Silisyum karbür, safir ve galyum nitrür için alıştırma ve cilalama işlemleri

Silisyum Karbür, Safir ve Galyum Nitrür

İçindekiler

giriiş

Başvuru Gereksinimleri

Sistem Özellikleri

İşleme Akışı

giriiş

Yarı iletken cihazların üretiminde, maliyet düşürme arayışı her zaman çıktı ve verim tarafından yönlendirilir. Geleneksel yarı iletken teknolojilerle karşılaştırıldığında, silisyum karbür (SiC), safir ve galyum nitrür (GaN), maliyetleri önemli ölçüde azaltabilen, giderek daha popüler hale gelen üç malzemedir. Hemei Semiconductor (HSM), silikon karbür, safir ve galyum nitrür substratlarını "EPI'ye hazır" duruma getirmek için başarılı bir yöntem geliştirdi.

Safir, tek biçimli dielektrik sabiti ve yüksek-kaliteli kristal yapısı nedeniyle özellikle lazer endüstrisindeki uygulayıcılar için caziptir. Bu, mavi lazer diyotlarda safir substratların kullanımının artmasına yol açtı ve safir aynı zamanda günümüzün radyo frekansı (RF) anahtar uygulamalarının da temeli haline geldi.

Silisyum karbür, yüksek ısı iletkenliği, yüksek oksidasyon direnci, kimyasal inertlik ve yüksek mekanik dayanım gibi özelliklere sahiptir. Bu özellikler onu biyomedikal malzemeler, yüksek-sıcaklıklı yarı iletken cihazlar, senkrotron radyasyon optik bileşenleri ve hafif, yüksek-dayanımlı yapılar dahil olmak üzere çeşitli uygulamalar için ideal bir malzeme haline getirir. Bazı kısa-dalga boylu (biyouyumlu), yüksek-sıcaklık, radyasyona-dirençli ve yüksek-güç uygulamalarında silisyum karbür, silikon ve galyum arsenite kıyasla üstün fiziksel ve elektronik özellikler sergiler.

Galyum nitrür şu anda yüksek sıcaklıklarda çalışabilen-yüksek güçlü transistörlerde kullanılmaktadır. Bu transistörler, galyum nitrürün küçük bir hacimde yüksek-güç çıkışı üretme yeteneğinden yararlanır. Malzemenin ultra-yüksek ve mikrodalga frekanslarındaki güç amplifikatörlerindeki yüksek verimliliği ile birleştiğinde galyum nitrür, çok çeşitli optoelektronik uygulamalarda gelecekteki gelişmeler için ideal bir malzeme haline geldi.

Başvuru Gereksinimleri

Her durumda, safir, silisyum karbür ve galyum nitrür levhaların parlatılmasının amacı, alt tabakanın nihai kalınlığını, ±2 μm'den daha iyi bir toplam kalınlık değişimi (TTV) ve yüzey pürüzlülüğü 2 nanometreden daha aza (Ra < 2 nm) daha iyi olacak şekilde istenen hedef değere azaltmaktır. Bu, öncelikle Hemei'nin Gofret Substrat Bağlama Birimi (WB) kullanılarak gofretin bir kuvars cam alt tabakaya yapıştırılmasıyla elde edilir.

Yapıştırma işleminden sonra, fazla malzemeyi çıkarmak için levhanın öğütülmesi ve ardından cilalanması gerekir. Alıştırma işlemi, Hemei'nin SJ ve ASJ hassas cilalama fikstürleriyle donatılmış HS, MS ve HSM-CMP ekipmanı kullanılarak gerçekleştirilir.

Alıştırma sırasında fikstür bir dökme demir Alıştırma plakası üzerine monte edilir ve kullanıcıların malzeme çıkarma sürecini anlamalarına olanak sağlamak için çeşitli süreç parametre seçenekleri mevcuttur.

Alıştırma işleminden sonra gofret temizlenmeli ve cam alt katmanından çıkarılmalıdır. Daha sonra hassas, yüksek-hızlı bir cilalama sistemi için tasarlanmış, cilalama kafasına sahip bir fikstüre aktarılır. Bu iki sistemden herhangi birini kullanarak, üç malzemeden oluşan levhalar (çeşitli miktarlarda) tekrarlanabilir nano ölçekte cilalanabilir.

(Şekil: Parlatma Makinesi)

(Şekil: Parlatma Armatürü)

Sistem Özellikleri

İşlenecek plaka sayısına bağlı olarak Hemei, safir, silisyum karbür ve galyum nitrürün parlatılması için çeşitli sistemler sunmaktadır. Ancak her sistem aşağıdaki bileşenleri içerebilir:

İşleme Akışı

Kurulum, Sabitleme ve Alıştırma

Gofret Substrat Bağlama Ünitesi (WB) kullanılarak safir, silisyum karbür veya galyum nitrür levhalar geçici olarak bir cam destek plakasına bağlanır. Bu sistem, tek bir büyük levhanın veya farklı kalınlıktaki birden fazla küçük levhanın birleştirilmiş olmasına bakılmaksızın, levha ve destek plakasının her zaman oldukça paralel olmasını sağlar. Başarılı bir yapıştırmanın ardından destek plakası Hemei fikstürünün vakum aynası yüzeyine monte edilebilir. Daha sonra fikstür, işleme tarafı aşağı bakacak şekilde ters çevrilir ve HSM-L ekipmanının dökme demir Alıştırma plakası üzerine yerleştirilir. Daha sonra sistem, dakikada 100 devir (rpm) maksimum hızda dönecek şekilde ayarlanırken, Alıştırma bulamacı, ölçümlü Alıştırma sıvısı peristaltik pompası (kontrol arayüzü tarafından kontrol edilir) aracılığıyla sabit bir akış hızında plaka yüzeyine iletilir ve kullanıcı, plaka yüzeyine iletilen bulamaç miktarını bağımsız olarak kontrol edebilir.

