Nắm vững công nghệ đánh bóng bán dẫn hợp chất: Đạt được hiệu suất cao cho các linh kiện điện tử thế hệ mới

Với sự phát triển nhanh chóng của 5G, xe điện, radar tần số cao và các thành phần quang điện tiên tiến, vật liệu silicon truyền thống ngày càng khó đáp ứng yêu cầu về hiệu suất. Các chất bán dẫn hợp chất như silicon carbide (SiC), gallium nitride (GaN) và gallium arsenide (GaAs), nhờ có các đặc tính như khoảng cách năng lượng cao, dẫn nhiệt cao, tần số cao và công suất cao, đã trở thành vật liệu quan trọng cho các thành phần điện tử thế hệ mới. Tuy nhiên, so với tấm silicon, việc đánh bóng và xử lý bề mặt của các vật liệu có độ cứng cao này khó khăn hơn nhiều, trở thành thách thức lớn đối với việc thực hiện hiệu suất của linh kiện và nâng cao năng suất sản xuất hàng loạt.

Mài bóng bán dẫn hợp chất: Tại sao là nút thắt và chìa khóa để đạt được hiệu suất?

Các vật liệu bán dẫn hợp chất như silicon carbide (SiC) và gallium nitride (GaN), mặc dù có các đặc tính ưu việt như khoảng cách năng lượng cao, độ dẫn nhiệt cao và khả năng chịu điện áp cao, có thể nâng cao đáng kể hiệu suất của các linh kiện, nhưng do tính chất vật liệu cực đoan của chúng, quá trình gia công phải đối mặt với những thách thức chưa từng có.

Lấy ví dụ về SiC đơn tinh thể, độ cứng Mohs của nó lên tới 9,2~9,6, gần bằng kim cương, có độ giòn cao và độ bền gãy thấp, đồng thời còn có tính trơ hóa học cao và nhạy cảm với khuyết tật bề mặt. Những đặc tính này khiến cho mỗi giai đoạn từ mài đến đánh bóng trở nên đặc biệt khó khăn, diện tích gia công mở rộng, áp lực về tính đồng đều và tỷ lệ thành phẩm gia công tăng lên đồng thời, độ khó gia công cũng tăng gấp đôi.

Thách thức cốt lõi trong giai đoạn nghiền

Trong giai đoạn mài cơ học truyền thống, để loại bỏ lớp biến dạng trên bề mặt wafer và thực hiện quá trình làm phẳng ban đầu, thường cần áp dụng áp lực cao và hạt mài thô. Tuy nhiên, do độ cứng cao và độ dẻo thấp, SiC rất dễ bị nứt vỡ do tập trung ứng suất cục bộ, dẫn đến hình thành lớp nứt vỡ sâu và tổn thương dưới bề mặt (Subsurface Damage, SSD). SSD không chỉ khó phát hiện mà còn ảnh hưởng trực tiếp đến độ chính xác của quá trình đánh bóng tiếp theo và độ tin cậy của linh kiện. Ngoài ra, quá trình mài có thời gian dài, độ ổn định kém, dễ gây ra sự không đồng đều về độ phẳng và độ dày bề mặt wafer, làm kéo dài thời gian CMP tiếp theo, thậm chí lên đến 2-3 giờ, làm giảm đáng kể năng suất tổng thể và hiệu quả sản xuất.

Thách thức cốt lõi trong giai đoạn nghiền

Quá trình CMP (Chemical Mechanical Polishing) có thể cải thiện thêm độ nhám bề mặt và SSD, nhưng nếu quá trình mài trước đó gây hư hỏng quá sâu hoặc không đồng đều, quá trình CMP sẽ trở nên thách thức và rủi ro hơn. Đặc biệt đối với các vật liệu như SiC, CMP phải điều chỉnh chính xác tốc độ phản ứng hóa học và lực cơ học để có thể hình thành và loại bỏ lớp oxit hòa tan một cách hiệu quả, nếu không sẽ không thể đạt được độ bóng gương mà không gây hư hỏng.

Những hư hỏng nhỏ trong quá trình gia công này thực tế có thể ảnh hưởng nghiêm trọng đến hiệu suất điện tử cốt lõi của linh kiện, ví dụ:

• Tỷ lệ di chuyển của con cái giảm
• Dòng rò tăng bất thường
• Sự chậm trễ của công tắc linh kiện hoặc tính ổn định nhiệt không đủ
• Sau khi đóng gói, xuất hiện vấn đề về độ tin cậy hoặc thậm chí hỏng hóc.

