Silicon Carbide, Sapphire, dan Gallium Nitride

Jadual Kandungan

Pengenalan

Keperluan permohonan

Spesifikasi sistem

Aliran pemprosesan

Hasilnya

Pengenalan

Dalam pengeluaran peranti semikonduktor, mengejar pengurangan kos sentiasa didorong oleh output dan hasil. Berbanding dengan teknologi semikonduktor tradisional, silikon karbida (SIC), nilam, dan gallium nitride (GAN) adalah tiga bahan yang semakin popular yang dapat mengurangkan kos dengan ketara. Hemei Semiconductor (HSM) telah membangunkan kaedah yang berjaya untuk memproses substrat silikon karbida, nilam, dan galium nitrida kepada keadaan "EPI Ready".

Sapphire amat menarik kepada pengamal dalam industri laser kerana struktur kristal kualiti dielektrik yang seragam dan tinggi - kualiti kristal. Ini telah membawa kepada peningkatan penggunaan substrat nilam dalam diod laser biru, dan Sapphire juga menjadi asas untuk aplikasi suis frekuensi radio (RF) hari ini.

Karbida silikon mempunyai sifat -sifat seperti kekonduksian terma yang tinggi, rintangan pengoksidaan yang tinggi, ketidaktentuan kimia, dan kekuatan mekanikal yang tinggi. Ciri -ciri ini menjadikannya bahan yang ideal untuk pelbagai aplikasi, termasuk bahan bioperubatan, peranti semikonduktor suhu tinggi -, komponen optik radiasi synchrotron, dan struktur kekuatan ringan -. Dalam jangka panjang - panjang gelombang (biocompatible), tinggi - suhu, radiasi - tahan, dan tinggi - Aplikasi kuasa, silikon karbida mempamerkan sifat fizikal dan elektronik yang lebih baik berbanding dengan silikon dan arsenida galium.

Gallium nitride kini digunakan dalam transistor kuasa tinggi - yang mampu beroperasi pada suhu tinggi. Transistor ini memanfaatkan keupayaan Gallium Nitride untuk menghasilkan output kuasa - yang tinggi dalam jumlah kecil. Digabungkan dengan kecekapan tinggi bahan dalam penguat kuasa di Ultra - frekuensi tinggi dan microwave, Gallium nitride telah menjadi bahan yang ideal untuk pembangunan masa depan dalam pelbagai aplikasi optoelektronik.

Keperluan permohonan

Dalam setiap kes, matlamat menggilap nilam, karbida silikon, dan galium nitride wafer adalah untuk mengurangkan ketebalan akhir substrat ke nilai sasaran yang dikehendaki, dengan jumlah ketebalan ketebalan (TTV) lebih baik daripada ± 2 μm dan kekasaran permukaan meningkat kepada kurang daripada 2 nanometer (RA <2 nm). Ini dicapai dengan mengikat pertama wafer ke substrat kaca kuarza menggunakan unit ikatan substrat wafer hemei (WB).

Selepas ikatan, wafer perlu menjadi tanah untuk mengeluarkan bahan yang berlebihan, diikuti dengan penggilap. Proses lapping dilakukan menggunakan peralatan CMP HS, MS dan HSM - yang dilengkapi dengan SJ dan ASJ Precision Polishing Lekapan Hemei.

Semasa mengetuk, perlawanan dipasang pada plat lapping besi tuang, dan pelbagai pilihan parameter proses tersedia untuk membolehkan pengguna memahami proses penyingkiran bahan.

Selepas mengetuk, wafer mesti dibersihkan dan dikeluarkan dari substrat kaca. Ia kemudian dipindahkan ke perlawanan yang direka untuk sistem penggilap kelajuan tinggi - dengan kepala penggilap. Menggunakan salah satu daripada kedua -dua sistem ini, wafer dari tiga bahan (dalam pelbagai kuantiti) boleh digilap ke kemasan nanoscale yang berulang.

(Rajah: mesin penggilap)
(Rajah: perlawanan penggilap)

Spesifikasi sistem

Bergantung pada bilangan wafer yang akan diproses, Hemei menawarkan pelbagai sistem untuk menggilap nilam, silikon karbida, dan galium nitride. Walau bagaimanapun, setiap sistem boleh merangkumi komponen berikut:

