Sprzęt do pocieniania płytek do obróbki płytek szafirowych/SiC/Si o średnicy 4–12 cali
Zasada działania
Proces cieniowania wafli przebiega w trzech etapach:
Szlifowanie wstępne: Tarcza diamentowa (wielkość ziarna 200–500 μm) usuwa 50–150 μm materiału przy 3000–5000 obr./min, co pozwala na szybką redukcję grubości.
Szlifowanie precyzyjne: Drobniejsze koło (wielkość ziarna 1–50 μm) zmniejsza grubość do 20–50 μm przy prędkości <1 μm/s, minimalizując w ten sposób uszkodzenia podpowierzchniowe.
Polerowanie (CMP): Chemiczno-mechaniczna zawiesina usuwa uszkodzenia resztkowe, osiągając Ra <0,1 nm.
Materiały kompatybilne
Krzem (Si): Standard dla płytek CMOS, rozrzedzony do grubości 25 μm w celu układania w stosy 3D.
Węglik krzemu (SiC): Wymaga specjalistycznych tarcz diamentowych (o stężeniu diamentów 80%) w celu zapewnienia stabilności termicznej.
Szafir (Al₂O₃): Rozcieńczony do grubości 50 μm do zastosowań w diodach LED UV.
Główne komponenty systemu
1. System mielenia
Szlifierka dwuosiowa: łączy w sobie mielenie zgrubne i drobne na jednej platformie, co skraca czas cyklu o 40%.
Wrzeciono aerostatyczne: zakres prędkości 0–6000 obr./min z biciem promieniowym <0,5 μm.
2. System obsługi płytek
Uchwyt próżniowy: siła trzymania >50 N z dokładnością pozycjonowania ±0,1 μm.
Ramię robota: transportuje wafle o średnicy 4–12 cali z prędkością 100 mm/s.
3. Układ sterowania
Interferometria laserowa: monitorowanie grubości w czasie rzeczywistym (rozdzielczość 0,01 μm).
Technologia wyprzedzająca oparta na sztucznej inteligencji: przewiduje zużycie kół i automatycznie dostosowuje parametry.
4. Chłodzenie i czyszczenie
Czyszczenie ultradźwiękowe: usuwa cząsteczki >0,5 μm ze skutecznością 99,9%.
Woda dejonizowana: Chłodzi wafel do temperatury <5°C powyżej temperatury otoczenia.
Główne zalety
1. Ultrawysoka precyzja: TTV (całkowita zmienność grubości) <0,5 μm, WTW (zmienność grubości wewnątrz wafla) <1 μm.
2. Integracja wielu procesów: łączy szlifowanie, CMP i trawienie plazmowe w jednej maszynie.
3. Zgodność materiałowa:
Krzem: Redukcja grubości z 775 μm do 25 μm.
SiC: Osiąga TTV <2 μm dla zastosowań RF.
Wafle domieszkowane: Wafle InP domieszkowane fosforem z dryftem rezystywności <5%.
4. Inteligentna automatyzacja: integracja MES redukuje błędy ludzkie o 70%.
5. Efektywność energetyczna: o 30% niższe zużycie energii dzięki hamowaniu regeneracyjnemu.
Kluczowe aplikacje
1. Zaawansowane pakowanie
• Układy scalone 3D: Cieńsze płytki umożliwiają pionowe układanie układów logicznych/pamięci (np. stosy HBM), co pozwala uzyskać 10-krotnie większą przepustowość i 50% mniejsze zużycie energii w porównaniu z rozwiązaniami 2,5D. Sprzęt obsługuje hybrydowe łączenie i integrację TSV (Through-Silicon Via), co jest krytyczne dla procesorów AI/ML wymagających odstępu między nimi <10 μm. Na przykład 12-calowe płytki cieńsze do 25 μm umożliwiają układanie 8+ warstw przy zachowaniu <1,5% odkształcenia, co jest niezbędne dla samochodowych systemów LiDAR.
• Opakowanie Fan-Out: Zmniejszając grubość wafla do 30 μm, długość połączenia jest skrócona o 50%, minimalizując opóźnienie sygnału (<0,2 ps/mm) i umożliwiając 0,4 mm ultracienkie chiplety dla mobilnych SoC. Proces wykorzystuje algorytmy szlifowania z kompensacją naprężeń, aby zapobiec odkształceniom (>50 μm TTV control), zapewniając niezawodność w zastosowaniach RF o wysokiej częstotliwości.
2. Elektronika mocy
• Moduły IGBT: Rozcieńczenie do 50 μm zmniejsza opór cieplny do <0,5°C/W, umożliwiając działanie tranzystorów MOSFET SiC 1200 V przy temperaturach złącza 200°C. Nasz sprzęt wykorzystuje wieloetapowe szlifowanie (grube: ziarno 46 μm → drobne: ziarno 4 μm) w celu wyeliminowania uszkodzeń podpowierzchniowych, osiągając niezawodność cykli termicznych >10 000 cykli. Jest to krytyczne dla falowników EV, gdzie płytki SiC o grubości 10 μm poprawiają prędkość przełączania o 30%.
