Процеси лакирања и полирања за силицијум карбид, сафир и галијум нитрид

Силицијум карбид, сафир и галијум нитрид

Садржај

Увод

Захтеви за пријаву

Спецификације система

Ток обраде

Увод

У производњи полупроводничких уређаја, тежња за смањењем трошкова је увек вођена излазом и приносом. У поређењу са традиционалним полупроводничким технологијама, силицијум карбид (СиЦ), сафир и галијум нитрид (ГаН) су три све популарнија материјала која могу значајно смањити трошкове. Хемеи Семицондуцтор (ХСМ) је развио успешну методу за обраду супстрата силицијум карбида, сафира и галијум нитрида до стања „готово за ЕПИ“.

Сафир је посебно привлачан за практичаре у индустрији ласера ​​због своје уједначене диелектричне константе и високо{0}}квалитетне кристалне структуре. Ово је довело до повећане примене сафирних супстрата у плавим ласерским диодама, а сафир је такође постао основа за данашње апликације радио фреквенције (РФ) прекидача.

Силицијум карбид има својства као што су висока топлотна проводљивост, висока отпорност на оксидацију, хемијска инертност и висока механичка чврстоћа. Ове карактеристике га чине идеалним материјалом за разне примене, укључујући биомедицинске материјале, високо{1}}полупроводничке уређаје, оптичке компоненте синхротронског зрачења и лагане структуре велике-снаге. У одређеним апликацијама на кратким-таласним дужинама (биокомпатибилан),-отпорним на зрачење-и високој-овој снази, силицијум карбид показује супериорна физичка и електронска својства у поређењу са силицијумом и галијум арсенидом.

Галијум нитрид се тренутно користи у{0}}транзисторима велике снаге који могу да раде на високим температурама. Ови транзистори користе способност галијум нитрида да генерише велику-излазну снагу у малој запремини. У комбинацији са високом ефикасношћу материјала у појачивачима снаге на ултра-високим и микроталасним фреквенцијама, галијум нитрид је постао идеалан материјал за будући развој у широком спектру оптоелектронских примена.

Захтеви за пријаву

У сваком случају, циљ полирања плоча од сафира, силицијум карбида и галијум нитрида је смањење коначне дебљине подлоге на жељену циљну вредност, са укупном варијацијом дебљине (ТТВ) бољом од ±2 μм и побољшаном храпавошћу површине на мање од 2 нанометра (Ра < 2 нм). Ово се постиже прво лепљењем плочице за подлогу од кварцног стакла користећи Хемеи-јеву јединицу за лепљење подлоге (ВБ).

Након лепљења, обланду је потребно брусити да би се уклонио вишак материјала, након чега следи полирање. Процес лепљења се изводи коришћењем ХС, МС и ХСМ-ЦМП опреме опремљене Хемеи-јевим СЈ и АСЈ прецизним прибором за полирање.

Током лаппинга, уређај се монтира на плочу за лепљење од ливеног гвожђа, а доступне су различите опције параметара процеса како би се омогућило корисницима да разумеју процес уклањања материјала.

Након преливања, обланда се мора очистити и уклонити са стаклене подлоге. Затим се преноси на уређај дизајниран за прецизан-систем за полирање велике брзине са главом за полирање. Користећи било који од ова два система, плочице од три материјала (у различитим количинама) могу се полирати до поновљиве нано-завршне обраде.

(Слика: Машина за полирање)

(Слика: Учвршћење за полирање)

Спецификације система

У зависности од броја плочица које се обрађују, Хемеи нуди низ система за полирање сафира, силицијум карбида и галијум нитрида. Међутим, сваки систем може укључивати следеће компоненте:

Ток обраде

Инсталација, поправљање и лепљење

Користећи јединицу за лепљење подлоге за плочице (ВБ), сафирне, силицијум карбидне или галијум нитриде плочице су привремено везане за стаклену носећу плочу. Овај систем обезбеђује да су плочица и носећа плоча увек веома паралелне, без обзира на то да ли се спаја једна велика плочица или више малих плочица различите дебљине. Након успешног лепљења, носећа плоча се може монтирати на површину вакуумске стезне главе Хемеи уређаја. Уређај се затим окреће, са страном за обраду окренутом надоле, и поставља на плочу за лепљење од ливеног гвожђа опреме ХСМ-Л. Након тога, систем је подешен да се ротира при максималној брзини од 100 обртаја у минути (о/мин), док се каша за лепљење испоручује на површину плоче константним протоком преко перисталтичке пумпе течности за дозирање (контролисана преко контролног интерфејса), а корисник може самостално да контролише количину суспензије која се испоручује на површину плоче.

