실리콘 카바이드, 사파이어 및 질화 갈륨

목차

소개

응용 프로그램 요구 사항

시스템 사양

처리 흐름

결과

소개

반도체 장치의 생산에서 비용 절감 추구는 항상 출력과 수율에 의해 주도됩니다. 기존의 반도체 기술과 비교하여, 실리콘 카바이드 (SIC), 사파이어 및 질화 갈륨 (GAN)은 비용을 크게 줄일 수있는 점점 더 인기있는 재료입니다. HEMEI 반도체 (HSM)는 실리콘 카바이드, 사파이어 및 질화물 기질을 "EPI Ready"상태로 처리하는 성공적인 방법을 개발했습니다.

사파이어는 균일 한 유전 상수와 높은 - 품질 결정 구조로 인해 레이저 산업의 실무자에게 특히 매력적입니다. 이로 인해 Blue Laser Diodes에서 Sapphire 기질의 적용이 증가했으며 Sapphire는 오늘날의 RF (Radio Frequency) 스위치 응용 프로그램의 기초가되었습니다.

실리콘 카바이드는 높은 열전도율, 높은 산화 저항성, 화학적 불활성 및 높은 기계적 강도와 같은 특성을 가지고 있습니다. 이러한 특성은 생의학 재료, 높은 - 온도 반도체 장치, 싱크로트론 방사선 광학 성분 및 경량 높은 - 강도 구조를 포함한 다양한 응용 분야에 이상적인 재료입니다. 특정 짧은 - 파장 (생체 적합성), 높은 - 온도, 방사선, 방사선 - 내성 및 높은 - 전력 응용 분야, 실리콘 암화는 실리콘 및 갤륨 아르 세나이드에 비해 우수한 물리 및 전자적 특성을 나타냅니다.

질화 갈륨은 현재 고온에서 작동 할 수있는 높은 - 전력 트랜지스터에서 사용됩니다. 이 트랜지스터는 질화 질화물의 높은 - 전력 출력을 소량으로 생성하는 능력을 활용합니다. Ultra - 높은 및 마이크로파 주파수에서의 전력 증폭기의 재료의 고효율과 결합 된 Gallium Nitride는 광범위한 광전자 애플리케이션에서 미래의 개발에 이상적인 재료가되었습니다.

응용 프로그램 요구 사항

각각의 경우, 사파이어, 실리콘 카바이드 및 질화물 질화물 웨이퍼를 연마하는 목표는 ± 2 μm보다 총 두께 변화 (TTV)가 2 나노 미터 (RA <2 nm)보다 우수한 총 두께 변화 (TTV)를 원하는 표적 값으로 감소시키는 것입니다. 이것은 Hemei의 웨이퍼 기판 결합 단위 (WB)를 사용하여 웨이퍼를 석영 유리 기판에 먼저 결합함으로써 달성된다.

결합 후, 웨이퍼는 과도한 재료를 제거하고 연마하기 위해 접지되어야합니다. 랩핑 프로세스는 HS, MS 및 HSM - CMP 장비를 사용하여 Hemei의 SJ 및 ASJ 정밀 연마 고정 장치를 사용하여 수행됩니다.

랩핑 중에, 고정물은 주철 랩핑 플레이트에 장착되며, 사용자가 재료 제거 프로세스를 이해할 수 있도록 다양한 공정 매개 변수 옵션을 사용할 수 있습니다.

랩핑 후, 웨이퍼는 유리 기판에서 청소하고 제거해야합니다. 그런 다음 연마 헤드가있는 정밀 높은 - 속도 연마 시스템을 위해 설계된 고정물로 옮겨집니다. 이 두 시스템 중 하나를 사용하여 세 가지 재료 (다양한 양)의 웨이퍼를 반복 가능한 나노 스케일 마감으로 연마 할 수 있습니다.

(그림 : 연마기)
(그림 : 폴리싱 픽스처)

시스템 사양

가공 될 웨이퍼의 수에 따라 Hemei는 사파이어, 실리콘 카바이드 및 질화 갈륨을 연마하기위한 다양한 시스템을 제공합니다. 그러나 각 시스템에는 다음 구성 요소가 포함될 수 있습니다.