Ngoài ra, SSD và các khuyết tật bề mặt cũng có thể gây ra tác động dây chuyền đến các quy trình tiếp theo như khắc, lắng đọng màng mỏng, kim loại hóa và đóng gói, dẫn đến giảm tỷ lệ thành phẩm của toàn bộ tấm wafer.

Do đó, đối với chất bán dẫn hợp chất, quá trình mài CMP không chỉ là bước gia công làm phẳng vật liệu mà còn là công nghệ then chốt quyết định tính ổn định điện và tỷ lệ sản xuất của linh kiện. Chỉ thông qua việc sử dụng dung dịch mài, đệm mài, bộ điều chỉnh CMP và các thông số gia công chính xác được thiết kế riêng, mới có thể cân bằng giữa tốc độ loại bỏ vật liệu, chất lượng bề mặt và kiểm soát hư hỏng, đồng thời đảm bảo bề mặt đệm mài duy trì độ phẳng và lực cắt tối ưu trong quá trình gia công kéo dài, từ đó thực sự phát huy tiềm năng hiệu suất vốn có của vật liệu.

Công nghệ mài và đánh bóng làm thế nào để vượt qua thách thức “cứng” của chất bán dẫn hợp chất?

Trong bối cảnh công nghệ bán dẫn hợp chất ngày càng phổ biến, đặc biệt là các vật liệu có độ cứng cao như SiC, GaN đang dần chuyển sang tiêu chuẩn 8 inch, công nghệ mài và đánh bóng wafer truyền thống đang phải đối mặt với những thách thức nghiêm trọng. Đối với các vật liệu có tính chất vật lý cực đoan này, Hong Wei Precision đã tiếp cận từ nhiều khía cạnh như vật liệu tiêu hao, kiểm soát quy trình và thiết kế cơ cấu, cung cấp giải pháp mài và đánh bóng toàn diện, giúp ngành công nghiệp vượt qua khó khăn, đạt được chất lượng quy trình ổn định và tỷ lệ sản xuất cao.

Giai đoạn mài: Kiểm soát ổn định từ mài thô đến mài tinh

Đối với các vật liệu có độ cứng và độ giòn cao, chẳng hạn như SiC có độ cứng Mohs từ 9,2 đến 9,6, các công cụ mài truyền thống thường gặp phải các vấn đề như thời gian gia công lâu, độ sâu SSD quá lớn, độ dày không đều và hư hỏng bề mặt nghiêm trọng.

Để đối phó với thách thức này, Hongwei cung cấp các loại đĩa mài và vật liệu mài có hiệu suất cao, giúp kiểm soát ổn định quá trình từ mài thô, mài tinh đến mài mỏng:

• Đĩa mài chuyên dụng cho wafer: Có công thức có độ cứng cao và khả năng chống mài mòn cao, có thể loại bỏ vật liệu nhanh chóng đồng thời ức chế sự hình thành vết nứt nhỏ, giảm thiểu tổn thương bề mặt và dưới bề mặt.
• Đệm mài Hongwei: Nâng cao độ ổn định phân bố áp lực và độ phẳng của đĩa, đảm bảo wafer không bị cong vênh trong quá trình mài, kiểm soát độ biến thiên độ dày (TTV) và độ cong vênh (WARP).
• CMP Trimmer: Trong quá trình CMP, trimmer sử dụng kim cương hoặc các hạt có độ cứng cao khác để thực hiện việc mài mòn chính xác trên đệm mài, loại bỏ các mảnh vụn và cặn hóa học, khôi phục độ nhám bề mặt, tránh tình trạng bề mặt trở nên quá mịn (Glazing) do sử dụng lâu dài, từ đó ảnh hưởng đến hiệu suất loại bỏ.

Ngoài ra, dung dịch mài kim cương nano của Hongwei được thiết kế đặc biệt cho vật liệu có độ cứng cao, tích hợp công nghệ cải tiến cấu trúc bề mặt và hạt kim cương hình cầu, giúp giảm thiểu vết xước và ứng suất dư, từ đó giảm bớt gánh nặng cho quá trình CMP sau đó.

