Abrazando el futuro: cómo los consumibles de rectificado y pulido respaldan la integración heterogénea y el embalaje avanzado - HonWay Materials

En las últimas décadas, la Ley de Moore ha impulsado el rápido crecimiento de la industria de los semiconductores, mejorando continuamente el rendimiento de los chips y reduciendo los costes mediante la miniaturización de los procesos. Sin embargo, a medida que la tecnología se acerca a sus límites físicos, las estrategias tradicionales de miniaturización se enfrentan a obstáculos: las dimensiones de los transistores se acercan a la escala atómica, lo que provoca un aumento drástico de la complejidad y los costes de fabricación.

Para superar este impasse, la industria de los semiconductores ha comenzado a explorar la «integración heterogénea» y el «empaquetado avanzado» como vías alternativas para ampliar la Ley de Moore. Al integrar chips con diversos procesos, materiales y funcionalidades en un solo paquete, estas tecnologías no solo mejoran el rendimiento, sino que también reducen el consumo de energía y disminuyen las dimensiones físicas. Este avance impulsa aplicaciones como la inteligencia artificial, la computación de alto rendimiento y el Internet de las cosas hacia una nueva generación.

Tabla de contenido

Las siete ventajas clave de la integración heterogénea y el encapsulado avanzado

A medida que la Ley de Moore se acerca a sus límites, la escalabilidad tradicional de los procesos ya no puede satisfacer las demandas de la informática de alto rendimiento y la integración multifuncional. Para hacer frente a esta situación, han surgido tecnologías de integración heterogénea y encapsulado avanzado que superan las limitaciones del diseño de un solo chip mediante técnicas de apilamiento de chips, como el encapsulado 2.5D, 3D y a nivel de oblea, lo que permite la innovación a nivel de sistema. Los siguientes siete valores clave revelan la importancia de esta tecnología para el futuro desarrollo de los semiconductores:

Superando las limitaciones de la Ley de Moore: el apilamiento 3D integra múltiples chips, superando el cuello de botella de la miniaturización plana tradicional.
Mejora de la eficiencia computacional: acortamiento de las rutas de señal entre chips para reducir la latencia y aumentar el ancho de banda.
Aumento de la densidad de los chips: Incorporación de más componentes lógicos y de memoria dentro del paquete para soportar el procesamiento de grandes volúmenes de datos.
Reducción del consumo energético: minimizar la distancia de transmisión de las señales eléctricas para reducir el consumo energético y la presión de disipación térmica.
Lograr la integración heterogénea: integrar componentes heterogéneos como CPU, GPU, memoria y sensores en un único módulo.
Reducción del tamaño de los productos: fabricación de dispositivos electrónicos de consumo, como dispositivos portátiles y teléfonos inteligentes, más delgados, ligeros y compactos.
Mejora de la fiabilidad del producto: al perfeccionar la estructura del embalaje y reducir los puntos de conexión, se mejora la estabilidad del sistema.

Evolución tecnológica: la búsqueda de la máxima planitud y precisión

Ya sea en la integración heterogénea o en el encapsulado avanzado, el éxito depende de que la superficie de la oblea y del chip alcance planitud y uniformidad de espesor máximas. Las siguientes tecnologías clave de encapsulado imponen requisitos excepcionalmente estrictos en cuanto al estado de la superficie:

Tecnología	Introducción	Retos del tratamiento de superficies
3D IC	Apile verticalmente los chips e interconecte las capas mediante TSV.	El chip requiere un alto grado de planitud para garantizar la alineación vertical y la conductividad del contacto.
Chiplet/Microchip	Varios chips pequeños se empaquetan uno al lado del otro en un único módulo.	Se requiere una consistencia extrema en el grosor de las obleas para evitar la deformación del paquete o fallos en las conexiones.
Fan-Out (Tipo fan-out)	La tecnología de recableado mejora la densidad de E/S y se emplea habitualmente en el encapsulado de SoC para dispositivos móviles.	Se exigen altos requisitos en cuanto a la planitud de los bordes de los chips y las capas de redistribución, lo que afecta a la formación de los circuitos y a la calidad del encapsulado.
CoWoS / InFO	Empaquetado avanzado 2.5D/3D para procesadores AI/HPC	La interfaz entre la oblea y el interposer debe estar libre de defectos y pulida con precisión hasta alcanzar el espesor deseado.
TSV（Through-Silicon Via）	En el proceso de fabricación de TSV, primero se deben abrir orificios en la oblea de silicio, seguidos de la deposición y el relleno de cobre. A continuación, se eliminan las capas sobrantes de metal y silicio mediante planarización químico-mecánica (CMP) para garantizar la continuidad eléctrica completa y la planitud de la superficie.	Para garantizar la calidad de la conductividad de los orificios pasantes, el proceso TSV CMP debe lograr un equilibrio perfecto entre una alta relación de selectividad, una gran uniformidad y un daño mínimo.

