Cacbua silic, sapphire và gallium nitride

Mục lục

Giới thiệu

Yêu cầu ứng dụng

Thông số kỹ thuật của hệ thống

Lưu lượng xử lý

Kết quả

Giới thiệu

Trong việc sản xuất các thiết bị bán dẫn, việc theo đuổi giảm chi phí luôn được thúc đẩy bởi sản lượng và năng suất. So với các công nghệ bán dẫn truyền thống, silicon cacbua (sic), sapphire và gallium nitride (GAN) là ba vật liệu ngày càng phổ biến có thể giảm đáng kể chi phí. Hemei S bán dẫn (HSM) đã phát triển một phương pháp thành công để xử lý các chất nền silicon cacbua, sapphire và gallium nitride cho trạng thái "sẵn sàng" EPI.

Sapphire đặc biệt hấp dẫn đối với các học viên trong ngành công nghiệp laser do hằng số điện môi đồng nhất và cấu trúc tinh thể chất lượng-. Điều này đã dẫn đến việc tăng ứng dụng của chất nền Sapphire trong các điốt laser màu xanh và Sapphire cũng đã trở thành nền tảng cho các ứng dụng chuyển đổi tần số vô tuyến (RF) ngày nay.

Carbide silicon có các đặc tính như độ dẫn nhiệt cao, điện trở quá trình oxy hóa cao, trơ hóa học và cường độ cơ học cao. Những đặc điểm này làm cho nó trở thành một vật liệu lý tưởng cho nhiều ứng dụng, bao gồm các vật liệu y sinh, cao - Các thiết bị bán dẫn nhiệt độ, các thành phần quang học bức xạ synchrotron và cấu trúc cường độ cao-. Trong một số ngắn nhất định - bước sóng (tương thích sinh học), nhiệt độ -}, bức xạ - kháng và cao - Ứng dụng năng lượng, silicon cacbua thể hiện các đặc điểm vật lý và điện tử vượt trội so với silicon.

Gallium nitride hiện được sử dụng trong các bóng bán dẫn năng lượng cao- có khả năng hoạt động ở nhiệt độ cao. Các bóng bán dẫn này tận dụng khả năng của Gallium Nitride để tạo ra đầu ra điện - trong một khối lượng nhỏ. Kết hợp với hiệu suất cao của vật liệu trong các bộ khuếch đại công suất ở tần số cực cao -} và vi sóng, gallium nitride đã trở thành một vật liệu lý tưởng để phát triển trong tương lai trong một loạt các ứng dụng quang điện tử.

Yêu cầu ứng dụng

Trong mỗi trường hợp, mục tiêu đánh bóng sapphire, silicon cacbua và wafer gallium nitride là giảm độ dày cuối cùng của chất nền so với giá trị mục tiêu mong muốn, với tổng biến thể độ dày (TTV) tốt hơn ± 2 μM và độ nhám bề mặt được cải thiện thành ít hơn 2 nanometer (RA <2 nm). Điều này đạt được bằng cách liên kết đầu tiên các wafer với chất nền thủy tinh thạch anh bằng cách sử dụng đơn vị liên kết chất nền wafer của Hemei (WB).

Sau khi liên kết, wafer cần được nối đất để loại bỏ vật liệu dư thừa, sau đó là đánh bóng. Quá trình vượt qua được thực hiện bằng cách sử dụng thiết bị CMP HS, MS và HSM - được trang bị các thiết bị đánh bóng chính xác của Hemei và ASJ.

Trong quá trình phát hiện ra, vật cố được gắn trên một tấm gang và một loạt các tùy chọn tham số quy trình có sẵn để cho phép người dùng hiểu quá trình loại bỏ vật liệu.

Sau khi vỗ về, wafer phải được làm sạch và loại bỏ khỏi đế thủy tinh của nó. Sau đó, nó được chuyển sang một vật cố được thiết kế cho hệ thống đánh bóng tốc độ cao chính xác - với đầu đánh bóng. Sử dụng một trong hai hệ thống này, các tấm wafer của ba vật liệu (với số lượng khác nhau) có thể được đánh bóng thành một kết thúc nano lặp lại.

(Hình: Máy đánh bóng)
(Hình: Lịch đánh bóng)

Thông số kỹ thuật của hệ thống

Tùy thuộc vào số lượng các tấm vải được xử lý, Hemei cung cấp nhiều hệ thống để đánh bóng sapphire, silicon cacbua và gallium nitride. Tuy nhiên, mỗi hệ thống có thể bao gồm các thành phần sau:

Lưu lượng xử lý

Cài đặt, sửa chữa và rap

Sử dụng đơn vị liên kết chất nền wafer (WB), sapphire, silicon cacbua hoặc tấm lọ gallium nitride tạm thời được liên kết với một tấm hỗ trợ thủy tinh. Hệ thống này đảm bảo rằng wafer và tấm hỗ trợ luôn luôn song song cao, bất kể một wafer lớn hay nhiều tấm nhỏ có độ dày khác nhau được liên kết. Sau khi liên kết thành công, tấm hỗ trợ có thể được gắn trên bề mặt chuck chân không của vật cố Hemei. Các vật cố sau đó được lật, với phía xử lý hướng xuống và được đặt trên tấm gang gang của thiết bị HSM - l. Sau đó, hệ thống được thiết lập để xoay với tốc độ tối đa 100 vòng quay mỗi phút (vòng / phút), trong khi bùn thải được chuyển đến bề mặt tấm ở tốc độ dòng không đổi thông qua một máy bơm nhu cầu phát sáng đo (được điều khiển bởi giao diện điều khiển) và người dùng có thể điều khiển độc lập lượng của bề mặt bùn.

