Освоение технологии полировки композитных полупроводников: обеспечение высокой производительности электронных компонентов следующего поколения

С быстрым развитием сетей 5G, электромобилей, высокочастотных радаров и передовых оптоэлектронных компонентов традиционные кремниевые материалы постепенно перестают соответствовать требованиям к производительности. Полупроводниковые соединения, такие как карбид кремния (SiC), нитрид галлия (GaN) и арсенид галлия (GaAs), стали ключевыми материалами для электронных компонентов следующего поколения благодаря своей широкой запрещенной зоне, высокой теплопроводности, высокой частоте и высоким мощностным характеристикам. Однако, по сравнению с кремниевыми пластинами,Сложность полировки и обработки поверхности этих высокотвердых материалов значительно возросла, что создает серьезную проблему для достижения эксплуатационных характеристик компонентов и повышения выхода годных изделий при массовом производстве.

Полировка полупроводниковых соединений: почему она является узким местом и ключом к достижению эффективности?

Полупроводниковые материалы, такие как карбид кремния (SiC) и нитрид галлия (GaN), обладают превосходными свойствами, такими как широкая ширина запрещённой зоны, высокая теплопроводность и высокая устойчивость к напряжению, что может значительно повысить производительность устройств. Однако их экстремальные свойства также создают беспрецедентные сложности при их обработке.

Если взять в качестве примера монокристаллический SiC, его твердость по шкале Мооса достигает 9,2–9,6, что близко к алмазу, при этом он очень хрупкий и имеет низкую вязкость разрушения.Он также обладает высокой химической инертностью и чувствительностью к дефектам поверхности.Эти характеристики делают каждый этап обработки, от шлифовки до полировки, чрезвычайно сложным. По мере расширения зоны обработки одновременно возрастает давление на однородность обработки и выход готовой продукции, а сложность обработки также удваивается.

Основные проблемы этапа шлифования

На этапе традиционного механического шлифования для удаления деформированного слоя с поверхности пластины и предварительного выравнивания часто требуется более высокое давление и более крупные абразивные частицы. Однако, из-за высокой твёрдости и низкой вязкости, SiCО чень легко вызвать хрупкое разрушение из-за локальной концентрации напряжений, а затем сформировать глубокий хрупкий слой и подповерхностное повреждение (SSD).Эти SSD не только трудно обнаружить, но и напрямую влияют на точность последующей полировки и надежность компонентов. Кроме того, процесс шлифования занимает много времени и отличается низкой стабильностью, что может привести к неравномерному контролю плоскостности и толщины поверхности пластины.Еще больше продлить время последующего КМП, даже более чем на 2-3 часа,Значительно снизить общую производственную мощность и эффективность производства.

Полировка CMP: финальная проверка производительности и надежности

Хотя процесс ХМП (химико-механической полировки) может дополнительно улучшить шероховатость поверхности и удельную твердость (SSD), чрезмерно глубокие или неравномерные повреждения на начальном этапе полировки могут сделать процесс ХМП более сложным и рискованным. Особенно для таких материалов, как SiC, ХМП требует точного контроля скорости химической реакции и механического усилия для эффективного формирования и удаления растворимого оксидного слоя. В противном случае добиться зеркальной полировки без повреждений невозможно.

Эти, на первый взгляд, незначительные технологические повреждения на самом деле могут серьезно повлиять на основные электрические характеристики компонента, например:

• Мобильность носителей снижается
• Аномальное увеличение тока утечки
• Задержка переключения компонентов или недостаточная термостабильность
• Проблемы с надежностью или даже отказ после упаковки

Кроме того, дефекты твердотельных накопителей и поверхности также будут оказывать цепное воздействие на последующие процессы, такие как травление, нанесение тонких пленок, металлизация и упаковка, что напрямую приведет к снижению выхода годных пластин в целом.