CMP đánh bóng: Hợp tác cơ khí, đạt được bề mặt siêu phẳng và không bị hư hại.

Độ phẳng bề mặt và kiểm soát khuyết tật của chất bán dẫn hợp chất đóng vai trò quan trọng đối với hiệu suất của linh kiện, điều này khiến CMP (mài mòn hóa học cơ học) trở thành quy trình sản xuất cốt lõi quan trọng trong toàn bộ quy trình gia công. Với thiết kế vật liệu mài mòn tích hợp cao và công nghệ chỉnh sửa, Hong Wei đã đạt được xử lý bề mặt gương cho chất bán dẫn hợp chất:

• Miếng đệm đánh bóng CMP năm lớp: So với miếng đệm đánh bóng truyền thống, miếng đệm năm lớp được thiết kế sáng tạo của Hongwei có độ cứng, khả năng đệm và điều chỉnh áp lực động tuyệt vời, kiểm soát hiệu quả tốc độ loại bỏ và độ đồng đều bề mặt, hỗ trợ các loại vật liệu và chất lỏng đánh bóng khác nhau (như CeO₂, Al₂O₃, kim cương, v.v.).
• Thiết kế vân lỗ nhỏ và rãnh: Nâng cao tính lưu động của dung dịch mài và hiệu quả thoát bọt khí, giảm thiểu rủi ro ma sát khô và trầy xước.
• Tuổi thọ cao và kiểm soát biến dạng: Ngay cả khi hoạt động trong thời gian dài với tải trọng cao, vẫn duy trì áp suất ổn định và hiệu quả đánh bóng đồng đều, nâng cao tính nhất quán của quy trình sản xuất và kéo dài chu kỳ thay thế.
• CMP mài: Sử dụng kim cương hoặc hạt có độ cứng cao để mài chính xác đệm đánh bóng, loại bỏ các mảnh vụn và cặn lắng, ngăn chặn hiện tượng trơn bóng (Glazing) ảnh hưởng đến hiệu suất; đối với các vật liệu như SiC, GaN, có thể duy trì lực cắt ổn định và phân phối chất lỏng, kéo dài tuổi thọ của vật liệu tiêu hao và nâng cao tính nhất quán.

Dung dịch đánh bóng: Yếu tố then chốt trong quá trình ăn mòn hóa học và kiểm soát chọn lọc

Trong quá trình mài mòn hóa học (CMP) của bán dẫn hợp chất, khả năng ăn mòn hóa học và loại bỏ chọn lọc vật liệu quyết định hiệu quả mài mòn và chất lượng bề mặt cuối cùng. Hongwei cung cấp công thức chuyên biệt cho từng loại vật liệu:

• Dung dịch đánh bóng kim cương: Được thiết kế riêng cho SiC và GaN, tích hợp tối ưu hóa cấu trúc vi mô bề mặt và hạt kim cương hình cầu, giúp giảm hiệu quả vết xước gia công và SSD, đạt được quá trình đánh bóng mặt sau không gây hư hỏng, nâng cao khả năng tản nhiệt và độ tin cậy của thiết bị công suất.
  (Ngoài dung dịch kim cương hình cầu, chúng tôi còn cung cấp các lựa chọn dung dịch kim cương cho các quy trình sản xuất khác, giải quyết hiệu quả các vấn đề đánh bóng đa dạng.)
• Dung dịch đánh bóng oxit nhôm: Phù hợp cho quá trình làm phẳng bề mặt lớp nền silic và lớp kim loại, kết hợp giữa tỷ lệ loại bỏ cao và giá trị Ra thấp.
• Chất mài mòn oxit cerium và silicon dioxide: Thể hiện độ chọn lọc cao và tỷ lệ khuyết tật thấp trong cấu trúc lớp STI và Low-K, đặc biệt phù hợp cho cấu trúc đa lớp và quy trình logic tiên tiến.

Dung dịch mài mòn Hongwei sử dụng hoàn toàn thiết kế hạt nano, không chỉ cung cấp giải pháp ứng dụng hoàn chỉnh từ mài thô đến đánh bóng tinh.

