодлын нарийн бөгөөд нарийн төвөгтэй хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн процесст дулааны стресс нь харанхуйд нуугдсан "устгагч" шиг бөгөөд сав баглаа боодлын чанар болон чипийн гүйцэтгэлд байнга заналхийлж байдаг. Чип болон сав баглаа боодлын материалын хоорондох дулааны тэлэлтийн коэффициентийн зөрүүгээс эхлээд сав баглаа боодлын процессын явцад температурын огцом өөрчлөлт хүртэл дулааны стресс үүсэх замууд нь олон янз байдаг боловч бүгд чипийн гарцын хурдыг бууруулж, урт хугацааны найдвартай байдалд нөлөөлөх үр дүнг харуулж байна. Өвөрмөц материалын шинж чанартай боржин чулуун суурь нь дулааны стрессийн асуудлыг шийдвэрлэхэд чимээгүйхэн хүчирхэг "туслах" болж байна.
Вафли сав баглаа боодол дахь дулааны стрессийн дилемма
Вафер сав баглаа боодол нь олон тооны материалын хамтын ажиллагааг шаарддаг. Чипс нь ихэвчлэн цахиур зэрэг хагас дамжуулагч материалаас бүрддэг бол хуванцар сав баглаа боодлын материал болон суурь зэрэг сав баглаа боодлын материалын чанар харилцан адилгүй байдаг. Сав баглаа боодлын процессын явцад температур өөрчлөгдөхөд дулааны тэлэлтийн коэффициент (CTE)-ийн мэдэгдэхүйц ялгаанаас болж өөр өөр материалын дулааны тэлэлт ба агшилтын зэрэг маш их ялгаатай байдаг. Жишээлбэл, цахиурын чипсийн дулааны тэлэлтийн коэффициент нь ойролцоогоор 2.6 × 10⁻⁶/℃ байдаг бол нийтлэг эпокси давирхай хэвний материалын дулааны тэлэлтийн коэффициент нь 15-20 × 10⁻⁶/℃ хүртэл өндөр байдаг. Энэхүү асар том зай нь сав баглаа боодлын дараа хөргөлтийн үе шатанд чип болон сав баглаа боодлын материалын агшилтын түвшинг асинхрон болгож, хоёрын хоорондох зааг дээр хүчтэй дулааны стресс үүсгэдэг. Дулааны стрессийн тасралтгүй нөлөөн дор вафер нь гажигтай болж, хэв гажилт үүсгэж болзошгүй. Хүнд тохиолдолд энэ нь чипийн хагарал, гагнуурын холболтын хугарал, заагийг арилгах зэрэг үхлийн аюултай согог үүсгэж, чипийн цахилгаан гүйцэтгэлд гэмтэл учруулж, ашиглалтын хугацааг мэдэгдэхүйц бууруулдаг. Салбарын статистик мэдээллээс харахад дулааны стрессийн асуудлаас үүдэлтэй вафлийн сав баглаа боодлын гэмтэл 10%-15% хүртэл өндөр байж болох бөгөөд энэ нь хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн үр ашигтай, өндөр чанартай хөгжлийг хязгаарлах гол хүчин зүйл болж байна.
Боржин чулуун суурийн онцлог давуу талууд
Дулааны тэлэлтийн бага коэффициент: Боржин чулуу нь голчлон кварц, хээрийн жонш зэрэг эрдэс талстуудаас бүрддэг бөгөөд дулааны тэлэлтийн коэффициент нь маш бага бөгөөд ерөнхийдөө 0.6-5×10⁻⁶/℃ хооронд хэлбэлздэг бөгөөд энэ нь цахиурын чипстэй ойролцоо юм. Энэ шинж чанар нь вафли савлах тоног төхөөрөмжийг ажиллуулах явцад температурын хэлбэлзэлтэй тулгарсан ч гэсэн боржин чулуун суурь болон чипс болон савлах материалын хоорондох дулааны тэлэлтийн зөрүү мэдэгдэхүйц буурдаг. Жишээлбэл, температур 10℃-ээр өөрчлөгдөхөд боржин чулуун суурь дээр баригдсан савлах тавцангийн хэмжээний хэлбэлзлийг уламжлалт металл суурьтай харьцуулахад 80%-иас илүү бууруулж болох бөгөөд энэ нь асинхрон дулааны тэлэлт ба агшилтаас үүдэлтэй дулааны стрессийг ихээхэн бууруулж, вафлид илүү тогтвортой тулгуур орчныг бүрдүүлдэг.
