Prosesau lapio a chaboli ar gyfer carbid silicon, saffir, a gallium nitride

Silicon Carbide, Sapphire, a Gallium Nitride

Tabl Cynnwys

Rhagymadrodd

Gofynion Cais

Manylebau System

Llif Prosesu

Rhagymadrodd

Wrth gynhyrchu dyfeisiau lled-ddargludyddion, mae'r ymgais i leihau costau bob amser yn cael ei yrru gan allbwn a chynnyrch. O'i gymharu â thechnolegau lled-ddargludyddion traddodiadol, mae carbid silicon (SiC), saffir, a gallium nitride (GaN) yn dri deunydd cynyddol boblogaidd a all leihau costau'n sylweddol. Mae Hemei Semiconductor (HSM) wedi datblygu dull llwyddiannus o brosesu swbstradau carbid silicon, saffir a gallium nitride i gyflwr "EPI parod".

Mae Sapphire yn arbennig o ddeniadol i ymarferwyr yn y diwydiant laser oherwydd ei strwythur grisial cyson dielectrig ac o ansawdd uchel. Mae hyn wedi arwain at gymhwysiad cynyddol swbstradau saffir mewn deuodau laser glas, ac mae saffir hefyd wedi dod yn sylfaen ar gyfer cymwysiadau switsh amledd radio (RF) heddiw.

Mae gan silicon carbid briodweddau megis dargludedd thermol uchel, ymwrthedd ocsideiddio uchel, anadweithioldeb cemegol, a chryfder mecanyddol uchel. Mae'r nodweddion hyn yn ei wneud yn ddeunydd delfrydol ar gyfer amrywiaeth o gymwysiadau, gan gynnwys deunyddiau biofeddygol, dyfeisiau lled-ddargludyddion tymheredd uchel, cydrannau optegol ymbelydredd synchrotron, a strwythurau cryfder uchel ysgafn. Mewn rhai cymwysiadau pŵer byr-tonfedd (biogydnaws), tymheredd uchel, gwrthsefyll ymbelydredd, ac uchel, mae gan garbid silicon briodweddau ffisegol ac electronig uwchraddol o gymharu â silicon a gallium arsenid.

Mae Gallium nitride yn cael ei ddefnyddio ar hyn o bryd mewn transistorau pŵer uchel sy'n gallu gweithredu ar dymheredd uchel. Mae'r transistorau hyn yn trosoledd gallu gallium nitride i gynhyrchu allbwn pŵer uchel mewn cyfaint bach. Wedi'i gyfuno ag effeithlonrwydd uchel y deunydd mewn mwyhaduron pŵer ar amleddau uwch-uchel a microdon, mae gallium nitride wedi dod yn ddeunydd delfrydol ar gyfer datblygu yn y dyfodol mewn ystod eang o gymwysiadau optoelectroneg.

Gofynion Cais

Ym mhob achos, nod caboli saffir, carbid silicon, a wafferi gallium nitride yw lleihau trwch terfynol y swbstrad i'r gwerth targed a ddymunir, gyda chyfanswm amrywiad trwch (TTV) yn well na ± 2 μm a garwedd arwyneb wedi'i wella i lai na 2 nanometr (Ra < 2 nm). Cyflawnir hyn trwy fondio'r wafer i swbstrad gwydr cwarts yn gyntaf gan ddefnyddio Uned Bondio Is-haen Wafferi (WB) Hemei.

Ar ôl bondio, mae angen i'r wafer fod yn ddaear i gael gwared ar ddeunydd gormodol, ac yna caboli. Perfformir y broses Lapio gan ddefnyddio offer HS, MS a HSM-CMP sydd â gosodiadau caboli manwl gywir Hemei SJ ac ASJ.

Yn ystod Lapio, mae'r gosodiad wedi'i osod ar blât Lapio haearn bwrw, ac mae amrywiaeth o opsiynau paramedr proses ar gael i ganiatáu i ddefnyddwyr ddeall y broses symud deunydd.

Ar ôl Lapio, rhaid glanhau'r wafer a'i dynnu o'i swbstrad gwydr. Yna caiff ei drosglwyddo i osodyn sydd wedi'i gynllunio ar gyfer system sgleinio cyflymder uchel fanwl gyda phen caboli. Gan ddefnyddio'r naill neu'r llall o'r ddwy system hyn, gellir caboli wafferi'r tri deunydd (mewn meintiau amrywiol) i orffeniad nanoraddfa ailadroddadwy.

(Ffigur: Peiriant sgleinio)

(Ffigur: Gêm sgleinio)

Manylebau System

Yn dibynnu ar nifer y wafferi i'w prosesu, mae Hemei yn cynnig amrywiaeth o systemau ar gyfer caboli saffir, carbid silicon, a gallium nitrid. Fodd bynnag, gall pob system gynnwys y cydrannau canlynol:

Llif Prosesu

Gosod, Gosod, a Lapio

Gan ddefnyddio'r Uned Bondio Is-haen Wafer (WB), mae saffir, carbid silicon, neu wafferi nitrid gallium yn cael eu bondio dros dro i blât cynnal gwydr. Mae'r system hon yn sicrhau bod y wafer a'r plât cymorth bob amser yn gyfochrog iawn, ni waeth a yw un wafferi mawr neu wafferi bach lluosog o wahanol drwch wedi'u bondio. Ar ôl bondio llwyddiannus, gellir gosod y plât cymorth ar wyneb chuck gwactod y gosodiad Hemei. Yna caiff y gosodiad ei droi, gyda'r ochr brosesu yn wynebu i lawr, a'i osod ar blât Lapio haearn bwrw yr offer HSM-L. Yn dilyn hynny, disgwylir i'r system gylchdroi ar gyflymder uchaf o 100 chwyldro y funud (rpm), tra bod y slyri Lapping yn cael ei ddanfon i wyneb y plât ar gyfradd llif cyson trwy bwmp peristaltig hylif Lapping mesurydd (a reolir gan y rhyngwyneb rheoli), a gall y defnyddiwr reoli'n annibynnol faint o slyri a ddanfonir i wyneb y plât.

