1. Introducere
În căutarea unei performanțe și fiabilitate mai ridicate pentru semiconductori și aplicații de ultimă generație, nitrura de siliciu (Si₃N₄) a atras o atenție semnificativă datorită combinației sale excepționale de proprietăți. Oferă duritate ridicată, rezistență excelentă la rupere, stabilitate chimică bună, coeficient scăzut de dilatare termică și izolație electrică remarcabilă. Aceste caracteristici îl fac un material ideal pentru fabricarea componentelor cheie, cum ar fi rulmenți ceramici de înaltă-performanță, straturi izolatoare în procesele semiconductoare, substraturi de management termic și ferestre optice.
Folosind experiența profundă în lustruirea materialelor dure și casante, cum ar fi carbura de siliciu și safirul, Hemei Corporation a dezvoltat un proces de lustruire matur special pentru substraturile cu nitrură de siliciu. Acest proces prelucrează eficient și consecvent plachetele cu nitrură de siliciu la o suprafață ultra-gata pentru epitaxie, îndeplinind cele mai stricte cerințe de aplicare.
2. Cerințe de aplicare
Obiectivele de lustruire pentru plachetele cu nitrură de siliciu se aliniază cu cele pentru alte materiale ceramice avansate: subțierea substratului la grosimea țintă, controlând în același timp variația totală a grosimii (TTV) la mai bine de ± 2 micrometri și îmbunătățirea semnificativă a rugozității suprafeței (Ra) la mai puțin de 2 nanometri.
Pentru a atinge aceste obiective, procesul Hemei implică mai întâi legarea temporară a plachetei cu nitrură de siliciu la un disc purtător de sticlă de cuarț folosind un sistem de lipire a plăcilor. Acest lucru asigură stabilitate și paralelism în timpul procesării. Ulterior, o metodă în doi-pași care cuprinde șlefuirea și lustruirea de precizie permite controlul complet-procesului, de la îndepărtarea rapidă a materialului până la lustruirea fină.
3. Specificații de sistem
Sistemul modular de lustruire Hemei poate manipula în mod flexibil napolitanele cu nitrură de siliciu de diferite dimensiuni și cantități de lot. Sistemul de bază include:
Echipamente de șlefuit seria HSM-L / HSM-LP:Folosit pentru etapa inițială de șlefuire de precizie.
HSM-Sistem de lustruire chimic mecanic din seria CMP: Folosit pentru lustruirea finală de ultra-precizie, obținând finisarea suprafeței la scară nanometrică.
Subsisteme cheie:
Unitate de lipire a plachetelor (WB): Asigură lipirea-de înaltă precizie a plachetei de discul purtător.
Dispozitive de lustruire de precizie din seria SJ/ASJ:Oferă soluții de prindere stabile și fiabile.
C-ASJ Drive Head High-Sistem de lustruire cu viteză:Permite îndepărtarea eficientă și uniformă a materialului.
4. Fluxul de procesare
4.1 Montare, fixare și șlefuire
Legatura:Utilizați unitatea de lipire Hemei WB pentru a lega temporar placa cu nitrură de siliciu pe un disc suport din sticlă de cuarț. Acest sistem poate compensa variațiile de grosime între diferitele plachete, asigurând un bun paralelism inițial.
Fixare:Montați substratul lipit pe mandrina cu vid a unui dispozitiv de lustruire din seria SJ sau ASJ.
Măcinare: Întoarceți dispozitivul astfel încât fața de procesare a plachetei să fie în jos pe placa de șlefuit a echipamentului HSM-L. Sistemul funcționează la viteze de până la 130 rpm, în timp ce o pompă de dozare furnizează șlam pe suprafața plăcii cu un debit controlat. Această etapă urmărește îndepărtarea rapidă și uniformă a materialului masiv, controlând în același timp variația grosimii.
4.2 Montare, fixare și lustruire
Transfer:După măcinare, curățați napolitana și scoateți-o de pe discul suport de sticlă.
Lustruire de precizie:
Opțiunea A (preferabil-înaltă precizie): Utilizați sistemul Hemei HSM-CMP. Napolitana este fixată direct pe un cap de lustruire personalizat prin aspirație sau vid cu apă, eliminând necesitatea unei lipiri secundare. Acest sistem oferă o controlabilitate ridicată a procesului; parametrii cheie, cum ar fi viteza platanului, forța de apăsare și debitul de nămol, pot fi ajustați cu precizie în timp real-prin interfața cu ecranul tactil pentru a optimiza rata de îndepărtare a materialului (MRR) și calitatea suprafeței.
Opțiunea B (alternativă cu-eficiență ridicată): Încărcați napolitana într-un dispozitiv de lustruire dedicat, echipat cu un cap de antrenare C-ASJ pentru lustruire cu viteză mare-.
5. Rezultate
Utilizarea sistemului de lustruire Hemei pentru substraturi cu nitrură de siliciu oferă o suprafață ideală de{0}}înaltă calitate, pregătită pentru procesele ulterioare de depunere sau lipire a filmului subțire-. Fiecare napolitană lustruită realizează îndepărtarea uniformă a materialului și 极高的表面平整度 (planeitatea suprafeței extrem de ridicată).
Prin optimizarea parametrilor procesului (cum ar fi presiunea aplicată), procesul Hemei poate obține o rată optimă de îndepărtare a materialului (MRR) pentru nitrura de siliciu de 1.5 - 3 μm/oră, atingând un echilibru între eficiență și calitatea suprafeței.
Următoarele date se bazează pe rezultatele măsurate dintr-un lot de zece plachete cu nitrură de siliciu de 2-inchi procesate pe sistemul HSM-CMP:
| Parametru | După măcinare (inițială) | După lustruire (finală) | Specificație țintă |
|---|---|---|---|
| Rugozitatea suprafeței (Ra) | ~110 nm | < 1.5 nm | Ra < 2 nm |
| TTV | - | < ±1.5 μm | TTV < ±2 μm |
| MRR | - | 1.5 - 3 μm/h | - |
| Arc | - | < 20 μm | Arca < 25 μm |
| Rezultatele parametrilor de mai sus sunt doar pentru referință de la Hemei Semiconductor (Suzhou) Lab. |
Rezultate tipice pentru napolitanele cu nitrură de siliciu
Diametru:2 inchi (scalabil la dimensiuni mai mari)
Rata de îndepărtare a materialului (MRR): 1.5 - 3 μm/oră
Valoarea finală Ra:< 1,5 nm
Planeitate (TTV):< ±1,5 μm
Arca:< 20 μm
Rezultatele parametrilor de mai sus sunt doar pentru referință de la Hemei Semiconductor (Suzhou) Lab.
Rezumat: Soluția de lustruire de la Hemei oferă o cale de procesare dovedită de producție-pentru substraturile cu nitrură de siliciu, capabilă să obțină în mod constant și repetat finisaj de suprafață la scară nanometrică și precizie geometrică la nivel de-microni. Acest lucru sprijină puternic industrializarea nitrurii de siliciu în diverse aplicații de vârf-.
