Węglik krzemowy, szafir i azotek galu

Spis treści

Wstęp

Wymagania dotyczące aplikacji

Specyfikacje systemu

Przepływ przetwarzania

Wyniki

Wstęp

W produkcji urządzeń półprzewodnikowych dążenie do redukcji kosztów jest zawsze napędzane przez produkcję i wydajność. W porównaniu z tradycyjnymi technologiami półprzewodników węglika krzemu (SIC), szafir i azotek galu (GAN) to trzy coraz bardziej popularne materiały, które mogą znacznie obniżyć koszty. Hemei Semiconductor (HSM) opracował udaną metodę przetwarzania węgliku krzemowego, szafiru i azotków galu do stanu „gotowego do EPI”.

Sapphire jest szczególnie atrakcyjny dla praktyków w branży laserowej ze względu na jego jednolitą stałą dielektryczną i wysokiej jakości struktura krystaliczna. Doprowadziło to do zwiększonego zastosowania sapphire substratów w niebieskich diodach laserowych, a Sapphire stał się również podstawą dzisiejszych aplikacji przełącznika częstotliwości radiowej (RF).

Kain krzemowy ma właściwości, takie jak wysoka przewodność cieplna, wysoka odporność na utlenianie, bezwładność chemiczna i wysoka wytrzymałość mechaniczna. Te cechy sprawiają, że jest to idealny materiał do różnych zastosowań, w tym materiałów biomedycznych, urządzeń półprzewodnikowych o wysokiej temperaturze -, składnikom optycznym promieniowania synchrotronowego i lekkich struktur wytrzymałościowych wysokich -. W niektórych krótkich - długość fali (biokompatybilna), wysoka -, promieniowanie - odporne i wysokie - aplikacje mocy, węgiel krzemowy wykazuje najwyższą właściwości fizyczne i elektroniczne w porównaniu do silikonu i arsenidu Gallium.

Azotek galu jest obecnie stosowany w tranzystorach mocy o wysokiej - zdolnych do pracy w wysokich temperaturach. Tranzystory te wykorzystują zdolność azotku galu do generowania wysokiej mocy - w niewielkim objętości. W połączeniu z wysoką wydajnością materiału w wzmacniaczach mocy przy ultra - wysokości i mikrofalowości azotek galu stał się idealnym materiałem do przyszłego rozwoju w szerokim zakresie aplikacji optoelektronicznych.

Wymagania dotyczące aplikacji

W każdym przypadku celem polerowania szafiru, węgliku krzemu i azotku galu jest zmniejszenie końcowej grubości substratu do pożądanej wartości docelowej, z całkowitą zmiennością grubości (TTV) lepszą niż ± 2 μm i chropowatość powierzchni poprawiła się do mniej niż 2 nanometry (Ra <2 nm). Osiąga się to poprzez pierwsze wiązanie opłatek do podłoża szklanego kwarcowego za pomocą jednostki wiązania podłoża waflowego Hemei (WB).

Po wiązaniu wafel musi być uziemiony, aby usunąć nadmiar materiału, a następnie polerowanie. Proces rapowania jest wykonywany za pomocą urządzeń CMP HS, MS i HSM - CMP wyposażonego w urządzenia do polerowania SJ i ASJ.

Podczas rapowania urządzenie jest zamontowane na żeliwnej płycie docierania, a dostępne są różne opcje parametrów procesowych, aby umożliwić użytkownikom zrozumienie procesu usuwania materiału.

Po zamknięciu wafel należy wyczyścić i usunąć z szklanego podłoża. Następnie jest przenoszony do urządzenia zaprojektowanego dla precyzyjnego systemu polerowania prędkości - z głowicą polerowania. Korzystając z jednego z tych dwóch systemów, wafle trzech materiałów (w różnych ilościach) można wypolerować do powtarzalnego wykończenia nanoskali.

(Rysunek: maszyna do polerowania)
(Rysunek: oprawa polerowania)

Specyfikacje systemu

W zależności od liczby płytek do przetworzenia, Hemei oferuje różnorodne systemy szafiru polerowania, węgliku krzemu i azotku galu. Jednak każdy system może zawierać następujące elementy:

Przepływ przetwarzania

Instalacja, naprawianie i lakierowanie

Za pomocą jednostki wiązania podłoża waflowego (WB), szafir, węglika krzemu lub azotku galu są tymczasowo związane z szklaną płytką podporową. System ten zapewnia, że ​​wafel i płyta podporowa są zawsze wysoce równoległe, niezależnie od tego, czy łączy się pojedynczy duży wafel, czy wiele małych płytek o różnej grubości. Po pomyślnym wiązaniu płyta podporowa może być zamontowana na próżniowej powierzchni obszycia urządzenia Hemei. Następnie urządzenie jest odwracane, z stroną przetwarzania skierowaną w dół i umieszcza na żeliwnej płycie docierania sprzętu HSM -. Następnie system jest ustawiony tak, aby obracał się z maksymalną prędkością 100 obrotów na minutę (obr / min), podczas gdy zawiesinę docierania jest dostarczana na powierzchnię płytki ze stałym przepływem przepływu za pomocą pompy perystaltycznej płynu do pomiaru (kontrolowana przez interfejs sterujący), a użytkownik może niezależnie kontrolować ilość zawiesiny dostarczonej na powierzchnię płytki.