Gosod, Trwsio, a Chaboli

Ar ôl tynnu'r deunydd dros ben o'r swbstrad trwy Lapping, defnyddir system sgleinio pen gyriant C{{0}ASJ cyflymder uchel- i sgleinio wyneb y wafferi. Mae hyn yn cynhyrchu arwyneb o -ansawdd uchel ar bob waffer.

Mae'r system HSM{0}}CMP yn defnyddio dulliau gosod megis sugnedd dŵr a sugnwr llwch i glampio a gosod y wafer, gan ddileu'r angen am swbstrad gwydr. Felly, cyn gosod y wafer ar ben caboli'r system HSM-CMP, mae angen ei dynnu o'r swbstrad gwydr. Mae pob pen caboli wedi'i addasu yn unol â gofynion penodol y cwsmer i sicrhau'r canlyniadau gorau posibl o'r broses sgleinio.

Drwy gydol y broses sgleinio gyfan, mae'r system HSM{0}}CMP yn darparu lefel uchel o reolaeth, gan y gellir cyflawni gweithrediadau llaw "in-situ". Gellir rheoli paramedrau proses megis cyflymder plât, caboli llwyth i lawr y pen, a chyfradd llif slyri i gyd trwy sgrin gyffwrdd, gan ganiatáu i ddefnyddwyr wneud addasiadau a rheolaeth uniongyrchol a manwl gywir.

Canlyniadau

Trwy ddefnyddio system sgleinio Hemei i gwblhau'r gwaith o baratoi swbstradau carbid silicon, saffir, neu gallium nitride, gellir cyflawni garwedd arwyneb delfrydol cyn prosesu dilynol gan ddefnyddio technoleg CMOS traddodiadol. Mae gan bob wafer caboledig swm unffurf o ddeunydd wedi'i dynnu wrth ei brosesu, gan arwain at arwyneb gwastad unffurf.

Trwy addasu'r pwysau (llwyth) a roddir ar y swbstrad wrth brosesu, gellir cyflawni'r cyfraddau tynnu deunydd gorau (MRR) o 6 μm/h ar gyfer saffir ac 1-2 μm/h ar gyfer carbid silicon.

Ceir y canlyniadau canlynol ar gyfer silicon carbid a gallium nitrid o swp o wafferi 12 2-modfedd o ddiamedr a broseswyd ar y system HSM-CMP; mae'r canlyniadau ar gyfer saffir yn dod o swp o wafferi 84 2-modfedd o ddiamedr wedi'u prosesu ar y system HSM-CMP.

(Disgrifiad o'r Siart: A. Silicon Carbide B. Sapphire C. Gallium Nitride)

[Delwedd: A. Silicon Carbide; B. Saffir; C. Gallium Nitride. Echelau: Gwerthoedd Ra Cychwynnol (nm), gwerthoedd Ra Terfynol (nm), MRR Cyfartalog (Micronau yr awr). Pwyntiau data: A - Ra Cychwynnol: 120 nm, Ra Terfynol: 6 nm, MRR: 1-2 μm/h; B - Ra Cychwynnol: 100 nm, Ra Terfynol: 1 nm, MRR: 6 μm/h; C - Ra Cychwynnol: 80 nm, Ra Terfynol: 3 nm, MRR: 15 μm/h]

Gwerthoedd Ra Cychwynnol (Ar ôl Lapio)

A: 120 nm

B: 100 nm

C: 80 nm

Gwerthoedd Ra Terfynol (Ar ôl sgleinio)

A: 6 nm

B: 1 nm

C: 3 nm

MRR ar gyfartaledd (micronau yr awr)

A: 1-2 μm/h

B: 6 μm/h

C: 15 μm/h

A. Wafer Silicon Carbide

Diamedr: 2 fodfedd

Cyfradd Tynnu Deunydd (MRR): 1-2 μm/h

Gwerth Ra Terfynol: < 3 nm

Flatness: ± 2 μm

Bwa: < 25 μm

B. Sapphire Wafer

Diamedr: 2 fodfedd

Cyfradd Tynnu Deunydd (MRR): 6 μm/h

Gwerth Ra Terfynol: < 1 nm

Flatness: ± 2 μm

Bwa: < 25 μm

C. Gallium Nitride Wafer

Diamedr: 2 fodfedd

Cyfradd Tynnu Deunydd (MRR): 15 μm/h (yn dibynnu ar yr awyren grisial)

Gwerth Ra Terfynol: < 3 nm

Flatness: ± 2 μm

Bwa: < 25 μm

(Mesur gan ddefnyddio Proffil Wyneb Dektak 150)