Cài đặt, sửa chữa và đánh bóng

Sau khi loại bỏ vật liệu dư ra khỏi chất nền thông qua Lapping, C - Đầu ổ đĩa ASJ Cao - Hệ thống đánh bóng tốc độ được sử dụng để đánh bóng bề mặt wafer. Điều này tạo ra một bề mặt chất lượng - cao trên mỗi wafer.

HSM - Hệ thống CMP sử dụng các phương pháp sửa chữa như hút nước và chân không để kẹp và sửa wafer, loại bỏ sự cần thiết của chất nền thủy tinh. Do đó, trước khi đặt wafer trên đầu đánh bóng của hệ thống CMP HSM -, nó cần được loại bỏ khỏi chất nền thủy tinh. Mỗi đầu đánh bóng được tùy chỉnh theo các yêu cầu cụ thể của khách hàng để đảm bảo kết quả tối ưu từ quá trình đánh bóng.

Trong toàn bộ quá trình đánh bóng, hệ thống CMP HSM - cung cấp mức độ kiểm soát cao, vì các hoạt động thủ công có thể được thực hiện "trong - situ". Các thông số xử lý như tốc độ tấm, tải trọng đầu xuống và tốc độ dòng chảy bùn đều có thể được kiểm soát thông qua màn hình cảm ứng, cho phép người dùng điều chỉnh và điều khiển chính xác và chính xác.

Kết quả

Bằng cách sử dụng hệ thống đánh bóng của Hemei để hoàn thành việc chuẩn bị chất nền silicon cacbua, sapphire hoặc gallium nitride, có thể đạt được độ nhám bề mặt lý tưởng trước khi xử lý tiếp theo bằng công nghệ CMOS truyền thống. Mỗi wafer được đánh bóng có một lượng vật liệu đồng đều được loại bỏ trong quá trình xử lý, dẫn đến một bề mặt phẳng đồng đều.

Bằng cách điều chỉnh áp suất (tải) áp dụng cho chất nền trong quá trình xử lý, tốc độ loại bỏ vật liệu tối ưu (MRR) là 6 μM/h đối với sapphire và 1-2 μM/h đối với cacbua silicon có thể đạt được.

Các kết quả sau đây cho silicon cacbua và gallium nitride được lấy từ một lô 12 2- inch đường kính được xử lý trên hệ thống HSM - CMP; Các kết quả cho sapphire được lấy từ một lô 84 2- inch đường kính được xử lý trên hệ thống HSM -.

(Mô tả biểu đồ: A. Silicon cacbua B. Sapphire C. Gallium nitride)

[Hình ảnh: A. cacbua silicon; B. Sapphire; C. Gallium nitride. Các trục: Giá trị RA ban đầu (NM), Giá trị RA cuối cùng (NM), MRR trung bình (micron mỗi giờ). Điểm dữ liệu: A - RA ban đầu: 120nm, RA cuối cùng: 6nm, MRR: 1 - 2 m/h; B - RA ban đầu: 100nm, RA cuối cùng: 1nm, MRR: 6 m/h; C - ban đầu RA: 80nm, RA cuối cùng: 3nm, MRR: 15 m/h]

Giá trị RA ban đầu (sau khi vượt qua)

A: 120nm

B: 100nm

C: 80nm

Giá trị RA cuối cùng (sau khi đánh bóng)

A: 6nm

B: 1nm

C: 3nm

MRR trung bình (micron mỗi giờ)

A: 1-2 μm/h

B: 6 μm/h

C: 15 μm/h

A. wafer cacbua silicon

Đường kính: 2 inch

Tỷ lệ loại bỏ vật liệu (MRR): 1-2 μm/h

Giá trị RA cuối cùng: <3nm

Độ phẳng: ± 2 m

Cung: <25 m

B. wafer sapphire

Đường kính: 2 inch

Tỷ lệ loại bỏ vật liệu (MRR): 6 μm/h

Giá trị RA cuối cùng: <1 Nm

Độ phẳng: ± 2 m

Cung: <25 m

C. wafer gallium nitride

Đường kính: 2 inch

Tốc độ loại bỏ vật liệu (MRR): 15 m/h (tùy thuộc vào mặt phẳng tinh thể)

Giá trị RA cuối cùng: <3nm

Độ phẳng: ± 2 m

Cung: <25 m

(Được đo bằng cách sử dụng bộ cấu hình bề mặt DEKTAK 150)