Equipamento de desbaste de wafers para processamento de wafers de safira/SiC/Si de 4 a 12 polegadas
Princípio de funcionamento
O processo de afinamento do wafer opera em três etapas:
Desbaste: Uma roda de diamante (granulometria de 200–500 μm) remove 50–150 μm de material a 3000–5000 rpm para reduzir rapidamente a espessura.
Retificação fina: uma roda mais fina (tamanho de grão 1–50 μm) reduz a espessura para 20–50 μm a <1 μm/s para minimizar danos no subsolo.
Polimento (CMP): Uma pasta químico-mecânica elimina danos residuais, atingindo Ra < 0,1 nm.
Materiais Compatíveis
Silício (Si): Padrão para wafers CMOS, reduzido para 25 μm para empilhamento 3D.
Carboneto de silício (SiC): requer rodas de diamante especializadas (concentração de 80% de diamante) para estabilidade térmica.
Safira (Al₂O₃): diluída para 50 μm para aplicações de LED UV.
Componentes principais do sistema
1. Sistema de moagem
Retificadora de eixo duplo: combina retificação grossa/fina em uma única plataforma, reduzindo o tempo de ciclo em 40%.
Fuso aerostático: faixa de velocidade de 0–6000 rpm com desvio radial <0,5 μm.
2. Sistema de Manuseio de Wafers
Mandril de vácuo: força de retenção >50 N com precisão de posicionamento de ±0,1 μm.
Braço robótico: transporta wafers de 4 a 12 polegadas a 100 mm/s.
3. Sistema de controle
Interferometria a laser: monitoramento de espessura em tempo real (resolução 0,01 μm).
Feedforward orientado por IA: prevê o desgaste das rodas e ajusta os parâmetros automaticamente.
4. Resfriamento e Limpeza
Limpeza ultrassônica: remove partículas >0,5 μm com 99,9% de eficiência.
Água deionizada: resfria o wafer a <5°C acima da temperatura ambiente.
Principais vantagens
1. Precisão ultra-alta: TTV (variação total da espessura) <0,5 μm, WTW (variação da espessura dentro do wafer) <1 μm.
2. Integração de múltiplos processos: combina retificação, CMP e gravação de plasma em uma única máquina.
3. Compatibilidade de materiais:
Silício: Redução de espessura de 775 μm para 25 μm.
SiC: atinge TTV <2 μm para aplicações de RF.
Wafers dopados: wafers de InP dopados com fósforo com desvio de resistividade <5%.
4. Automação inteligente: a integração do MES reduz o erro humano em 70%.
5. Eficiência energética: consumo de energia 30% menor por meio da frenagem regenerativa.
Principais aplicações
1. Embalagem Avançada
• CIs 3D: O afinamento de wafers permite o empilhamento vertical de chips lógicos/de memória (por exemplo, pilhas HBM), alcançando uma largura de banda 10 vezes maior e um consumo de energia 50% menor em comparação com soluções 2,5D. O equipamento suporta ligação híbrida e integração TSV (Through-Silicon Via), essenciais para processadores de IA/ML que exigem passo de interconexão <10 μm. Por exemplo, wafers de 12 polegadas afinados para 25 μm permitem o empilhamento de mais de 8 camadas, mantendo <1,5% de deformação, essencial para sistemas LiDAR automotivos.
• Encapsulamento Fan-Out: Ao reduzir a espessura do wafer para 30 μm, o comprimento da interconexão é reduzido em 50%, minimizando o atraso do sinal (<0,2 ps/mm) e permitindo chips ultrafinos de 0,4 mm para SoCs móveis. O processo utiliza algoritmos de retificação com compensação de tensão para evitar deformações (controle de TTV >50 μm), garantindo confiabilidade em aplicações de RF de alta frequência.
2. Eletrônica de Potência
• Módulos IGBT: A redução para 50 μm reduz a resistência térmica para <0,5 °C/W, permitindo que MOSFETs de SiC de 1200 V operem a temperaturas de junção de 200 °C. Nossos equipamentos utilizam retificação em vários estágios (grossa: granulação de 46 μm → fina: granulação de 4 μm) para eliminar danos subsuperficiais, alcançando confiabilidade de ciclos térmicos acima de 10.000 ciclos. Isso é fundamental para inversores de veículos elétricos (VEs), onde wafers de SiC com 10 μm de espessura melhoram a velocidade de comutação em 30%.
