Carboneto de silício, safira e nitreto de gálio

Índice

Introdução

Requisitos de aplicação

Especificações do sistema

Fluxo de processamento

Resultados

Introdução

Na produção de dispositivos semicondutores, a busca pela redução de custos é sempre impulsionada pela produção e pelo rendimento. Comparados com as tecnologias tradicionais de semicondutores, o carboneto de silício (SIC), a safira e o nitreto de gálio (GaN) são três materiais cada vez mais populares que podem reduzir significativamente os custos. O Hemei Semicondutor (HSM) desenvolveu um método bem -sucedido para processar substratos de carboneto de silício, safira e nitreto de gálio para um estado "pronto para EPI".

A safira é particularmente atraente para os profissionais da indústria a laser devido à sua constante dielétrica uniforme e alta - estrutura cristalina de qualidade. Isso levou ao aumento da aplicação de substratos de safira em diodos a laser azuis, e a Sapphire também se tornou a base para aplicativos de comutador de frequência de rádio (RF) de hoje.

O carboneto de silício possui propriedades como alta condutividade térmica, alta resistência a oxidação, inércia química e alta resistência mecânica. Essas características o tornam um material ideal para uma variedade de aplicações, incluindo materiais biomédicos, altos dispositivos de semicondutores de temperatura -, componentes ópticos de radiação síncrotron e estruturas de força leves altas -. Em certos curtas - comprimento de onda (biocompatível), alta - temperatura, radiação - resistente e alta - aplicações de energia, o carbídio de silício exibe propriedades físicas e eletrônicas superiores comparadas a silício e galinha arsenídeo.

Atualmente, o nitreto de gálio é usado em transistores de potência - altos capazes de operar em altas temperaturas. Esses transistores aproveitam a capacidade do nitreto de gálio de gerar alta - saída de energia em um pequeno volume. Combinada com a alta eficiência do material em amplificadores de potência em Ultra - frequências altas e de microondas, o nitreto de gálio se tornou um material ideal para desenvolvimento futuro em uma ampla gama de aplicações optoeletrônicas.

Requisitos de aplicação

Em cada caso, o objetivo de polir safira, carboneto de silicone e bolachas de nitreto de gálio é reduzir a espessura final do substrato ao valor alvo desejado, com uma variação total de espessura (TTV) melhor que ± 2 μm e uma rugosidade da superfície melhorou para menos de 2 nanômetros (ra <2 nm). Isso é conseguido pela primeira vez que liga a bolacha a um substrato de vidro de quartzo usando a unidade de ligação do substrato de wafer de Hemei (WB).

Após a ligação, a bolacha precisa ser fundamentada para remover o excesso de material, seguido de polimento. O processo de lapidação é executado usando o equipamento CMP HS, MS e HSM - CMP equipado com equipamentos de polimento de precisão SJ e ASJ de Hemei.

Durante o lapidação, o acessório é montado em uma placa de lapidação de ferro fundido e uma variedade de opções de parâmetros de processo estão disponíveis para permitir que os usuários entendam o processo de remoção de material.

Após o lapidamento, a bolacha deve ser limpa e removida de seu substrato de vidro. Em seguida, é transferido para um equipamento projetado para uma alta precisão - sistema de polimento de velocidade com uma cabeça de polimento. Usando qualquer um desses dois sistemas, as bolachas dos três materiais (em várias quantidades) podem ser polidas para um acabamento em nanoescala repetível.

(Figura: Máquina de polimento)
(Figura: Polishing Acessor)

Especificações do sistema

Dependendo do número de bolachas a serem processadas, a Hemei oferece uma variedade de sistemas para polir safira, carboneto de silício e nitreto de gálio. No entanto, cada sistema pode incluir os seguintes componentes:

Fluxo de processamento

Instalação, fixação e lapidação

Usando a unidade de ligação do substrato de wafer (WB), as bolachas de safira, carboneto de silício ou nitreto de gálio são temporariamente ligadas a uma placa de suporte de vidro. Esse sistema garante que a bolacha e a placa de suporte sejam sempre altamente paralelas, independentemente de uma única bolacha grande ou múltiplas pequenas bolachas de diferentes espessuras. Após a ligação bem -sucedida, a placa de suporte pode ser montada na superfície do chuck de vácuo do acessório Hemei. O acessório é então invertido, com o lado do processamento voltado para baixo e colocado na placa de lapidação de ferro fundido do equipamento HSM - l. Posteriormente, o sistema está definido para girar a uma velocidade máxima de 100 revoluções por minuto (rpm), enquanto a pasta de lapidação é entregue à superfície da placa em uma taxa de fluxo constante por meio de uma medição de lâmpada peristáltica (controlada pela interface de controle) e o usuário pode controlar independentemente a quantidade de lesão entregue à placa.