CoWoS:Chip on Wafer on Substrate

¿Qué es una vía a través del silicio (TSV)?

En la búsqueda incesante de encapsulados de alta velocidad y alta densidad para la informática de alto rendimiento, los teléfonos inteligentes y los chips de IA, la tecnología Through-Silicon Via (TSV) se ha convertido en un proceso fundamental para la realización de circuitos integrados 3D. Mediante el empleo de vías conductoras verticales, la tecnología TSV supera las limitaciones de E/S de los encapsulados tradicionales, reduciendo significativamente el espacio entre chips y las rutas de transmisión de señales. Esto mejora el rendimiento eléctrico y reduce el consumo de energía.

El proceso TSV comprende varios pasos de alta precisión:

Deposite dióxido de silicio (SiO₂) y fotorresina sobre la superficie de la oblea de silicio.
Las estructuras de orificios pasantes con una profundidad y un diámetro específicos se forman mediante técnicas de grabado.
Depositar capas dieléctricas, capas barrera y capas de semillas mediante deposición química en fase vapor (CVD) o deposición de capas atómicas (ALD).
Posteriormente, se introducen materiales altamente conductores, como el cobre, y se procede a una planarización químico-mecánica (CMP) para eliminar el exceso de capas metálicas, con lo que se consigue un acabado superficial liso.
Por último, la capa de silicio sobrante se elimina una vez más mediante CMP, dejando al descubierto la vía completa para lograr interconexiones verticales entre las múltiples capas del chip.

El proceso TSV no solo exige una precisión excepcional en los pasos de fotolitografía, recubrimiento y relleno de vías, sino que también impone especificaciones estrictas en cuanto al rectificado posterior, el pulido, la planitud de la superficie y el control de los residuos metálicos. Para garantizar la calidad de la conductividad de los orificios pasantes, los procesos TSV CMP deben lograr un equilibrio perfecto entre alta selectividad, alta uniformidad y daño mínimo. En consecuencia, esto impone mayores exigencias a los consumibles utilizados en las etapas de rectificado y pulido.

Consumibles para rectificado y pulido: la fuerza motriz invisible detrás de la integración heterogénea y el embalaje avanzado.

En las operaciones de procesamiento y encapsulado de obleas, el rectificado y el pulido no son meros procesos de eliminación de material, sino más bien pasos fundamentales que determinan la calidad, el rendimiento y el rendimiento del encapsulado. Desde el rectificado posterior, pasando por la fabricación de vías a través del silicio (TSV), hasta los procesos de capa de redistribución, la selección de consumibles afecta directamente a la integridad de la microestructura y al control dimensional.

Aplicaciones y valor clave de los consumibles

Líquido abrasivo Hongwei Diamond: una herramienta excepcional para el mecanizado de materiales de alta dureza, como SiC y GaN, que ofrece una alta eficiencia y características de bajo rayado.
Almohadillas y pasta abrasiva CMP: Se emplean para la planarización de la superficie de las obleas o entre capas, controlando los valores Ra y la contaminación de partículas en la superficie.
Muelas abrasivas y almohadillas de apoyo para obleas: Diseñadas para el adelgazamiento y el mecanizado en bruto de obleas, priorizando la distribución uniforme de la presión y la estabilidad.
Serie de herramientas de corte de obleas Hongwei: Diseñada específicamente para obleas semiconductoras, sustratos de embalaje y otros materiales frágiles, esta gama incluye cuchillas electroformadas de alta precisión, cuchillas duras estables y resistentes al desgaste, y cuchillas blandas de alta velocidad y larga duración. Satisface de manera integral las demandas de alta eficiencia y rendimiento en los procesos de corte de obleas y embalaje final.