Đối với vật liệu bán dẫn hợp chất có độ cứng cao, quá trình mài và đánh bóng không còn chỉ là quá trình loại bỏ vật lý, mà đã trở thành công nghệ kỹ thuật đa lĩnh vực kết hợp giữa khoa học vật liệu, cơ chế hóa học và độ chính xác cơ khí. Hong Wei bắt đầu từ bản chất của vật liệu, tích hợp các vật liệu tiêu hao tiên tiến như dung dịch mài kim cương, đệm đánh bóng CMP, đá mài chuyên dụng và dao cắt, cung cấp cho ngành công nghiệp các giải pháp quy trình hiệu quả, tỷ lệ lỗi thấp, đẩy nhanh việc sản xuất hàng loạt các chất bán dẫn hợp chất trong các lĩnh vực như linh kiện điện, truyền thông RF và đóng gói tiên tiến.

Hiệu quả cao: Ảnh hưởng trực tiếp của công nghệ đánh bóng đến hiệu suất của linh kiện

Trong quá trình sản xuất các linh kiện bán dẫn hợp chất, độ chính xác và ổn định của công nghệ đánh bóng không chỉ là yếu tố then chốt trong kiểm soát quy trình sản xuất mà còn trực tiếp quyết định hiệu suất điện và tỷ lệ sản phẩm đạt tiêu chuẩn của linh kiện. Nhờ các vật liệu mài và đánh bóng hiệu suất cao do Hong Wei cung cấp, hiệu suất của linh kiện có thể được nâng cao hiệu quả trên nhiều khía cạnh:

• Giảm độ nhám bề mặt, nâng cao tốc độ di chuyển điện tử và tốc độ chuyển mạch: Độ phẳng bề mặt có ảnh hưởng đáng kể đến tốc độ di chuyển điện tử của các linh kiện bán dẫn hợp chất. Dung dịch đánh bóng kim cương của Hong Wei sử dụng các hạt kim cương hình cầu và công nghệ cải tiến bề mặt, có thể giảm đáng kể các vết xước và độ nhám bề mặt vi mô, giảm hiệu quả sự tán xạ của các chất mang điện, nâng cao hiệu quả di chuyển của điện tử trong vật liệu. Điều này giúp các thành phần đạt được tốc độ chuyển đổi nhanh hơn và điện trở dẫn điện thấp hơn, đặc biệt quan trọng đối với các thành phần ứng dụng công suất cao và tần số cao.
• Loại bỏ tổn thương dưới bề mặt, đảm bảo tính ổn định điện và điện áp phá vỡ cao: Quá trình mài truyền thống hoặc quá trình đánh bóng kém chất lượng dễ tạo ra lớp vỡ hoặc điểm tập trung ứng suất trên bề mặt wafer, dẫn đến khuyết tật mạng tinh thể ảnh hưởng đến chất lượng tiếp xúc PN. Hệ thống dung dịch đánh bóng và đệm đánh bóng của Hong Wei có thể kiểm soát chính xác tốc độ loại bỏ vật liệu, thực hiện đánh bóng không gây hư hỏng, loại bỏ hiệu quả hư hỏng dưới bề mặt, bảo vệ tính toàn vẹn của cấu trúc tinh thể. Điều này không chỉ giúp nâng cao điện áp phá vỡ của linh kiện mà còn tăng cường độ tin cậy và ổn định lâu dài.
• Cải thiện hiệu suất quản lý nhiệt, hỗ trợ nhu cầu hoạt động công suất cao: Các linh kiện bán dẫn hợp chất thường được ứng dụng trong môi trường áp suất cao, nhiệt độ cao, do đó hiệu suất quản lý nhiệt tốt là yếu tố cốt lõi để đảm bảo hoạt động ổn định. Giải pháp mài mặt sau và đánh bóng cấp kim cương của Hong Wei có thể tạo ra độ phẳng cực cao và bề mặt ít bị hư hại, giảm trở kháng nhiệt, giúp truyền nhiệt nhanh chóng đến mô-đun tản nhiệt. Điều này rất quan trọng để nâng cao khả năng tản nhiệt và tuổi thọ của các linh kiện công suất như SiC và GaN.
• Nâng cao tỷ lệ thành phẩm và hiệu suất sản xuất tổng thể: Chất lượng đánh bóng ổn định có thể giảm đáng kể mật độ khuyết tật trên bề mặt wafer. Chất đánh bóng có độ ổn định cao và thiết kế đệm đánh bóng có tuổi thọ cao của Hong Wei đảm bảo tính nhất quán cho mỗi tấm wafer trong môi trường sản xuất hàng loạt với tải trọng cao, từ đó nâng cao đáng kể tỷ lệ thành công của quy trình sản xuất. Đồng thời, việc giảm thiểu công việc làm lại và tỷ lệ hỏng hóc cũng giúp giảm chi phí sản xuất tổng thể, hỗ trợ khách hàng duy trì nguồn cung ổn định trong môi trường cạnh tranh khốc liệt.