Instalação, fixação e polimento

Depois de remover o excesso de material do substrato por meio de lapidação, o sistema C - ASJ Drive Head High - Sistema de polimento de velocidade é usado para polir a superfície da wafer. Isso produz uma superfície de qualidade - alta em cada wafer.

O sistema CMP HSM - usa métodos de fixação, como sucção e vácuo para prender e consertar a bolacha, eliminando a necessidade de um substrato de vidro. Portanto, antes de definir a bolacha na cabeça de polimento do sistema HSM - CMP, ela precisa ser removida do substrato de vidro. Cada cabeça de polimento é personalizada de acordo com os requisitos específicos do cliente para garantir resultados ideais do processo de polimento.

Durante todo o processo de polimento, o sistema CMP HSM - fornece um alto nível de controlabilidade, pois as operações manuais podem ser executadas "em - situ". Parâmetros de processo, como velocidade da placa, polimento da carga para baixo e taxa de fluxo de pasta, todos podem ser controlados por meio de uma tela de toque, permitindo que os usuários façam ajustes e controle imediatos e precisos.

Resultados

Ao usar o sistema de polimento de Hemei para concluir a preparação de substratos de carboneto de silício, safira ou nitreto de gálio, uma rugosidade da superfície ideal pode ser alcançada antes do processamento subsequente usando a tecnologia tradicional de CMOS. Cada bolacha polida possui uma quantidade uniforme de material removido durante o processamento, resultando em uma superfície uniformemente plana.

Ao ajustar a pressão (carga) aplicada ao substrato durante o processamento, podem ser alcançadas as taxas ideais de remoção de material (MRR) de 6 μm/h para safira e 1-2 μm/h para carboneto de silício.

Os seguintes resultados para carboneto de silício e nitreto de gálio são obtidos de um lote de bolachas de diâmetro de 12 2- polegada processadas no sistema HSM - cmp; Os resultados da safira são obtidos de um lote de bolachas de diâmetro 84 2- polegada processadas no sistema HSM - CMP.

(Descrição do gráfico: A. carboneto de silício B. safira C. nitreto de gálio)

[Imagem: A. carboneto de silício; B. Sapphire; C. nitreto de gálio. Eixos: valores iniciais de AR (nm), valores finais de AR (nm), MRR médio (microns por hora). Pontos de dados: a - RA inicial: 120 nm, RA final: 6 nm, mrr: 1 - 2 μm/h; B - RA inicial: 100 nm, RA final: 1 nm, mrr: 6 μm/h; C - RA inicial: 80 nm, RA final: 3 nm, MRR: 15 μm/h]

Valores iniciais de RA (após lapidar)

A: 120 nm

B: 100 nm

C: 80 nm

Valores finais da RA (após o polimento)

A: 6 nm

B: 1 nm

C: 3 nm

MRR médio (microns por hora)

A: 1-2 μm/h

B: 6 μm/h

C: 15 μm/h

A. Wafer de carboneto de silício

Diâmetro: 2 polegadas

Taxa de remoção de material (MRR): 1-2 μm/h

Valor final da RA: <3 nm

Planicidade: ± 2 μm

Arco: <25 μm

B. Sapphire Wafer

Diâmetro: 2 polegadas

Taxa de remoção de material (MRR): 6 μm/h

Valor final da RA: <1 nm

Planicidade: ± 2 μm

Arco: <25 μm

C. Wafer de nitreto de gálio

Diâmetro: 2 polegadas

Taxa de remoção de material (MRR): 15 μm/h (dependendo do plano de cristal)

Valor final da RA: <3 nm

Planicidade: ± 2 μm

Arco: <25 μm

(Medido usando um perfil de superfície Dektak 150)