Solución innovadora para consumibles: superación de los cuellos de botella en el pulido y esmerilado en el embalaje avanzado

A medida que se aceleran los procesos de integración heterogénea y encapsulado avanzado, los retos a los que se enfrentan las obleas durante etapas críticas como el esmerilado grueso, el esmerilado fino y la planarización químico-mecánica (CMP) son cada vez más graves. Hongwei Precision entiende que cada micra del proceso es fundamental. Adaptando soluciones a las diversas propiedades de los materiales y requisitos de los procesos, hemos desarrollado una línea completa y altamente eficiente de consumibles para rectificado y pulido. Esto permite a nuestros clientes lograr mayores rendimientos y una producción más estable en tecnologías de encapsulado avanzadas.

Tecnología de fluidos de rectificado de grado nano Hongwei: Formulaciones precisas para diversos materiales.

Los fluidos de rectificado de Hongwei emplean tecnología avanzada de partículas a nanoescala, ofreciendo formulaciones especializadas y opciones de tamaño de partícula para diversos materiales con el fin de lograr resultados óptimos en diferentes características superficiales:

Proyecto	STI、Capa dieléctrica de baja constante dieléctrica	silicio(Si)	Carburo de silicio(SiC)
Consumibles de molienda	óxido de cerio	Óxido de aluminio, dióxido de silicio, pasta/polvo abrasivo	Líquido/pasta abrasiva de diamante
El rectificado lleva mucho tiempo.		De 20 a 30 minutos	De 60 a 120 minutos
Índice de siniestralidad		<1%	≧5~10%

Fluido de pulido con diamante: El fluido de pulido con diamante de Hongwei, diseñado específicamente para materiales de alta dureza como SiC y GaN, emplea tecnología de modificación de la microestructura superficial. Incorpora diversas estructuras, entre ellas partículas esféricas de diamante, lo que reduce eficazmente los arañazos y la tensión superficial durante el proceso de rectificado, mejorando así la resistencia al daño de la superficie de la pieza de trabajo. Esta tecnología logra un daño subsuperficial excepcionalmente bajo durante la etapa de rectificado posterior, lo que proporciona una sólida garantía para la gestión térmica y la fiabilidad en componentes de alta potencia.
Líquido abrasivo de óxido de aluminio: trata eficazmente tanto capas metálicas como sustratos de silicio, equilibrando la velocidad de eliminación de material con la planitud de la superficie, adecuado para procesos de apilamiento multicapa.
Solución de pulido con óxido de cerio: Demuestra una excelente selectividad y bajas tasas de defectos en materiales STI y low-k, adecuada para la planarización entre capas en estructuras complejas.
Líquido abrasivo de dióxido de silicio: estable y altamente uniforme, proporciona una solución de pulido fino ideal para procesos avanzados de lógica y memoria.

Tres ventajas distintivas：

Alta estabilidad: resistente a la sedimentación y la cristalización, lo que reduce eficazmente el riesgo de anomalías en el proceso.
Respetuoso con el medio ambiente y fácil de manejar: diseño de tratamiento de baja toxicidad y respetuoso con los residuos líquidos, en consonancia con las tendencias de fabricación ecológica.
Diseño anticontaminación: el bajo nivel de residuos de partículas, burbujas y contaminación superficial garantiza una tasa de defectos mínima.

Innovación en almohadillas pulidoras Hongwei: estructura de cinco capas para una mejora integral del rendimiento del pulido y pulido con medios abrasivos (CMP).

A medida que los procesos avanzados de semiconductores imponen requisitos cada vez más estrictos en cuanto a la calidad de la superficie, el rendimiento de las almohadillas de pulido, un consumible fundamental en el proceso de planarización químico-mecánica (CMP), influye directamente en la rugosidad de la superficie de las obleas, las tasas de eliminación de material y la estabilidad general del proceso. Las almohadillas de pulido y rectificado de obleas de alto rendimiento de Hongwei Precision, que integran una innovadora ciencia de los materiales con un diseño microestructural, ofrecen soluciones CMP más eficientes y rentables para la industria.