Thông tin thêm về vật tư tiêu hao mài và đánh bóng kim cương Honway

Để tìm hiểu thêm về cách Acer có thể mang lại những lợi ích đột phá cho quy trình sản xuất chất bán dẫn của bạn, vui lòng nhấp vào liên kết sau để khám phá toàn bộ các vật tư tiêu hao mài và đánh bóng kim cương cũng như thông tin chi tiết về công nghệ của chúng tôi:

• Dòng sản phẩm dung dịch đánh bóng kim cương nano Hongwei
• Tấm mài và đánh bóng wafer chính xác Honway
• Bánh mài bề mặt wafer Honway
• Bánh mài vát wafer silicon Honway
• Dao cắt mạ điện Honway Wafer
• Dao cắt bao bì bánh xốp Honway – dao mềm
• Dao cắt bao bì bánh wafer Honway – dao cứng

Bạn cũng có thể liên hệ trực tiếp với đội ngũ chuyên gia Hongwei của chúng tôi và chúng tôi sẽ cung cấp giải pháp và tư vấn chuyên nghiệp nhất.

Đọc thêm về các chủ đề liên quan

1. Chất nền kim cương>>>Từ đồ trang sức đến chất bán dẫn: Kim cương đóng vai trò quan trọng trong thế hệ vật liệu dẫn nhiệt tiếp theo
2. Chất bán dẫn hợp chất>>>Vũ khí bí mật của sản xuất bán dẫn chính xác: vật tư tiêu hao mài và đánh bóng kim cương, cải thiện hiệu suất và năng suất wafer một cách hiệu quả!
3. Mài và đánh bóng chất bán dẫn>>>Mài và đánh bóng trong sản xuất chất bán dẫn: Từ lựa chọn vật liệu đến cung cấp vật tư tiêu hao cho quy trình xuất sắc
4. Vật thể tiêu hao mài và đánh bóng>>>Vật tư tiêu hao mài và đánh bóng sáng tạo: Đưa ngành công nghiệp bán dẫn hướng tới độ chính xác cao hơn
5. Chìa khóa để tạo ra các tấm wafer siêu phẳng >>>Khoa học “mỏng” về mài và đánh bóng chất bán dẫn: Chìa khóa để tạo ra các tấm wafer siêu phẳng
6. Tích hợp dị chất và đóng gói tiên tiến>>>Chuẩn bị cho tương lai: Vật liệu mài và đánh bóng đóng vai trò gì trong tích hợp dị chất và đóng gói tiên tiến?

Về mài mòn: Chúng tôi cung cấp các điều chỉnh tùy chỉnh để điều chỉnh tỷ lệ theo nhu cầu gia công, nhằm đạt hiệu quả tối đa.

Nếu bạn vẫn chưa biết cách chọn sản phẩm phù hợp sau khi đọc nội dung, hãy liên hệ với chúng tôi, sẽ có chuyên gia hỗ trợ giải đáp cho bạn.

Hãy liên hệ với chúng tôi, sẽ có chuyên gia hỗ trợ giải đáp cho bạn.

Nếu cần báo giá tùy chỉnh, hãy liên hệ với chúng tôi.

Thời gian hỗ trợ khách hàng: Thứ Hai đến Thứ Sáu, từ 09:00 đến 18:00.

phone：07 223 1058

Nếu có chủ đề muốn tìm hiểu hoặc không thể nói rõ qua điện thoại, hãy nhắn tin trực tiếp qua Facebook nhé~~

honway fb：https://www.facebook.com/honwaygroup

Các bài viết mà bạn có thể quan tâm…

(Nguồn gốc của bức ảnh đầu tiên:shutterstock)