Таким образом, для сложных полупроводников полировка методом ХМП — это не просто этап выравнивания материала; это также критически важный этап, определяющий электрическую стабильность устройства и выход готовой продукции. Только благодаря специально разработанным полировальным суспензиям, полировальным кругам, устройствам для правки методом ХМП и точным параметрам обработки можно добиться сбалансированного соотношения скорости съема материала, качества поверхности и контроля повреждений, гарантируя, что поверхность полировального круга будет сохранять оптимальную плоскостность и силу резания в течение длительных производственных процессов, полностью раскрывая присущую материалу производительность.

Каким образом технология шлифования и полирования может преодолеть «жесткие» проблемы полупроводниковых соединений?

В связи с растущим распространением технологии полупроводниковых соединений, особенно с появлением высокотвёрдых материалов, таких как SiC и GaN, и переходом на пластины размером 8 дюймов, традиционные технологии шлифовки и полировки пластин сталкиваются с серьёзными трудностями. Для обработки материалов с экстремальными физическими свойствами компания Hongwei Precision предлагает комплексные решения для шлифовки и полировки, охватывающие различные области, включая Расходные материалы, управление технологическим процессом и механическое проектирование, помогая отрасли преодолеть узкие места и добиться стабильного качества процесса и высокой производительности.

Стадия помола: стабильный контроль от грубого до тонкого помола

Для чрезвычайно твердых и хрупких материалов, таких как SiC с твердостью по шкале Мооса от 9,2 до 9,6, традиционные шлифовальные инструменты часто сталкиваются с такими проблемами, как длительное время обработки, чрезмерно глубокая твердость, неравномерная толщина и серьезные повреждения поверхности.

Для решения этой проблемы компания Hongwei предлагает высокопроизводительные шлифовальные круги и абразивные накладки, обеспечивающие стабильный контроль от грубого шлифования до тонкого шлифования и утончения:

• Специальные шлифовальные круги для пластин: благодаря высокой твердости и износостойкости они могут быстро удалять материал, предотвращая образование микротрещин и уменьшая поверхностные и подповерхностные повреждения.
• Полировальные подушки Hongway: повышают стабильность распределения давления и плоскостность подушки, гарантируя коробление пластины во время полировки и контролируя изменение толщины (TTV) и коробление (WARP).
• Правящий станок CMP: в процессе CMP правящий станок использует алмазы или другие высокотвердые частицы для точной правки полировальной губки, удаляя загрязнения и химические отложения, восстанавливая шероховатость поверхности и предотвращая засаливание, возникающее при длительном использовании и влияющее на эффективность удаления.

Кроме того, нано-алмазная полировальная жидкость Hongway,Специально разработан для материалов высокой твердости, с модификацией структуры поверхности и сферическими алмазными частицами.Дополнительно уменьшите низкие царапины и остаточное напряжение и уменьшите последующую нагрузку CMP.

Полировка CMP: механизированное взаимодействие для получения ультраплоских и неповрежденных поверхностей

Плоскостность поверхности и контроль дефектов полупроводниковых соединений имеют решающее значение для производительности устройства.Это делает ХМП (химико-механическую полировку) ключевым основным процессом всего потока обработки.

• Пятислойный полировальный круг CMP: по сравнению с традиционными полировальными кругами инновационный пятислойный материал круга Hongwei обладает превосходной жесткостью, амортизацией и возможностями регулирования динамического давления, эффективно контролируя скорость съема и однородность поверхности, а также поддерживает различные материалы и типы полировальных суспензий (например, CeO₂, Al₂O₃, алмаз и т. д.).
• Конструкция текстуры с микропорами и канавками: улучшает текучесть полирующей жидкости и эффективность выхода пузырьков, снижая риск сухого трения и царапин.
• Длительный срок службы и контроль деформации: даже при высоких нагрузках и длительной эксплуатации сохраняется стабильное давление и равномерный эффект полировки, что повышает стабильность процесса и продлевает цикл замены.
• Правочный инструмент CMP: использует алмазные или высокотвёрдые частицы для точной правки полировального круга, удаляя загрязнения и отложения, предотвращая снижение эффективности обработки. Для таких материалов, как SiC и GaN, он обеспечивает стабильное усилие резания и распределение жидкости, продлевая срок службы расходных материалов и улучшая стабильность.