• Urządzenia mocy GaN-na-SiC: Pocienienie wafli do grubości 80 μm zwiększa ruchliwość elektronów (μ > 2000 cm²/V·s) w przypadku tranzystorów HEMT GaN o napięciu 650 V, co zmniejsza straty przewodzenia o 18%. W procesie tym stosuje się wspomagane laserowo nacinanie, aby zapobiec pękaniu podczas ścieniania, co pozwala uzyskać odpryskiwanie krawędzi o grubości <5 μm w przypadku wzmacniaczy mocy RF.
3. Optoelektronika
• Diody LED GaN-on-SiC: 50 μm podłoża szafirowe poprawiają wydajność ekstrakcji światła (LEE) do 85% (w porównaniu z 65% dla płytek 150 μm) poprzez minimalizację pułapkowania fotonów. Ultraniska kontrola TTV naszego sprzętu (<0,3 μm) zapewnia równomierną emisję LED na płytkach 12-calowych, co jest krytyczne dla wyświetlaczy Micro-LED wymagających jednorodności długości fali <100 nm.
• Silicon Photonics: 25μm-grube płytki krzemowe umożliwiają 3 dB/cm niższą stratę propagacji w falowodach, co jest niezbędne dla transceiverów optycznych 1,6 Tbps. Proces integruje wygładzanie CMP w celu zmniejszenia chropowatości powierzchni do Ra <0,1 nm, zwiększając wydajność sprzęgania o 40%.
4. Czujniki MEMS
• Akcelerometry: 25 μm krzemowe wafle osiągają SNR >85 dB (w porównaniu z 75 dB dla 50 μm wafli) poprzez zwiększenie czułości przemieszczenia masy próbnej. Nasz dwuosiowy system szlifowania kompensuje gradienty naprężeń, zapewniając dryft czułości <0,5% w zakresie od -40°C do 125°C. Zastosowania obejmują wykrywanie wypadków samochodowych i śledzenie ruchu AR/VR.
• Czujniki ciśnienia: Rozcieńczanie do 40 μm umożliwia zakresy pomiarowe 0–300 barów z histerezą <0,1% FS. Dzięki tymczasowemu wiązaniu (nośniki szklane) proces ten zapobiega pękaniu wafli podczas trawienia tylnej strony, osiągając tolerancję nadciśnienia <1 μm dla przemysłowych czujników IoT.
• Synergia techniczna: Nasze urządzenia do pocieniania płytek łączą szlifowanie mechaniczne, CMP i trawienie plazmowe, aby sprostać różnorodnym wyzwaniom materiałowym (Si, SiC, szafir). Na przykład GaN-on-SiC wymaga hybrydowego szlifowania (koła diamentowe + plazma), aby zrównoważyć twardość i rozszerzalność cieplną, podczas gdy czujniki MEMS wymagają chropowatości powierzchni poniżej 5 nm poprzez polerowanie CMP.
• Wpływ na branżę: Dzięki możliwości produkcji cieńszych, wydajniejszych płytek technologia ta napędza innowacje w układach AI, modułach 5G mmWave i elastycznej elektronice, z tolerancją TTV <0,1 μm w przypadku składanych wyświetlaczy i <0,5 μm w przypadku czujników LiDAR do samochodów.
Usługi XKH
1. Rozwiązania dostosowane do potrzeb
Skalowalne konfiguracje: projekty komór o średnicy od 4 do 12 cali z automatycznym ładowaniem/rozładowywaniem.
Wsparcie domieszkowania: Niestandardowe receptury dla kryształów domieszkowanych Er/Yb i płytek InP/GaAs.
2. Kompleksowe wsparcie
Rozwój procesu: bezpłatne testy z optymalizacją.
Szkolenie globalne: Roczne warsztaty techniczne poświęcone konserwacji i rozwiązywaniu problemów.
3. Przetwarzanie wielu materiałów
SiC: Ścieńczenie wafli do grubości 100 μm przy Ra <0,1 nm.
Szafir: grubość 50μm na okna laserowe UV (przepuszczalność >92%@200 nm).
4. Usługi o wartości dodanej
Materiały eksploatacyjne: tarcze diamentowe (ponad 2000 płytek/okres użytkowania) i zawiesiny CMP.
Wniosek
Ten sprzęt do pocieniania płytek zapewnia wiodącą w branży precyzję, wszechstronność wielu materiałów i inteligentną automatyzację, co czyni go niezbędnym do integracji 3D i elektroniki mocy. Kompleksowe usługi XKH — od dostosowywania do postprodukcji — zapewniają klientom osiągnięcie efektywności kosztowej i doskonałości wydajności w produkcji półprzewodników.


