Dominando la tecnología de pulido de semiconductores compuestos: Habilitando un alto rendimiento en componentes electrónicos de próxima generación

Con el rápido desarrollo del 5G, los vehículos eléctricos, los radares de alta frecuencia y los componentes optoelectrónicos avanzados, los materiales tradicionales de silicio se están volviendo cada vez más incapaces de cumplir con los requisitos de rendimiento. Los semiconductores compuestos como el carburo de silicio (SiC), el nitruro de galio (GaN) y el arseniuro de galio (GaAs) se han convertido en materiales clave para los componentes electrónicos de próxima generación gracias a su alta banda prohibida, alta conductividad térmica, alta frecuencia y alta potencia. Sin embargo, en comparación con las obleas de silicio,La dificultad del Pulido y tratamiento de superficies de estos materiales de alta dureza ha aumentado significativamente.Esto se ha convertido en un desafío importante para lograr el rendimiento de los componentes y mejorar el rendimiento de la producción en masa.

Pulido de semiconductores compuestos: ¿Por qué es el cuello de botella y la clave para lograr la eficiencia?

Los materiales semiconductores compuestos, como el carburo de silicio (SiC) y el nitruro de galio (GaN), poseen excelentes propiedades, como una banda prohibida alta, alta conductividad térmica y alta tolerancia a la tensión, lo que puede mejorar significativamente el rendimiento del dispositivo. Sin embargo, sus propiedades extremas también plantean desafíos sin precedentes para su procesamiento.

Tomando como ejemplo el SiC monocristalino, su ureza Mohs es tan alta como 9,2~9,6, cercana a la del diamante, con alta fragilidad y baja tenacidad a la fractura2413, así como alta inercia química y sensibilidad a defectos superficiales.

Principales desafíos de la fase de molienda

En la etapa de rectificado mecánico tradicional, para eliminar la capa deformada de la superficie de la oblea y realizar un aplanamiento preliminar, suele ser necesario aplicar mayor presión y partículas abrasivas más gruesas. Sin embargo, debido a su alta dureza y baja tenacidad, el SiC.Es muy fácil provocar una fractura frágil debido a la concentración de tensión local y luego formar una capa frágil profunda y daño subsuperficial (SSD).Estos SSD no solo son difíciles de detectar, sino que también afectan directamente la precisión del pulido posterior y la fiabilidad del componente. Además, el proceso de pulido es largo y presenta poca estabilidad, lo que puede provocar un control inconsistente de la planitud y el grosor de la superficie de la oblea.Prolongar aún más el tiempo de CMP posterior, incluso a más de 2 a 3 horas,Reducir significativamente la capacidad general de producción y la eficiencia de fabricación.

Pulido CMP: el punto de control final para el rendimiento y la confiabilidad

Si bien el proceso CMP (pulido químico-mecánico) puede mejorar aún más la rugosidad superficial y la SSD, un pulido excesivamente profundo o irregular durante la fase inicial puede hacer que el proceso CMP sea más complejo y arriesgado. Especialmente para materiales como el SiC, el CMP requiere un control preciso de la velocidad de reacción química y la fuerza mecánica para formar y eliminar eficazmente una capa de óxido soluble. De lo contrario, es imposible lograr un pulido espejo sin daños.

Estos daños de procesamiento aparentemente menores pueden en realidad afectar seriamente el rendimiento eléctrico central del componente, como por ejemplo:

• La movilidad de los transportistas disminuye
• Aumento anormal de la corriente de fuga
• Retraso en la conmutación de componentes o estabilidad térmica insuficiente
• Problemas de fiabilidad o incluso fallos después del envasado.

Además, los defectos de superficie y del SSD también tendrán una reacción en cadena en procesos posteriores, como el grabado, la deposición de película fina, la metalización y el empaquetado, lo que conducirá directamente a una disminución en el rendimiento de toda la oblea.

Por lo tanto, para los semiconductores compuestos, el pulido CMP no es solo un paso del proceso para la nivelación del material; también es una tecnología crucial que determina la estabilidad eléctrica del dispositivo y el rendimiento de producción. Solo mediante lodos de pulido, almohadillas de pulido, reavivadores CMP especialmente diseñados y parámetros de procesamiento precisos, se puede equilibrar la tasa de remoción de material, la calidad de la superficie y el control de daños, garantizando que la superficie de la almohadilla de pulido mantenga una planitud y una fuerza de corte óptimas durante largos procesos de fabricación, liberando así el potencial de rendimiento inherente del material.

¿Cómo puede la tecnología de rectificado y pulido superar los desafíos “duros” de los semiconductores compuestos?