Полировальная суспензия: ключ к химическому травлению и контролю селективности

В технологии химического травления полупроводниковых соединений возможности химического травления и селективного удаления материала определяют эффективность полировки и качество конечной поверхности. Hongwei предлагает эксклюзивные формулы для различных материалов:

• Алмазная полировальная жидкость: разработанная специально для SiC и GaN, она включает в себя оптимизированную микроструктуру поверхности и сферические частицы для эффективного уменьшения царапин и твердотельных накопителей, обеспечивая безопасную полировку обратной стороны, а также улучшая теплоотвод и надежность силовых устройств.
  (Помимо сферических алмазов, доступны и другие варианты алмазной полировальной жидкости для эффективного решения различных задач полировки.)
• Полировальная жидкость на основе оксида алюминия: подходит для выравнивания слоев на основе кремния и металла, учитывая высокую скорость съема и низкое значение Ra.
• Полировальная суспензия на основе оксида церия и диоксида кремния: демонстрирует высокую селективность и низкую дефектность в слоистых структурах STI и Low-K и особенно подходит для многослойных структур и сложных логических процессов.

Полировальная жидкость Hongway полностью разработана с использованием наночастиц, обеспечивая комплексное решение для применения от грубой шлифовки до тонкой полировки.

Когда речь идет о высокотвердых полупроводниковых материалах, шлифовка и полировка уже не являются просто процессом физического удаления.На самом деле, это междисциплинарная инженерная технология, которая объединяет материаловедение, химические механизмы и механическую точность.Исходя из сути материалов, Hongwei интегрирует самые современные расходные материалы, такие как алмазная суспензия, полировальные круги CMP, специальные шлифовальные круги и ножи для резки кубиками, чтобы обеспечить отрасль высокоэффективными технологическими решениями с низким уровнем дефектов, ускоряя массовое производство сложных полупроводниковых соединений в силовых компонентах, радиочастотной связи и современной упаковке.

Достижение высокой производительности: прямое влияние технологий полировки на компоненты производительности

При производстве полупроводниковых приборов точность и стабильность технологии полировки не только играют ключевую роль в управлении процессом, но и напрямую определяют конечные электрические характеристики устройства и выход годной продукции. Высокопроизводительные расходные материалы для шлифовки и полировки, предлагаемые Honway, позволяют эффективно улучшить характеристики устройства по нескольким параметрам:

• Уменьшение шероховатости поверхности повышает подвижность электронов и скорость переключения: плоскостность поверхности существенно влияет на подвижность электронов в полупроводниковых приборах. Алмазная полировальная жидкость Hongwei использует сферические алмазные частицы и технологию модификации поверхности для значительного уменьшения царапин и микроскопической шероховатости поверхности, эффективно минимизируя рассеяние носителей заряда и повышая эффективность потока электронов внутри материала. Это обеспечивает более высокую скорость переключения и снижение сопротивления в открытом состоянии, что особенно важно для мощных и высокочастотных приложений.
• Устранение подповерхностных повреждений обеспечивает электрическую стабильность и высокое пробивное напряжение: традиционная шлифовка или некачественная полировка могут легко привести к образованию трещин или точек концентрации напряжений на поверхности пластины, что приводит к дефектам кристаллической решетки, которые еще больше снижают качество p-n-перехода. Система полировальной пасты и полировальных кругов Hongwei точно контролирует скорость удаления материала, обеспечивая полировку без повреждений, эффективно устраняя подповерхностные повреждения и сохраняя целостность кристаллической структуры. Это не только способствует повышению пробивного напряжения устройства, но и повышает надежность и долговременную стабильность.
• Улучшенное тепловое управление для поддержки работы на высокой мощности: компоненты на основе полупроводниковых соединений часто используются в условиях высокого напряжения и высоких температур, и эффективное тепловое управление критически важно для стабильной работы. Решения Acer для шлифования и полировки с обратной стороны обеспечивают исключительно ровную и малоповреждаемую поверхность, снижая тепловое сопротивление и способствуя быстрой передаче тепла к радиатору. Это критически важно для улучшения теплоотвода и увеличения срока службы силовых компонентов, таких как SiC и GaN.
• Повышение выхода годных и общей эффективности производства: стабильное качество полировки значительно снижает плотность дефектов на поверхности пластины. Высокостабильная полировальная суспензия Hongwei и долговечная конструкция полировальных кругов обеспечивают стабильное качество обработки от пластины к пластине даже в условиях интенсивного массового производства, значительно повышая выход годных. Это также сокращает количество доработок и брака, снижая общие производственные затраты и помогая заказчикам поддерживать стабильные поставки в условиях жесткой конкуренции.