• Dispositivos de Potência GaN-sobre-SiC: O afinamento do wafer para 80 μm aumenta a mobilidade dos elétrons (μ > 2000 cm²/V·s) para HEMTs GaN de 650 V, reduzindo as perdas por condução em 18%. O processo utiliza corte assistido por laser para evitar rachaduras durante o afinamento, alcançando lascamento de bordas <5 μm para amplificadores de potência de RF.
3. Optoeletrônica
• LEDs GaN-on-SiC: substratos de safira de 50 μm aumentam a eficiência de extração de luz (LEE) para 85% (em comparação com 65% para wafers de 150 μm), minimizando o aprisionamento de fótons. O controle de TTV ultrabaixo (<0,3 μm) do nosso equipamento garante uma emissão uniforme de LED em wafers de 12 polegadas, essencial para displays de Micro-LED que exigem uniformidade de comprimento de onda <100 nm.
• Fotônica de Silício: wafers de silício com 25 μm de espessura permitem uma perda de propagação 3 dB/cm menor em guias de onda, essencial para transceptores ópticos de 1,6 Tbps. O processo integra suavização CMP para reduzir a rugosidade da superfície para Ra < 0,1 nm, aumentando a eficiência do acoplamento em 40%.
4. Sensores MEMS
• Acelerômetros: wafers de silício de 25 μm alcançam SNR >85 dB (contra 75 dB para wafers de 50 μm) aumentando a sensibilidade ao deslocamento da massa de prova. Nosso sistema de retificação de eixo duplo compensa gradientes de tensão, garantindo um desvio de sensibilidade <0,5% entre -40 °C e 125 °C. As aplicações incluem detecção de colisões automotivas e rastreamento de movimento por RA/RV.
• Sensores de Pressão: A diluição para 40 μm permite faixas de medição de 0 a 300 bar com histerese de FS <0,1%. Utilizando ligação temporária (suportes de vidro), o processo evita a fratura do wafer durante a corrosão da parte traseira, alcançando tolerância de sobrepressão <1 μm para sensores industriais de IoT.
• Sinergia Técnica: Nosso equipamento de afinamento de wafers unifica a retificação mecânica, a CMP e a gravação a plasma para enfrentar diversos desafios de materiais (Si, SiC, Safira). Por exemplo, o GaN-sobre-SiC requer retificação híbrida (discos diamantados + plasma) para equilibrar dureza e expansão térmica, enquanto os sensores MEMS exigem rugosidade superficial abaixo de 5 nm por meio do polimento CMP.
• Impacto na indústria: ao permitir wafers mais finos e de alto desempenho, essa tecnologia impulsiona inovações em chips de IA, módulos 5G mmWave e eletrônicos flexíveis, com tolerâncias TTV <0,1 μm para displays dobráveis e <0,5 μm para sensores LiDAR automotivos.
Serviços da XKH
1. Soluções personalizadas
Configurações escaláveis: projetos de câmaras de 4 a 12 polegadas com carga/descarga automatizadas.
Suporte para dopagem: receitas personalizadas para cristais dopados com Er/Yb e wafers de InP/GaAs.
2. Suporte de ponta a ponta
Desenvolvimento de processos: testes gratuitos com otimização.
Treinamento Global: Workshops técnicos anuais sobre manutenção e solução de problemas.
3. Processamento Multimaterial
SiC: Afinamento do wafer para 100 μm com Ra <0,1 nm.
Safira: espessura de 50 μm para janelas de laser UV (transmitância >92% a 200 nm).
4. Serviços de Valor Agregado
Suprimento de consumíveis: Rodas de diamante (mais de 2.000 wafers/vida útil) e polpas de CMP.
Conclusão
Este equipamento de afinamento de wafers oferece precisão líder do setor, versatilidade multimaterial e automação inteligente, tornando-o indispensável para integração 3D e eletrônica de potência. Os serviços abrangentes da XKH — da personalização ao pós-processamento — garantem aos clientes eficiência de custos e excelência em desempenho na fabricação de semicondutores.