Avance en la ciencia de los materiales: la estructura de cinco capas logra la integración funcional. Las almohadillas de pulido Hongwei emplean un diseño único de estructura compuesta de cinco capas. En comparación con las almohadillas de pulido tradicionales de una o tres capas, esto no solo mejora la resistencia mecánica y las capacidades de control de la deformación, sino que también proporciona un soporte preciso y una respuesta de interfaz adaptada a las diferentes etapas del proceso. Cada capa cumple funciones distintas: desde el control rígido del sustrato portador, hasta el ajuste del módulo de elasticidad y el coeficiente de fricción en la capa de contacto, pasando por la capacidad de regulación dinámica de la presión de la capa superficial. Cada capa se somete a un meticuloso diseño y optimización de materiales para garantizar una alta compatibilidad con diversas pastas de pulido (como SiO₂, CeO₂, Al₂O₃, diamante, etc.), lo que mejora las tasas de eliminación y la uniformidad de la superficie.

Diseño de microestructura: permite un flujo más suave de la pasta y la expulsión de burbujas. La superficie de las almohadillas de pulido Hongwei presenta un diseño altamente ingeniado con una estructura microporosa de alta densidad y una textura de ranuras optimizada. Esto garantiza una distribución uniforme de la pasta de pulido durante el proceso, lo que evita la acumulación localizada y la fricción en seco. También guía eficazmente la expulsión de burbujas, lo que reduce el riesgo de microarañazos y defectos en la superficie.

Mayor vida útil y estabilidad del proceso: las almohadillas de pulido Hongwei presentan una excelente resistencia al desgaste y retención de la forma. Incluso en condiciones de carga elevada prolongada, mantienen una distribución de presión y un rendimiento de rectificado estables, lo que prolonga significativamente la vida útil del material de la almohadilla. Los ciclos de sustitución prolongados no solo reducen los costes de material, sino que también minimizan la frecuencia de las paradas y los riesgos de variación del proceso, lo que mejora las tasas de utilización generales de la línea de producción y el rendimiento.

Este diseño previene eficazmente la fricción en seco, el desgaste localizado y los microarañazos, y es compatible con diversos fluidos abrasivos, como el óxido de cerio, el óxido de aluminio y el diamante.su resistencia al desgaste y su mayor vida útil no solo mejora la estabilidad del proceso, sino que también contribuye a reducir los costes de producción y a minimizar los riesgos de tiempo de inactividad.

Serie de muelas abrasivas de precisión Hongwei: soluciones eficientes para diversos materiales de obleas

Para cumplir con los estrictos requisitos de rugosidad y calidad superficial en las diferentes etapas del procesamiento de obleas, Hongwei ofrece una amplia gama de muelas abrasivas especializadas adaptadas a materiales y aplicaciones específicos:

Muela abrasiva para biselar obleas de silicio
Se utiliza para biselar los bordes de las obleas y elimina eficazmente las rebabas y las microfisuras tras el corte, lo que garantiza unos bordes lisos y sin daños. Esto reduce el riesgo de rotura de las obleas causado por microfisuras en procesos posteriores y mejora el rendimiento general.
Muelas abrasivas para superficies de obleas
Utilizadas en el proceso de planarización de obleas de silicio, las muelas abrasivas Hongwei logran un equilibrio ideal entre altas tasas de eliminación y baja rugosidad superficial. Contribuyen a alcanzar una alta planaridad (control de TTV y deformación) y bajos valores Ra, lo que las convierte en una base indispensable para procesos avanzados de encapsulado y de alta gama.
Muelas abrasivas especializadas para semiconductores compuestos
En respuesta a la aplicación cada vez más extendida de materiales semiconductores compuestos ultraduros y frágiles, como el SiC y el GaN, Hongwei ha desarrollado una fórmula especializada para muelas abrasivas de alta dureza y alta resistencia al desgaste. Esto permite un desbaste rápido y eficiente, al tiempo que se minimizan las microfisuras superficiales y los daños en el material, lo que respalda los requisitos de mecanizado de alto rendimiento para componentes de potencia y RF.