Con la creciente prevalencia de la tecnología de semiconductores compuestos, especialmente con el avance de materiales de alta dureza como SiC y GaN hacia obleas de 8 pulgadas, las tecnologías tradicionales de rectificado y pulido de obleas se enfrentan a graves desafíos. Para abordar estos materiales con propiedades físicas extremas, Hongwei Precision ofrece soluciones integrales de rectificado y pulido, centrándose en múltiples áreas Consumibles, Control de Procesos y Diseño Mecánico, ayudando a la industria a superar los obstáculos y lograr una calidad de proceso estable y un alto rendimiento.

Etapa de molienda: control estable desde molienda gruesa hasta molienda fina

Para materiales extremadamente duros y quebradizos, como el SiC, la dureza de Mohs es de 9,2 a 9,6.Las herramientas de rectificado tradicionales a menudo enfrentan problemas como tiempo de procesamiento prolongado, SSD demasiado profundo, espesor desigual y daños graves en la superficie etc.

Para abordar este desafío, Hongway ofrece muelas abrasivas y almohadillas abrasivas de alto rendimiento para lograr un control estable desde el pulido grueso y fino hasta el adelgazamiento:

• Muelas abrasivas específicas para obleas: con alta dureza y alta resistencia al desgaste, pueden eliminar material rápidamente al mismo tiempo que inhiben las microfisuras y reducen los daños superficiales y subterráneos.
• Almohadillas de pulido Hongway: mejoran la estabilidad de la distribución de la presión y la planitud de la almohadilla, lo que garantiza la deformación de la oblea durante el pulido y controla la variación de espesor (TTV) y la deformación (WARP).
• Revestimiento CMP: Durante el proceso CMP, el revestimiento utiliza diamantes u otras partículas de alta dureza para revestir con precisión la almohadilla de pulido, eliminando residuos y depósitos químicos, restaurando la rugosidad de la superficie y evitando el vidriado causado por el uso a largo plazo que afecta la eficiencia de eliminación.

Además, el fluido de pulido de diamante de grado 65 nanómetros de Hongway fluido de pulido de diamante de grado nanómetros,Especialmente diseñado para materiales de alta dureza, con modificación de la estructura superficial y partículas esféricas de diamante.Además reduce los arañazos y la tensión residual,Reducir la carga de CMP posterior.

Pulido CMP: Colaboración mecanizada para lograr superficies ultraplanas y sin daños

La planitud de la superficie y el control de defectos de los semiconductores compuestos son cruciales para el rendimiento del dispositivo.Esto hace que el CMP (pulido químico-mecánico) sea el proceso clave de todo el flujo de procesamiento.Acer logra un procesamiento de calidad espejo de semiconductores compuestos con un diseño de consumibles de pulido y tecnología de preparación altamente integrados:

• Almohadilla de pulido CMP de cinco capas: en comparación con las almohadillas de pulido tradicionales, el innovador material de almohadilla de cinco capas de Hongway tiene excelentes capacidades de rigidez, amortiguación y regulación de presión dinámica, controlando eficazmente la tasa de remoción y la uniformidad de la superficie, y admitiendo diferentes materiales y tipos de lechada de pulido (como CeO₂, Al₂O₃, diamante, etc.).
• Diseño de textura de microporos y ranuras: mejora la fluidez del líquido de pulido y la eficiencia de descarga de burbujas, reduciendo el riesgo de fricción seca y rayones.
• Larga vida útil y control de deformación: incluso bajo carga elevada y funcionamiento prolongado, mantiene una presión estable y un efecto de pulido uniforme, mejorando la consistencia del proceso y extendiendo el ciclo de reemplazo.
• Rectificador CMP: Utiliza diamante o partículas de alta dureza para rectificar con precisión la almohadilla de pulido, eliminando residuos y depósitos para evitar que el vidriado afecte la eficiencia. Para materiales como SiC y GaN, mantiene una fuerza de corte y una distribución de fluido estables, prolongando la vida útil de los consumibles y mejorando la consistencia.

Pulido CMP: Colaboración mecanizada para lograr superficies ultraplanas y sin daños

En semiconductores compuestos CMP, el grabado químico y la capacidad de eliminación selectiva de materiales determinan la eficiencia del pulido y la calidad final de la superficie. Hongway ofrece fórmulas exclusivas para diversos materiales:

• Fluido de pulido de diamante: Diseñado específicamente para SiC y GaN, incorpora optimización de la microestructura superficial y partículas esféricas para reducir eficazmente los arañazos de procesamiento y los SSD, logrando un pulido posterior sin daños y mejorando la disipación de calor y la fiabilidad de los dispositivos de potencia.
  (Además del diamante esférico, también existen otras opciones de fluido de pulido de diamante de proceso para resolver eficazmente diversos problemas de pulido).
• Líquido de pulido de alúmina: adecuado para la planarización de capas metálicas y a base de silicio, teniendo en cuenta la alta tasa de eliminación y el bajo valor Ra.
• Lodo de pulido de óxido de cerio y dióxido de silicio: demuestra alta selectividad y baja defectuosidad en estructuras de capas STI y Low-K, y es particularmente adecuado para estructuras multicapa y procesos lógicos avanzados.