Маш сайн дулааны тогтвортой байдал: Боржин чулуу нь гайхалтай дулааны тогтвортой байдалтай. Дотоод бүтэц нь нягт бөгөөд талстууд нь ионы болон ковалент холбоогоор нягт холбогдсон тул дотор нь удаан дулаан дамжуулалт хийх боломжийг олгодог. Сав баглаа боодлын тоног төхөөрөмж нь нарийн төвөгтэй температурын мөчлөгт ороход боржин чулуун суурь нь температурын өөрчлөлтийн өөртөө үзүүлэх нөлөөллийг үр дүнтэй дарангуйлж, тогтвортой температурын талбарыг хадгалж чаддаг. Холбогдох туршилтуудаас харахад сав баглаа боодлын тоног төхөөрөмжийн нийтлэг температурын өөрчлөлтийн хурд (минутанд ±5℃ гэх мэт) дор боржин чулуун суурийн гадаргуугийн температурын жигд байдлын хазайлтыг ±0.1℃ дотор хянаж, орон нутгийн температурын зөрүүнээс үүдэлтэй дулааны стрессийн концентрацийн үзэгдлээс зайлсхийж, сав баглаа боодлын процессын туршид жигд, тогтвортой дулааны орчинд байгаа эсэхийг баталгаажуулж, дулааны стрессийн эх үүсвэрийг бууруулж чадна.
Өндөр хатуулаг ба чичиргээг намсгах: Вафер сав баглаа боодлын тоног төхөөрөмжийг ажиллуулах явцад доторх механик хөдөлдөг хэсгүүд (мотор, дамжуулах төхөөрөмж гэх мэт) чичиргээ үүсгэдэг. Хэрэв эдгээр чичиргээ нь вафер руу дамжвал ваферт дулааны стрессээс үүдэлтэй хохирлыг улам нэмэгдүүлнэ. Боржин чулуун суурь нь өндөр хатуулагтай бөгөөд олон металл материалаас илүү хатуулагтай тул гадны чичиргээний хөндлөнгийн оролцоог үр дүнтэй эсэргүүцэж чаддаг. Үүний зэрэгцээ түүний өвөрмөц дотоод бүтэц нь маш сайн чичиргээг намсгах гүйцэтгэлийг хангаж, чичиргээний энергийг хурдан сарниулах боломжийг олгодог. Судалгааны мэдээллээс харахад боржин чулуун суурь нь сав баглаа боодлын тоног төхөөрөмжийн ашиглалтаас үүссэн өндөр давтамжийн чичиргээг (100-1000Гц) 60%-80% бууруулж, чичиргээ болон дулааны стрессийн холболтын нөлөөг мэдэгдэхүйц бууруулж, вафер сав баглаа боодлын өндөр нарийвчлал, өндөр найдвартай байдлыг баталгаажуулдаг.
Практик хэрэглээний үр нөлөө
Алдарт хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн үйлдвэрийн вафли сав баглаа боодлын үйлдвэрлэлийн шугамд боржин чулуун суурьтай сав баглаа боодлын тоног төхөөрөмжийг нэвтрүүлсний дараа гайхалтай амжилтууд гарсан. Боржин чулуун суурийг ашиглахаас өмнө савласны дараа 10,000 вафлины үзлэгийн өгөгдлийг шинжлэхэд үндэслэн дулааны стрессээс үүдэлтэй вафлины гажуудлын түвшин 12% байсан. Гэсэн хэдий ч боржин чулуун суурь руу шилжсэний дараа согогийн түвшин огцом буурч, гарцын түвшин мэдэгдэхүйц сайжирсан. Цаашилбал, урт хугацааны найдвартай байдлын туршилтаар өндөр температур (125℃) ба бага температур (-55℃)-ийн 1000 мөчлөгийн дараа боржин чулуун суурьтай сав баглаа боодол дээр суурилсан чипийн гагнуурын холболтын эвдрэлийн тоо уламжлалт суурь багцтай харьцуулахад 70%-иар буурч, чипийн гүйцэтгэлийн тогтвортой байдал эрс сайжирсан болохыг харуулсан.
Хагас дамжуулагч технологи нь илүү өндөр нарийвчлал, жижиг хэмжээтэй болохын хэрээр вафли савлагааны дулааны стрессийн хяналтын шаардлага улам бүр чангарч байна. Дулааны тэлэлтийн бага коэффициент, дулааны тогтвортой байдал, чичиргээг бууруулах зэрэг цогц давуу талуудтай боржин чулуун суурь нь вафли савлагааны чанарыг сайжруулах, дулааны стрессийн нөлөөллийг бууруулах гол сонголт болсон. Эдгээр нь хагас дамжуулагч үйлдвэрлэлийн тогтвортой хөгжлийг хангахад улам бүр чухал үүрэг гүйцэтгэж байна.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 5-р сарын 15