Instalacja, mocowanie i polerowanie

Po usunięciu nadmiaru materiału z podłoża przez zakrycie C - ASJ napędowy wysoko - System polerowania prędkości jest używany do polerowania powierzchni wafla. To wytwarza wysoką powierzchnię jakości- na każdym wafle.

System CMP HSM - wykorzystuje metody ustalania, takie jak ssanie wody i próżni do zacisku i naprawy płytki, eliminując potrzebę szklanego podłoża. Dlatego przed ustawieniem wafla na głowicy polerowania systemu CMP HSM - należy go usunąć z podłoża szklanego. Każda głowica polerowania jest dostosowywana zgodnie z konkretnymi wymaganiami klienta, aby zapewnić optymalne wyniki z procesu polerowania.

W całym procesie polerowania system CMP HSM - zapewnia wysoki poziom sterowalności, ponieważ operacje ręczne można wykonać „w - sitU”. Parametry procesu, takie jak prędkość płytki, obciążenie głowicy polerowania w dół i prędkość przepływu zawiesiny, można kontrolować za pomocą ekranu dotykowego, umożliwiając użytkownikom dokonywanie natychmiastowych i precyzyjnych regulacji i kontroli.

Wyniki

Korzystając z układu polerowania Hemei do ukończenia przygotowania substratów węgliku krzemu, szafiru lub azotku galu, idealną chropowatość powierzchni można osiągnąć przed kolejnym przetwarzaniem przy użyciu tradycyjnej technologii CMOS. Każde wypolerowane wafel ma jednolitą ilość materiału usuniętego podczas przetwarzania, co powoduje jednolicie płaską powierzchnię.

Poprzez regulację ciśnienia (obciążenia) przyłożonego do podłoża podczas przetwarzania można osiągnąć optymalne szybkości usuwania materiału (MRR) wynoszące 6 μm/h dla szafiru i 1-2 μm/h dla węgliku krzemu.

Następujące wyniki dla węgla krzemu i azotku galu są uzyskiwane z partii o średnicy calowej 12 2-} przetwarzanych na systemie HSM - CMP; Wyniki dla Sapphire są uzyskiwane z partii o średnicy calowej 84 2-} przetworzonych w systemie CMP HSM -.

(Opis wykresu: A. Krzemowy węglik B. Sapphire C. azotek galu)

[Zdjęcie: A. Krzemowa węglika; B. Sapphire; C. azotek galu. Osie: początkowe wartości RA (nm), ostateczne wartości RA (nm), średnia MRR (mikrony na godzinę). Punkty danych: A - Początkowy RA: 120 nm, finał RA: 6 nm, MRR: 1 - 2 μm/h; B - Początkowy RA: 100 nm, finał RA: 1 nm, MRR: 6 μm/h; C - Początkowy RA: 80 nm, finał RA: 3 nm, MRR: 15 μm/h]

Początkowe wartości RA (po zamknięciu)

Odp.: 120 nm

B: 100 nm

C: 80 nm

Ostateczne wartości RA (po polerowaniu)

Odp.: 6 nm

B: 1 nm

C: 3 nm

Średni MRR (mikrony na godzinę)

A: 1-2 μm/h

B: 6 μm/h

C: 15 μm/h

A. Walk z węglikiem krzemowym

Średnica: 2 cale

Szybkość usuwania materiału (MRR): 1-2 μm/h

Ostateczna wartość RA: <3 nm

Płaskość: ± 2 μm

BOW: <25 μm

B. Wafel szafirowy

Średnica: 2 cale

Szybkość usuwania materiału (MRR): 6 μm/h

Ostateczna wartość RA: <1 nm

Płaskość: ± 2 μm

BOW: <25 μm

C. Wafel azotku galu

Średnica: 2 cale

Szybkość usuwania materiału (MRR): 15 μm/h (w zależności od płaszczyzny kryształowej)

Ostateczna wartość RA: <3 nm

Płaskość: ± 2 μm

BOW: <25 μm

(Zmierzone za pomocą profilera powierzchniowego Dektak 150)