1. Въведение
В преследването на по-висока производителност и надеждност за полупроводници и авангардни-приложения, силициевият нитрид (Si₃N₄) привлече значително внимание поради изключителната си комбинация от свойства. Предлага висока твърдост, отлична якост на счупване, добра химическа стабилност, нисък коефициент на термично разширение и изключителна електрическа изолация. Тези характеристики го правят идеален материал за производство на ключови компоненти като високо-производителни керамични лагери, изолационни слоеве в полупроводникови процеси, субстрати за управление на топлината и оптични прозорци.
Възползвайки се от богат опит в полирането на твърди и крехки материали като силициев карбид и сапфир, Hemei Corporation разработи зрял процес на полиране специално за субстрати от силициев нитрид. Този процес ефективно и последователно обработва пластини от силициев нитрид до ултра-гладка повърхност със степен „епитакси-готовност“, отговаряща на най-строгите изисквания за приложение.
2. Изисквания за кандидатстване
Целите на полиране за пластини от силициев нитрид са в съответствие с тези за други усъвършенствани керамични материали: изтъняване на субстрата до целевата дебелина, като същевременно строго се контролира общата вариация на дебелината (TTV) до по-добра от ±2 микрометра и значително подобряване на грапавостта на повърхността (Ra) до по-малко от 2 нанометра.
За постигане на тези цели, процесът Hemei първо включва временно свързване на пластината от силициев нитрид към носещ диск от кварцово стъкло с помощта на система за свързване на пластини. Това гарантира стабилност и паралелност по време на обработка. Впоследствие дву-стъпков метод, включващ прецизно прилепване и полиране, позволява пълен-контрол на процеса от бързо отстраняване на материала до фино полиране.
3. Системни спецификации
Модулната система за полиране на Hemei може гъвкаво да обработва пластини от силициев нитрид с различни размери и партидни количества. Основната система включва:
Оборудване за смилане от серия HSM{0}}L / HSM-LP:Използва се за началния етап на прецизно смилане.
HSM-Система за химическо механично полиране от серия CMP: Използва се за окончателно ултра{0}}прецизно полиране, постигащо повърхностно покритие в наномащаб.
Ключови подсистеми:
Устройство за свързване на вафли (WB): Осигурява високо{0}}прецизно свързване на пластината към носещия диск.
Приспособления за прецизно полиране от серия SJ/ASJ:Осигурява стабилни и надеждни решения за затягане.
C-ASJ Drive Head High-Speed Polishing System:Позволява ефективно и равномерно отстраняване на материала.
4. Процес на обработка
4.1 Монтаж, закрепване и шлайфане
Свързване: Използвайте модула за свързване Hemei WB, за да свържете временно пластината от силициев нитрид към поддържащ диск от кварцово стъкло. Тази система може да компенсира вариациите в дебелината между различните вафли, осигурявайки добър първоначален паралелизъм.
Фиксиране: Монтирайте залепения субстрат върху вакуумния патронник на приспособление за полиране от серия SJ или ASJ.
Смилане: Обърнете приспособлението, така че лицето за обработка на вафлата да е обърнато надолу върху плочата за смилане на оборудването HSM-L. Системата работи при скорости до 130 оборота в минута, докато дозираща помпа доставя диамантена шлайфаща суспензия към повърхността на плочата при контролиран дебит. Тази стъпка има за цел да отстрани по-голямата част от материала бързо и равномерно, като същевременно контролира предварително промяната на дебелината.
4.2 Монтаж, закрепване и полиране
Трансфер:След смилането почистете вафлата и я извадете от стъкления носещ диск.
Прецизно полиране:
Вариант А (предпочита се висока-прецизност): Използвайте системата Hemei HSM-CMP. Пластината се фиксира директно върху персонализирана полираща глава чрез водно засмукване или вакуум, което елиминира необходимостта от вторично залепване. Тази система предлага висока контролируемост на процеса; ключови параметри като скорост на плочата, притискаща сила и скорост на потока на суспензията могат да бъдат прецизно регулирани в реално-време чрез интерфейса на сензорния екран, за да се оптимизира скоростта на отстраняване на материала (MRR) и качеството на повърхността.
Вариант Б (алтернатива с висока-ефективност): Заредете пластината в специално приспособление за полиране, оборудвано със задвижваща глава C-ASJ за високо-полиране.
5. Резултати
Използването на системата за полиране Hemei за субстрати от силициев нитрид дава идеална повърхност с високо-качество, готова за последващо отлагане на тънък{1}}филм или процеси на свързване. Всяка полирана пластина постига равномерно отстраняване на материала и极高的表面平整度 (изключително висока плоскост на повърхността).
Чрез оптимизиране на параметрите на процеса (като приложено налягане), процесът Hemei може да постигне оптимална скорост на отстраняване на материал (MRR) за силициев нитрид от 1.5 - 3 μm/час, постигайки баланс между ефективност и качество на повърхността.
Следните данни се основават на резултати, измерени от партида от десет 2--инчови пластини от силициев нитрид, обработени в системата HSM-CMP:
| Параметър | След смилане (първоначално) | След полиране (окончателно) | Целева спецификация |
|---|---|---|---|
| Грапавост на повърхността (Ra) | ~110 nm | < 1.5 nm | Ra < 2 nm |
| TTV | - | < ±1.5 μm | TTV < ±2 μm |
| MRR | - | 1.5 - 3 μm/h | - |
| Поклон | - | < 20 μm | Лък < 25 μm |
| Резултатите от горните параметри са само за справка от Hemei Semiconductor (Suzhou) Lab. |
Типични резултати за пластини от силициев нитрид
Диаметър:2 инча (с възможност за мащабиране до по-големи размери)
Скорост на отстраняване на материал (MRR): 1.5 - 3 μm/час
Крайна Ra стойност:< 1,5 nm
Равност (TTV):< ±1,5 μm
Поклон:< 20 μm
Резултатите от горните параметри са само за справка от Hemei Semiconductor (Suzhou) Lab.
Резюме: Решението за полиране на Hemei осигурява производствен-доказан път на обработка за субстрати от силициев нитрид, способен за последователно и многократно постигане на наномащабно повърхностно покритие и геометрична точност на микронно-ниво. Това стабилно поддържа индустриализацията на силициевия нитрид в различни-приложения от висок клас.