Aliran pemprosesan

Pemasangan, penetapan, dan lapping

Menggunakan unit ikatan substrat wafer (WB), nilam, silikon karbida, atau wafer galium nitrida sementara terikat dengan plat sokongan kaca. Sistem ini memastikan bahawa wafer dan plat sokongan sentiasa sangat selari, tanpa mengira sama ada satu wafer besar atau wafer kecil yang kecil dengan ketebalan yang berbeza terikat. Selepas ikatan yang berjaya, plat sokongan boleh dipasang pada permukaan chuck vakum perlawanan hemei. Perlawanan kemudian dibalikkan, dengan bahagian pemprosesan menghadap ke bawah, dan diletakkan di atas plat lapping besi tuang dari peralatan HSM - L. Selanjutnya, sistem ditetapkan untuk berputar pada kelajuan maksimum 100 revolusi seminit (rpm), manakala buburan lapping dihantar ke permukaan plat pada kadar aliran malar melalui pemetaan cecair peristaltik bendalir cecair (dikawal oleh antara muka kawalan), dan pengguna secara bebas dapat mengawal jumlah slurry yang dihantar ke permukaan plat.

Pemasangan, penetapan, dan penggilap

Selepas mengeluarkan bahan yang berlebihan dari substrat melalui lapping, C - ASJ Drive Head High - sistem penggilap kelajuan digunakan untuk menggilap permukaan wafer. Ini menghasilkan permukaan kualiti - yang tinggi pada setiap wafer.

Sistem CMP HSM - menggunakan kaedah penetapan seperti sedutan air dan vakum untuk mengapit dan menetapkan wafer, menghapuskan keperluan untuk substrat kaca. Oleh itu, sebelum menetapkan wafer pada kepala penggilap sistem CMP HSM -, ia perlu dikeluarkan dari substrat kaca. Setiap kepala penggilap disesuaikan mengikut keperluan khusus pelanggan untuk memastikan hasil yang optimum dari proses penggilap.

Sepanjang keseluruhan proses penggilap, sistem CMP HSM - menyediakan tahap kawalan yang tinggi, kerana operasi manual boleh dilakukan "dalam - situ". Parameter proses seperti kelajuan plat, menggilap beban ke bawah, dan kadar aliran buburan semua boleh dikawal melalui skrin sentuh, membolehkan pengguna membuat pelarasan dan kawalan segera dan tepat.

Hasilnya

Dengan menggunakan sistem penggilap Hemei untuk melengkapkan penyediaan substrat silikon karbida, nilam, atau gallium nitride, kekasaran permukaan yang ideal dapat dicapai sebelum pemprosesan berikutnya menggunakan teknologi CMOS tradisional. Setiap wafer yang digilap mempunyai jumlah bahan seragam yang dikeluarkan semasa pemprosesan, mengakibatkan permukaan rata yang seragam.

Dengan menyesuaikan tekanan (beban) yang digunakan pada substrat semasa pemprosesan, kadar penyingkiran bahan optimum (MRR) 6 μm/h untuk nilam dan 1-2 μm/h untuk karbida silikon dapat dicapai.

Keputusan berikut untuk silikon karbida dan galium nitrida diperolehi dari satu kumpulan wafer diameter inci 12 2- yang diproses pada sistem cmp HSM -; Keputusan untuk nilam diperolehi daripada kumpulan wafer diameter 84 2- diameter pada sistem cmp HSM -.

(Carta Penerangan: A. Silicon Carbide B. Sapphire C. Gallium Nitride)

[Imej: A. Silicon Carbide; B. Sapphire; C. Gallium Nitride. Paksi: Nilai RA awal (nm), nilai RA akhir (nm), purata MRR (mikron per jam). Titik data: A - RA awal: 120 nm, akhir RA: 6 nm, MRR: 1 - 2 μm/h; B - RA awal: 100 nm, akhir RA: 1 nm, MRR: 6 μm/h; C - RA awal: 80 nm, RA akhir: 3 nm, MRR: 15 μm/h]

Nilai RA awal (selepas mengetuk)

A: 120 nm

B: 100 nm

C: 80 nm

Nilai RA Akhir (selepas menggilap)

A: 6 nm

B: 1 nm

C: 3 nm

Purata MRR (mikron per jam)

A: 1-2 μm/h

B: 6 μm/h

C: 15 μm/h

A. wafer karbida silikon

Diameter: 2 inci

Kadar penyingkiran bahan (MRR): 1-2 μm/j

Nilai RA Akhir: <3 nm

Kebosanan: ± 2 μm

Bow: <25 μm

B. Sapphire Wafer

Diameter: 2 inci

Kadar penyingkiran bahan (MRR): 6 μm/j

Nilai RA Akhir: <1 nm

Kebosanan: ± 2 μm

Bow: <25 μm

C. gallium nitride wafer

Diameter: 2 inci

Kadar penyingkiran bahan (MRR): 15 μm/j (bergantung pada satah kristal)

Nilai RA Akhir: <3 nm

Kebosanan: ± 2 μm

Bow: <25 μm

(Diukur menggunakan profiler permukaan Dektak 150)