Serie de herramientas para cortar obleas Hongwei: soluciones de ingeniería de precisión para un corte eficiente en diversos materiales.

Para satisfacer las exigencias de corte de alta precisión y estabilidad de diversos materiales duros y frágiles en los procesos de encapsulado y back-end de semiconductores, Hongwei ofrece una gama de herramientas de corte especializadas adaptadas a diferentes materiales y escenarios de aplicación, lo que garantiza tanto la calidad del procesamiento como la eficiencia de la fabricación:

Cuchilla para corte eléctrico de obleas
Adecuada para obleas de silicio, obleas de óxido y materiales compuestos para obleas, como SiC, GaAs y GaP. Cuenta con un corte ultraestrecho y una alta precisión de mecanizado, lo que reduce eficazmente las pérdidas por corte y mejora la calidad del troquel. Se utiliza ampliamente en procesos de corte de obleas y fabricación de componentes de precisión.
Herramienta de grabado para embalaje de obleas – Cuchilla dura
Fabricada con materiales altamente resistentes al desgaste y con una estructura de cuchilla estable, esta herramienta controla eficazmente la altura del escalón lateral del chip y la precisión dimensional. Adecuada para materiales frágiles como sustratos cerámicos LED, sustratos de embalaje de semiconductores, PZT y TGG, es una herramienta fiable para lograr un alto rendimiento en los procesos de embalaje.
Cuchilla de grabado para embalaje de obleas – Cuchilla blanda
Con la doble ventaja de un corte de alta velocidad (hasta 200 mm/s) y una vida útil prolongada (más de 7000 m), esta cuchilla es especialmente adecuada para los requisitos de producción de gran volumen de PCB, EMC, sustratos de chips LED y materiales como LTCC, PZT y TGG. Mejora la eficiencia de corte y la estabilidad de la producción.

Practicando el futuro: las contribuciones de Hongwei Technology a la integración heterogénea y el embalaje avanzado

Ante los procesos de fabricación de semiconductores cada vez más complejos, Hongwei Technology no solo suministra consumibles, sino que también ofrece soluciones integrales. Nuestra estrategia abarca:

Inversión en I+D con visión de futuro: Hongwei colabora activamente con cadenas de suministro de procesos avanzados para introducir formulaciones personalizadas y tecnología de control de partículas a nanoescala.
Capacidad de adaptación precisa de materiales: para abordar estructuras complejas de apilamiento multicapa y la integración de materiales heterogéneos, Hongwei ofrece consumibles con altos índices de selectividad y bajos niveles de defectos.
Evidencia de éxito: Nuestro fluido de pulido de diamantes se ha aplicado con éxito en la etapa de adelgazamiento de obleas de materiales superduros, logrando estándares de rugosidad superficial y control de puntos finales líderes en la industria.
Enfoque de fabricación sostenible: todos los productos utilizan fórmulas de baja toxicidad y fáciles de limpiar, en consonancia con las tendencias de fabricación ecológica y reduciendo los costes de tratamiento medioambiental de los clientes.

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Consulta gratuita y evaluación del proyecto: Nuestros especialistas en consumibles industriales Hongwei Diamond le asesoran sobre los productos y realizan evaluaciones profesionales adaptadas a sus requisitos de fabricación específicos, colaborando con usted para identificar las soluciones óptimas de rectificado y pulido.
Diseño de soluciones personalizadas: tanto si se enfrenta a retos con obleas de silicio como con semiconductores compuestos (SiC, GaN, GaAs), podemos adaptar soluciones de rectificado y pulido de semiconductores para satisfacer con precisión sus necesidades.
Materiales avanzados y validación del rendimiento:
Suministramos consumibles líderes en el sector, entre los que se incluyen pasta de pulido de diamante, discos de diamante, muelas de precisión y ayudamos con la implementación de procesos y la validación del rendimiento,
lo que garantiza que sus productos alcancen el alto rendimiento esperado y un rendimiento excepcional.
Hongwei cuenta con capacidades de suministro estables, garantía de calidad, servicio posventa y asistencia para la personalización, lo que nos permite ofrecerle una calidad de producto constante.

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