Инсталација, причвршћивање и полирање

Након уклањања вишка материјала са подлоге преклапањем, систем за полирање велике брзине Ц-АСЈ погонске главе- користи се за полирање површине плочице. Ово производи површину високог{3}}квалитета на свакој плочици.

ХСМ-ЦМП систем користи методе фиксирања као што су усисавање воде и вакуум за стезање и фиксирање плочице, елиминишући потребу за стакленом подлогом. Због тога, пре постављања плочице на главу за полирање ХСМ-ЦМП система, треба је уклонити са стаклене подлоге. Свака глава за полирање је прилагођена специфичним захтевима купца како би се осигурали оптимални резултати процеса полирања.

Током целог процеса полирања, ХСМ-ЦМП систем пружа висок ниво контроле, пошто се ручне операције могу изводити „ин-на лицу места“. Параметри процеса као што су брзина плоче, оптерећење главе за полирање надоле и брзина протока суспензије могу се контролисати преко екрана осетљивог на додир, омогућавајући корисницима да изврше тренутна и прецизна подешавања и контролу.

Резултати

Коришћењем Хемеи-овог система за полирање за завршетак припреме супстрата од силицијум карбида, сафира или галијум нитрида, може се постићи идеална храпавост површине пре накнадне обраде коришћењем традиционалне ЦМОС технологије. Свака полирана плочица има уједначену количину материјала уклоњеног током обраде, што резултира равномерно равном површином.

Подешавањем притиска (оптерећења) примењеног на подлогу током обраде, могу се постићи оптималне брзине уклањања материјала (МРР) од 6 μм/х за сафир и 1-2 μм/х за силицијум карбид.

Следећи резултати за силицијум карбид и галијум нитрид су добијени из серије плочица пречника 12 2-инча обрађених на ХСМ-ЦМП систему; резултати за сафир се добијају из серије плочица пречника 84 2-инча обрађених на ХСМ-ЦМП систему.

(Опис графикона: А. Силицијум карбид Б. Сафир Ц. Галијев нитрид)

[Слика: А. Силицијум карбид; Б. Саппхире; Ц. галијум нитрид. Осе: Почетне вредности Ра (нм), Коначне вредности Ра (нм), Просечна МРР (Микрони на сат). Тачке података: А - Почетни Ра: 120 нм, Финал Ра: 6 нм, МРР: 1-2 μм/х; Б - Почетни Ра: 100 нм, Финал Ра: 1 нм, МРР: 6 μм/х; Ц - Почетни Ра: 80 нм, Финал Ра: 3 нм, МРР: 15 μм/х]

Почетне Ра вредности (након лаппинга)

О: 120 нм

Б: 100 нм

Ц: 80 нм

Коначне Ра вредности (након полирања)

О: 6 нм

Б: 1 нм

Ц: 3 нм

Просечна МРР (микрони на сат)

A: 1-2 μm/h

B: 6 μm/h

C: 15 μm/h

А. Вафер од силицијум карбида

Пречник: 2 инча

Брзина уклањања материјала (МРР): 1-2 μм/х

Коначна вредност Ра: < 3 нм

Равност: ± 2 μм

Дубина: < 25 μм

Б. Сафирна плочица

Пречник: 2 инча

Брзина уклањања материјала (МРР): 6 μм/х

Коначна вредност Ра: < 1 нм

Равност: ± 2 μм

Дубина: < 25 μм

Ц. Галиум Нитриде Вафер

Пречник: 2 инча

Брзина уклањања материјала (МРР): 15 μм/х (у зависности од равни кристала)

Коначна вредност Ра: < 3 нм

Равност: ± 2 μм

Дубина: < 25 μм

(Измерено помоћу Дектак 150 Сурфаце Профилер)