Carbură de siliciu, safir și nitrură de galiu

Cuprins

Introducere

Cerințe de aplicare

Specificații ale sistemului

Fluxul de procesare

Rezultate

Introducere

În producția de dispozitive semiconductoare, urmărirea reducerii costurilor este întotdeauna determinată de producție și randament. În comparație cu tehnologiile tradiționale semiconductoare, carbura de siliciu (SIC), safir și nitrură de galiu (GAN) sunt trei materiale din ce în ce mai populare care pot reduce semnificativ costurile. Hemei Semiconductor (HSM) a dezvoltat o metodă de succes pentru prelucrarea substraturilor de carbură de siliciu, safir și nitrură de galiu la o stare „EPI Ready”.

Sapphire este deosebit de atractiv pentru practicienii din industria laserului datorită constantei sale dielectrice uniforme și a structurii de cristal de calitate -. Acest lucru a dus la aplicarea sporită a substraturilor de safir în diode laser albastru, iar Sapphire a devenit, de asemenea, fundamentul aplicațiilor de comutare a frecvenței radio de astăzi (RF).

Carbura de siliciu are proprietăți precum conductivitatea termică ridicată, rezistența ridicată la oxidare, inerția chimică și rezistența mecanică ridicată. Aceste caracteristici îl fac un material ideal pentru o varietate de aplicații, inclusiv materiale biomedicale, dispozitive semiconductoare de temperatură ridicate -, componente optice cu radiații de sincrotron și structuri de rezistență ușoare -. În anumite scurte - lungime de undă (biocompatible), temperatură ridicată -, radiație - rezistentă și ridicată - aplicații de alimentare, carbură de silicon prezintă proprietăți fizice și electronice superioare în comparație cu arsenida silicon și galiu.

Nitrida Gallium este utilizată în prezent în tranzistoarele de putere - capabile să funcționeze la temperaturi ridicate. Aceste tranzistoare folosesc capacitatea nitrurii de galiu de a genera o putere ridicată - puterea într -un volum mic. În combinație cu eficiența ridicată a materialului în amplificatoarele de putere la frecvențe ultra - și cu microunde, nitrura de galiu a devenit un material ideal pentru dezvoltarea viitoare într -o gamă largă de aplicații optoelectronice.

Cerințe de aplicare

În fiecare caz, obiectivul de a lustra safir, carbură de siliciu și napolitane de nitrură de galiu este de a reduce grosimea finală a substratului la valoarea țintă dorită, cu o variație totală de grosime (TTV) mai bună decât ± 2 μm și o rugozitate a suprafeței îmbunătățită la mai puțin de 2 nanometre (RA <2 nm). Acest lucru se realizează prin mai întâi legarea plafonului de un substrat de sticlă de cuarț folosind unitatea de legare a substratului (WB) a substratului Hemei.

După lipire, placa trebuie să fie măcinată pentru a îndepărta excesul de material, urmată de lustruire. Procesul de declanșare este efectuat folosind echipamente CMP HS, MS și HSM - echipate cu corpuri de lustruire de precizie SJ și ASJ de Precision.

În timpul declanșării, dispozitivul este montat pe o placă de declanșare din fontă și sunt disponibile o varietate de opțiuni de parametri de proces pentru a permite utilizatorilor să înțeleagă procesul de eliminare a materialelor.

După scurgere, placa trebuie curățată și îndepărtată din substratul său de sticlă. Apoi este transferat într -un dispozitiv de fixare proiectat pentru un sistem de lustruire a vitezei de precizie - cu un cap de lustruire. Folosind oricare dintre aceste două sisteme, napolitane ale celor trei materiale (în diferite cantități) pot fi lustruite până la un finisaj repetabil la nano -scală.

(Figura: Mașină de lustruire)
(Figura: Instalație de lustruire)

Specificații ale sistemului

În funcție de numărul de napolitane care trebuie procesate, Hemei oferă o varietate de sisteme pentru lustruirea safirului, carburii de siliciu și a nitrurii de galiu. Cu toate acestea, fiecare sistem poate include următoarele componente:

Fluxul de procesare

Instalare, fixare și declanșare

Utilizarea unității de lipire a substratului de placă (WB), safir, carbură de siliciu sau napolitane de nitrură de galiu sunt legate temporar de o placă de susținere din sticlă. Acest sistem se asigură că placa de placă și placa de sprijin sunt întotdeauna extrem de paralele, indiferent dacă sunt legate o singură placă mare sau mai multe nave mici de grosimi diferite. După lipirea cu succes, placa de sprijin poate fi montată pe suprafața de mandrină de vid a corpului hemei. Atacul este apoi răsturnat, cu partea de procesare orientată în jos și așezată pe placa de strecurare din fontă a echipamentului HSM -}. Ulterior, sistemul este setat să se rotească la o viteză maximă de 100 de rotații pe minut (RPM), în timp ce suspensia de scurgere este livrată pe suprafața plăcii la un debit constant printr -o pompă peristalică de fluid de măsurare (controlată de interfața de control), iar utilizatorul poate controla independent cantitatea de suspensie livrată pe suprafața plăcii.

