1. Uvod
U potrazi za višim performansama i pouzdanošću za poluvodiče i-suvremene primjene, silicijev nitrid (Si₃N₄) privukao je značajnu pozornost zbog svoje izuzetne kombinacije svojstava. Nudi visoku tvrdoću, izvrsnu žilavost loma, dobru kemijsku stabilnost, nizak koeficijent toplinskog širenja i izvanrednu električnu izolaciju. Ove karakteristike ga čine idealnim materijalom za proizvodnju ključnih komponenti kao -keramičkih ležajeva visokih performansi, izolacijskih slojeva u poluvodičkim procesima, podloga za upravljanje toplinom i optičkih prozora.
Iskorištavajući veliko iskustvo u poliranju tvrdih i lomljivih materijala kao što su silicij karbid i safir, Hemei Corporation razvila je zreo proces poliranja posebno za supstrate silicij nitrida. Ovaj proces učinkovito i dosljedno obrađuje pločice od silicijevog nitrida do ultra-glatke površine stupnja "-spremne za epitaksiju", ispunjavajući najstrože zahtjeve primjene.
2. Zahtjevi za prijavu
Ciljevi poliranja za pločice od silicijevog nitrida usklađeni su s onima za druge napredne keramičke materijale: stanjivanje podloge na ciljnu debljinu uz strogu kontrolu varijacije ukupne debljine (TTV) na bolje od ±2 mikrometra i značajno poboljšanje hrapavosti površine (Ra) na manje od 2 nanometra.
Kako bi se postigli ovi ciljevi, Hemei proces prvo uključuje privremeno spajanje pločice od silicij nitrida na nosivi disk od kvarcnog stakla korištenjem sustava za pločicu. To osigurava stabilnost i paralelizam tijekom obrade. Nakon toga, metoda u dva- koraka koja uključuje precizno lapiranje i poliranje omogućuje potpunu-kontrolu procesa od brzog uklanjanja materijala do finog poliranja.
3. Specifikacije sustava
Hemeijev modularni sustav za poliranje može fleksibilno rukovati pločicama od silicij nitrida različitih veličina i količina šarže. Osnovni sustav uključuje:
HSM-L / HSM-LP serija opreme za mljevenje:Koristi se za početnu fazu preciznog brušenja.
Sustav za kemijsko mehaničko poliranje serije HSM-CMP: Koristi se za finalno ultra{0}}precizno poliranje, postizanje završne obrade površine u nanoskali.
Ključni podsustavi:
Jedinica za lijepljenje pločica (WB): Osigurava visoko{0}}precizno spajanje pločice na nosivi disk.
Uređaji za precizno poliranje serije SJ/ASJ:Pruža stabilna i pouzdana rješenja za stezanje.
C-ASJ Drive Head High-Sustav brzog poliranja:Omogućuje učinkovito i ravnomjerno uklanjanje materijala.
4. Tijek obrade
4.1 Montaža, pričvršćivanje i brušenje
Vezanje:Upotrijebite Hemei WB jedinicu za lijepljenje za privremeno spajanje pločice od silicij nitrida na potporni disk od kvarcnog stakla. Ovaj sustav može kompenzirati varijacije debljine između različitih pločica, osiguravajući dobar početni paralelizam.
Učvršćivanje:Postavite zalijepljenu podlogu na vakuumsku steznu glavu uređaja za poliranje serije SJ ili ASJ.
Brušenje: Okrenite učvršćenje tako da lice za obradu pločice bude okrenuto prema dolje na ploču za mljevenje opreme HSM-L. Sustav radi pri brzinama do 130 okretaja u minuti, dok pumpa za doziranje isporučuje kašu za brušenje dijamanta na površinu ploče kontroliranom brzinom protoka. Ovaj korak ima za cilj brzo i ravnomjerno uklanjanje većine materijala, uz preliminarno kontroliranje varijacija debljine.
4.2 Montaža, pričvršćivanje i poliranje
Prijenos:Nakon mljevenja očistite pločicu i skinite je sa staklenog nosača.
Precizno poliranje:
Opcija A (preferirana visoka-preciznost): Koristite Hemei HSM-CMP sustav. Pločica se izravno fiksira na prilagođenu glavu za poliranje putem usisa vode ili vakuuma, eliminirajući potrebu za sekundarnim lijepljenjem. Ovaj sustav nudi visoku upravljivost procesa; ključni parametri kao što su brzina ploče, potisna sila i brzina protoka kaše mogu se precizno podesiti u stvarnom-vremenu putem sučelja zaslona osjetljivog na dodir kako bi se optimizirala brzina uklanjanja materijala (MRR) i kvaliteta površine.
Opcija B (Visoko-učinkovita alternativa): Umetnite pločicu u namjenski uređaj za poliranje opremljen C-ASJ pogonskom glavom za brzo-poliranje.
5. Rezultati
Korištenje Hemei sustava za poliranje za supstrate od silicijevog nitrida daje idealnu površinu visoke-kvalitete spremnu za naknadno taloženje tankog{1}}sloja ili procese lijepljenja. Svaka polirana pločica postiže ravnomjerno uklanjanje materijala i极高的表面平整度 (ekstremno visoka ravnost površine).
Optimiziranjem parametara procesa (kao što je primijenjeni tlak), Hemei proces može postići optimalnu brzinu uklanjanja materijala (MRR) za silicijev nitrid od 1.5 - 3 μm/sat, postižući ravnotežu između učinkovitosti i kvalitete površine.
Sljedeći podaci temelje se na rezultatima izmjerenim iz serije od deset pločica od 2-inča silicijevog nitrida obrađenih na HSM-CMP sustavu:
| Parametar | Nakon mljevenja (početno) | Nakon poliranja (konačno) | Specifikacija cilja |
|---|---|---|---|
| Hrapavost površine (Ra) | ~110 nm | < 1.5 nm | Ra < 2 nm |
| TTV | - | < ±1.5 μm | TTV < ±2 μm |
| MRR | - | 1.5 - 3 μm/h | - |
| Pramac | - | < 20 μm | Luk < 25 μm |
| Gore navedeni rezultati parametara služe samo kao referenca iz laboratorija Hemei Semiconductor (Suzhou). |
Tipični rezultati za pločice od silicij nitrida
Promjer:2 inča (skalabilno na veće veličine)
Stopa uklanjanja materijala (MRR): 1.5 - 3 μm/sat
Konačna Ra vrijednost:< 1,5 nm
Ravnost (TTV): < ±1,5 μm
Naklon:< 20 μm
Gore navedeni rezultati parametara služe samo kao referenca iz laboratorija Hemei Semiconductor (Suzhou).
Sažetak: Hemeijevo rješenje za poliranje pruža proizvodni-provjereni put obrade za supstrate od silicij nitrida, sposoban za dosljedno i ponavljajuće postizanje završne obrade površine u nanoskali i mikronske-razine geometrijske točnosti. Ovo snažno podupire industrijalizaciju silicijevog nitrida u raznim vrhunskim-primjenama.