처리 흐름

설치, 고정 및 랩핑

웨이퍼 기판 결합 장치 (WB)를 사용하여 사파이어, 실리콘 카바이드 또는 질화물 웨이퍼를 사용하여 유리지지 판에 일시적으로 결합됩니다. 이 시스템은 단일 대형 웨이퍼 또는 서로 다른 두께의 여러 개의 작은 웨이퍼가 결합되는지 여부에 관계없이 웨이퍼와지지 판이 항상 높은 평행을 보장합니다. 성공적인 결합 후,지지 판은 Hemei 고정물의 진공 척 표면에 장착 될 수있다. 그런 다음 가공 쪽이 아래로 향하고 HSM - L 장비의 주철 랩핑 플레이트에 설치를 뒤집어 놓습니다. 그 후, 시스템은 분당 최대 100 회전 (RPM)으로 회전하도록 설정되며, 랩핑 슬러리는 계량 랩핑 유체 연동 펌프 (제어 인터페이스에 의해 제어)를 통해 일정한 유속으로 플레이트 표면으로 전달되며, 사용자는 플레이트 표면으로 전달되는 더 슬러리의 양을 독립적으로 제어 할 수 있습니다.

설치, 고정 및 연마

랩핑을 통해 기판에서 과도한 재료를 제거한 후, C - ASJ Drive Head High - 속도 연마 시스템은 웨이퍼 표면을 연마하는 데 사용됩니다. 이것은 각 웨이퍼에서 높은 - 품질 표면을 생성합니다.

HSM - CMP 시스템은 물 흡입 및 진공과 같은 고정 방법을 사용하여 웨이퍼를 클램핑하고 고정하여 유리 기판이 필요하지 않습니다. 따라서 HSM - CMP 시스템의 연마 헤드에서 웨이퍼를 설정하기 전에 유리 기판에서 제거해야합니다. 각 연마 헤드는 연마 프로세스의 최적 결과를 보장하기 위해 고객의 특정 요구 사항에 따라 사용자 정의됩니다.

전체 연마 공정에서 HSM - CMP 시스템은 수동 작업이 "- situ"에서 수행 할 수 있으므로 높은 수준의 제어 성을 제공합니다. 플레이트 속도, 연마 헤드 하중 하중 및 슬러리 유량과 같은 프로세스 매개 변수는 모두 터치 스크린을 통해 제어 할 수 있으므로 사용자는 즉각적이고 정확한 조정 및 제어를 수행 할 수 있습니다.

결과

Hemei의 연마 시스템을 사용하여 실리콘 카바이드, 사파이어 또는 질화물 기질의 제조를 완료함으로써 전통적인 CMOS 기술을 사용하여 후속 처리 전에 이상적인 표면 거칠기를 달성 할 수 있습니다. 각각의 연마 된 웨이퍼는 가공 중에 제거 된 균일 한 양의 재료를 가지고있어 균일하게 평평한 표면을 초래합니다.

가공 동안 기판에 적용된 압력 (하중)을 조정함으로써, 사파이어의 경우 6 μm/h의 최적의 재료 제거 속도 (MRR) 및 실리콘 카바이드의 경우 1-2 μm/h가 달성 될 수있다.

실리콘 카바이드 및 질화 갈륨에 대한 다음 결과는 HSM - CMP 시스템에서 처리 된 12 2- 인치 직경 웨이퍼의 배치에서 얻어진다; 사파이어의 결과는 HSM - CMP 시스템에서 처리 된 84 2- 인치 직경 웨이퍼의 배치에서 얻습니다.

(차트 설명 : A. 실리콘 카바이드 B. 사파이어 C. 질화 질화염)

[이미지 : A. 실리콘 카바이드; B. 사파이어; C. 질화 갈륨. 축 : 초기 RA 값 (NM), 최종 RA 값 (NM), 평균 MRR (시간당 미크론). 데이터 포인트 : A - 초기 RA : 120 nm, 최종 RA : 6 nm, MRR : 1 - 2 μm/h; B - 초기 RA : 100 nm, 최종 RA : 1 nm, MRR : 6 μm/h; C- 초기 RA : 80 nm, 최종 RA : 3 nm, MRR : 15 μm/h]

초기 RA 값 (랩핑 후)

A : 120 nm

B : 100 nm

C : 80 nm

최종 RA 값 (연마 후)

A : 6 nm

B : 1 nm

C : 3 nm

평균 MRR (시간당 미크론)

A: 1-2 μm/h

B: 6 μm/h

C: 15 μm/h

A. 실리콘 카바이드 웨이퍼

직경 : 2 인치

재료 제거 속도 (MRR) : 1-2 μm/h

최종 RA 값 : <3 nm

평탄도 : ± 2 μm

활 : <25 μm

B. 사파이어 웨이퍼

직경 : 2 인치

재료 제거 속도 (MRR) : 6 μm/h

최종 RA 값 : <1 nm

평탄도 : ± 2 μm

활 : <25 μm

C. 질화물 웨이퍼

직경 : 2 인치

재료 제거 속도 (MRR) : 15 μm/h (결정 평면에 따라)

최종 RA 값 : <3 nm

평탄도 : ± 2 μm

활 : <25 μm

(Dektak 150 표면 프로파일 러를 사용하여 측정)