Instalare, fixare și lustruire

După eliminarea excesului de material din substrat prin declanșare, Capul de acționare ASJ C -} ASJ High -} este utilizat pentru a lustrui suprafața de placă. Aceasta produce o suprafață de calitate ridicată - pe fiecare placă.

Sistemul HSM - CMP folosește metode de fixare, cum ar fi aspirația cu apă și vidul pentru a prinde și a repara placa, eliminând necesitatea unui substrat de sticlă. Prin urmare, înainte de a seta placa pe capul de lustruire al sistemului CMP HSM -, trebuie să fie eliminat din substratul de sticlă. Fiecare cap de lustruire este personalizat în funcție de cerințele specifice ale clientului pentru a asigura rezultate optime din procesul de lustruire.

Pe parcursul întregului proces de lustruire, sistemul HSM - CMP oferă un nivel ridicat de controlabilitate, deoarece operațiunile manuale pot fi efectuate "în - situ". Parametrii procesului, cum ar fi viteza plăcii, lustruirea capului în jos în jos și debitul de suspensie pot fi controlate prin intermediul unui ecran tactil, permițând utilizatorilor să facă ajustări și control imediat și precis.

Rezultate

Folosind sistemul de lustruire a lui Hemei pentru a finaliza prepararea substraturilor de carbură de siliciu, safir sau nitrură de galiu, o rugozitate ideală a suprafeței poate fi obținută înainte de procesarea ulterioară folosind tehnologia tradițională CMOS. Fiecare placă lustruită are o cantitate uniformă de material îndepărtat în timpul procesării, ceea ce duce la o suprafață uniformă plană.

Prin ajustarea presiunii (încărcarea) aplicată substratului în timpul procesării, se pot obține rate optime de îndepărtare a materialelor (MRR) de 6 μm/h pentru safir și 1-2 μm/h pentru carbura de siliciu.

Următoarele rezultate pentru carbură de siliciu și nitrură de galiu sunt obținute dintr -un lot de napolitane 12 2- inch cu diametru procesat pe sistemul HSM - CMP; Rezultatele pentru safir sunt obținute dintr -un lot de napolitane cu diametrul 84 2- inch procesate pe sistemul CMP HSM -.

(Descrierea graficului: A. carbură de siliciu B. Sapphire C. Nitrură de galiu)

[Imagine: A. carbură de siliciu; B. Sapphire; C. Nitru de galiu. Axe: Valori RA inițiale (NM), valori RA finale (NM), MRR medii (microni pe oră). Puncte de date: A - inițial RA: 120 nm, final RA: 6 nm, MRR: 1 - 2 μm/h; B - Inițial RA: 100 nm, final RA: 1 nm, MRR: 6 μm/h; C - RA inițial: 80 nm, Final RA: 3 nm, MRR: 15 μm/h]

Valorile RA inițiale (după ce s -a aruncat)

A: 120 nm

B: 100 nm

C: 80 nm

Valori RA finale (după lustruire)

A: 6 nm

B: 1 nm

C: 3 nm

MRR mediu (microni pe oră)

A: 1-2 μm/h

B: 6 μm/h

C: 15 μm/h

A. placă de carbură de siliciu

Diametru: 2 inci

Rata de îndepărtare a materialelor (MRR): 1-2 μm/h

Valoarea rasă finală RA: <3 nm

Flatness: ± 2 μm

Arc: <25 μm

B. WAFER SAPHIRE

Diametru: 2 inci

Rata de îndepărtare a materialelor (MRR): 6 μm/h

Valoarea rasă finală RA: <1 nm

Flatness: ± 2 μm

Arc: <25 μm

C. placă de nitru de galiu

Diametru: 2 inci

Rata de îndepărtare a materialului (MRR): 15 μm/h (în funcție de planul de cristal)

Valoarea rasă finală RA: <3 nm

Flatness: ± 2 μm

Arc: <25 μm

(Măsurat folosind un profil de suprafață Dektak 150)