Kurulum, Sabitleme ve Parlatma

Fazla malzeme Alıştırma yoluyla alt tabakadan çıkarıldıktan sonra, levha yüzeyini cilalamak için C-ASJ tahrik kafası yüksek- hızlı cilalama sistemi kullanılır. Bu, her levhada yüksek-kaliteli bir yüzey oluşturur.

HSM-CMP sistemi, levhayı kelepçelemek ve sabitlemek için su emme ve vakum gibi sabitleme yöntemlerini kullanarak cam alt tabaka ihtiyacını ortadan kaldırır. Bu nedenle, levhayı HSM-CMP sisteminin parlatma kafasına yerleştirmeden önce cam alt tabakadan çıkarılması gerekir. Her bir cilalama kafası, cilalama işleminden en iyi sonuçların alınmasını sağlamak için müşterinin özel gereksinimlerine göre özelleştirilir.

Tüm cilalama süreci boyunca, HSM-CMP sistemi, manuel işlemler "yerinde-" gerçekleştirilebildiği için yüksek düzeyde kontrol edilebilirlik sağlar. Plaka hızı, parlatma başlığının aşağı doğru yükü ve bulamaç akış hızı gibi proses parametrelerinin tümü dokunmatik ekran aracılığıyla kontrol edilebilir ve bu da kullanıcıların anında ve hassas ayarlamalar yapmasına ve kontrol etmesine olanak tanır.

Sonuçlar

Silisyum karbür, safir veya galyum nitrür substratların hazırlanmasını tamamlamak için Hemei'nin parlatma sistemi kullanılarak, geleneksel CMOS teknolojisi kullanılarak sonraki işlemlerden önce ideal bir yüzey pürüzlülüğü elde edilebilir. Her bir cilalı levha, işleme sırasında çıkarılan tekdüze miktarda malzemeye sahiptir ve bu da düzgün bir şekilde düz bir yüzey elde edilmesini sağlar.

İşleme sırasında alt tabakaya uygulanan basıncı (yük) ayarlayarak, safir için 6 μm/saat ve silisyum karbür için 1-2 μm/saatlik optimum malzeme kaldırma oranlarına (MRR) ulaşılabilir.

Silisyum karbür ve galyum nitrür için aşağıdaki sonuçlar, HSM-CMP sisteminde işlenen 12 2-inç çapındaki levhalardan oluşan bir partiden elde edilmiştir; safir sonuçları, HSM-CMP sisteminde işlenen 84 2-inç çaplı levhalardan oluşan bir partiden elde edilir.

(Grafik Açıklaması: A. Silisyum Karbür B. Safir C. Galyum Nitrür)

[Resim: A. Silisyum Karbür; B. Safir; C. Galyum Nitrür. Eksenler: Başlangıç ​​Ra değerleri (nm), Nihai Ra değerleri (nm), Ortalama MRR (Saat başına mikron). Veri noktaları: A - Başlangıç ​​Ra: 120 nm, Nihai Ra: 6 nm, MRR: 1-2 μm/sa; B - Başlangıç ​​Ra: 100 nm, Son Ra: 1 nm, MRR: 6 μm/sa; C - Başlangıç ​​Ra: 80 nm, Son Ra: 3 nm, MRR: 15 μm/saat]

Başlangıç ​​Ra Değerleri (Alıştırma Sonrası)

C: 120 nm

B: 100nm

C: 80 nm

Nihai Ra Değerleri (Parlatma Sonrası)

C: 6 nm

B: 1 nm

C: 3 nm

Ortalama MRR (Saat başına Mikron)

A: 1-2 μm/h

B: 6 μm/h

C: 15 μm/h

A. Silisyum Karbür Gofret

Çap: 2 inç

Malzeme Kaldırma Hızı (MRR): 1-2 μm/saat

Nihai Ra Değeri: < 3 nm

Düzlük: ± 2 μm

Yay: < 25 μm

B. Safir Gofret

Çap: 2 inç

Talaş Kaldırma Hızı (MRR): 6 μm/saat

Nihai Ra Değeri: < 1 nm

Düzlük: ± 2 μm

Yay: < 25 μm

C. Galyum Nitrür Gofret

Çap: 2 inç

Malzeme Kaldırma Hızı (MRR): 15 μm/saat (kristal düzleme bağlı olarak)

Nihai Ra Değeri: < 3 nm

Düzlük: ± 2 μm

Yay: < 25 μm

(Dektak 150 Yüzey Profilleyici kullanılarak ölçülmüştür)