Дополнительная информация о расходных материалах для алмазной шлифовки и полировки Hongway

Чтобы узнать больше о том, как Honway может обеспечить революционные преимущества для ваших процессов производства полупроводников, перейдите по следующей ссылке, чтобы ознакомиться с полным ассортиментом наших расходных материалов для алмазной шлифовки и полировки, а также подробностями технологий:

• Серия полировальных жидкостей Hongway Nano Diamond
• Прецизионные шлифовальные и полировальные круги Hongway
• Круг для шлифования пластинчатой поверхности Hongway
• Шлифовальный круг для снятия фаски с кремниевой пластины Hongway
• Нож для электроформовки пластин Hongway
• Нож для нарезки вафельных упаковок Hongway — мягкий нож
• Нож для нарезки вафельных упаковок Hongway — мягкий нож

Вы также можете напрямую связаться с нашей командой экспертов Hongway, и мы предоставим вам самые профессиональные индивидуальные консультации и решения.

Узнайте больше о связанных темах

1. Алмазная подложка >>>От ювелирных изделий до полупроводников: алмаз играет ключевую роль в следующем поколении теплопроводящих материалов
2. Compound Semiconductor >>>Секретное оружие прецизионного производства полупроводников: алмазные шлифовальные и полировальные расходные материалы, эффективно повышающие выход годных пластин и производительность!
3. Шлифовка и полировка полупроводников>>>Шлифовка и полировка в производстве полупроводников: от выбора материала до расходных материалов, обеспечивающих превосходные процессы
4. Расходные материалы для шлифования и полирования>>>Инновационные расходные материалы для шлифования и полирования: переход полупроводниковой промышленности к более высокой точности
5. Ключ к созданию сверхплоских пластин>>>«Тонкая» наука шлифовки и полировки полупроводников: ключ к созданию сверхплоских пластин
6. Гетерогенная интеграция и усовершенствованная упаковка >>>Взгляд в будущее: как расходные материалы для шлифовки и полировки помогают в гетерогенной интеграции и усовершенствованной упаковке

Что касается измельчения, мы предлагаем индивидуальные настройки и можем регулировать соотношение в соответствии с требованиями обработки для достижения максимальной эффективности.

Если после прочтения текста вы все еще не знаете, как выбрать наиболее подходящий вариант.

Добро пожаловать, свяжитесь с нами, у нас есть кто-то, кто ответит на ваши вопросы.

Если вам нужна индивидуальная расценка, пожалуйста, свяжитесь с нами.

Часы работы службы поддержки клиентов: с понедельника по пятницу с 09:00 до 18:00.

Тел: 07 223 1058

Если у вас есть какие-либо вопросы или вопросы, на которые вы не смогли ответить по телефону, пожалуйста, отправьте мне личное сообщение на Facebook~~

Фейсбук Хоневэй: https://www.facebook.com/honwaygroup

Вас также может заинтересовать…

(Источник первого изображения: Shutterstock)