El fluido de pulido Hongway está completamente diseñado con partículas a escala nanométrica, lo que proporciona una solución de aplicación completa, desde el pulido grueso hasta el pulido fino.

Cuando se trata de materiales semiconductores compuestos de alta dureza, el esmerilado y el pulido ya no son simplemente procesos de eliminación física; ahora son Tecnología de ingeniería de dominio cruzado que integra ciencia de materiales, mecanismos químicos y precisión mecánica. Hongway, comenzando desde la esencia de los materiales, integra consumibles de vanguardia como lodo de diamante, almohadillas de pulido CMP, muelas de esmerilado especializadas y cuchillas de corte para brindar a la industria soluciones de proceso eficientes y de baja defectuosidad, acelerando la producción en masa de semiconductores compuestos en dispositivos de potencia, comunicaciones de RF y empaquetado avanzado.

Lograr un alto rendimiento: el impacto directo de la tecnología de pulido en el rendimiento de los componentes

En la fabricación de dispositivos semiconductores compuestos, la precisión y la estabilidad de la tecnología de pulido no solo son clave para el control del proceso, sino que también determinan directamente el rendimiento eléctrico final del dispositivo y el rendimiento del producto. Los consumibles de pulido y rectificado de alto rendimiento que ofrece Acer pueden mejorar eficazmente el rendimiento del dispositivo en múltiples aspectos:

• Reducir la rugosidad superficial mejora la movilidad electrónica y la velocidad de conmutación: La planitud de la superficie influye significativamente en la movilidad electrónica de los dispositivos semiconductores compuestos. El fluido de pulido de diamante de Hongwei utiliza partículas esféricas de diamante y tecnología de modificación de superficies para reducir significativamente los arañazos y la rugosidad microscópica, minimizando eficazmente la dispersión de portadores y mejorando la eficiencia del flujo de electrones dentro del material. Esto permite velocidades de conmutación más rápidas y una menor resistencia de encendido, lo cual es especialmente crítico para aplicaciones de alta potencia y alta frecuencia.
• La eliminación de los daños subsuperficiales garantiza la estabilidad eléctrica y una alta tensión de ruptura: Los procesos de rectificado tradicionales o de pulido deficiente pueden formar fácilmente capas fracturadas o puntos de concentración de tensiones en la superficie de la oblea, lo que provoca defectos reticulares que afectan aún más la calidad de la unión PN. El sistema de lodo y almohadillas de pulido de Hongwei controla con precisión la velocidad de eliminación de material, logrando un pulido sin daños, eliminando eficazmente los daños subsuperficiales y preservando la integridad de la estructura cristalina. Esto no solo ayuda a aumentar la tensión de ruptura del dispositivo, sino que también mejora la fiabilidad y la estabilidad a largo plazo.
• Gestión térmica mejorada para un funcionamiento de alta potencia: Los componentes semiconductores compuestos se utilizan a menudo en entornos de alto voltaje y alta temperatura, y una buena gestión térmica es crucial para un funcionamiento estable. Las soluciones de pulido posterior y de diamante de Acer producen una superficie extremadamente plana y poco dañada, lo que reduce la resistencia térmica y facilita una rápida transferencia de calor al disipador. Esto es crucial para mejorar la disipación térmica y la vida útil de componentes de potencia como SiC y GaN.
• Mejore el rendimiento del proceso y la eficiencia general de la producción: La calidad estable del pulido reduce significativamente la densidad de defectos en la superficie de la oblea. La suspensión de pulido altamente estable de Hongwei y el diseño de la almohadilla de pulido de larga duración garantizan un rendimiento uniforme entre obleas, incluso en entornos de producción en masa con alta carga, lo que mejora significativamente el rendimiento del proceso. Esto también reduce el retrabajo y los desechos, lo que disminuye los costos generales de fabricación y ayuda a los clientes a mantener envíos estables en un entorno de alta competencia.

Más información sobre los consumibles de pulido y rectificado de diamantes Hongway

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• Serie de líquidos para pulir diamantes nano de Hongway
• Almohadillas de pulido y rectificado de obleas de precisión Hongway
• Muela de rectificado de superficies de obleas Hongway
• Muela abrasiva para chaflanes de obleas de silicio Hongway
• Cuchillo rebanador de obleas electroformadas Hongway
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