1.切割:切割是從藍寶石晶棒通過線切割機切割成厚度在500um左右的**。在這項制程中,金剛石線鋸是最主要的耗材,目前主要來自日本、韓國與臺灣地區(qū)。
2.粗拋:切割之后的藍寶石表面非常粗糙,需要進行粗拋以修復較深的刮傷,改善整體的平坦度。這一步主要采用50~80um的B4C加Coolant進行研磨,研磨之后表面粗糙度Ra大約在1um左右。
3.精拋:接下來是較精細的加工,因為直接關系到最后成品的良率與品質(zhì)。目前標準化的2英寸藍寶石基板的厚度為430um,因此精拋的總?cè)コ考s在30um左右??紤]到移除率與最后的表面粗糙度Ra,這一步主要以多晶鉆石液配合樹脂錫盤以Lapping的方式進行加工。
大多數(shù)藍寶石基板廠家為了追求穩(wěn)定性,多采用日本的研磨機臺以及原廠的多晶鉆石液。但是隨著成本壓力的升高以及國內(nèi)耗材水準的提升,目前國內(nèi)的耗材產(chǎn)品已經(jīng)可以替代原廠產(chǎn)品,并且顯著降低成本。
說到多晶鉆石液不妨多說兩句,對于多晶鉆石液的微粉部分,一般要求顆粒度要集中,形貌要規(guī)整,這樣可以提供持久的切削力且表面刮傷比較均勻。國 內(nèi)可以生產(chǎn)多晶鉆石微粉的廠家有北京國瑞升和四川久遠,而國瑞升同時可以自己生產(chǎn)鉆石液,因此在品質(zhì)與成本上具有較大優(yōu)勢。美國的 DiamondInnovation最近推出了“類多晶鉆石”,實際是對普通單晶鉆石的一種改良,雖然比較堅固的結(jié)構(gòu)能提供較高的切削力,但是同時也更容 易造成較深的刮傷。
4.拋光:多晶鉆石雖然造成的刮傷明顯小于單晶鉆石,但是仍然會在藍寶石表面留下明顯的刮傷,因此還會經(jīng)過 一道CMP拋光,去除所有的刮傷,留下完美的表面。CMP工藝原本是針對矽基板進行平坦化加工的一種工藝,現(xiàn)在對藍寶石基板同樣適用。經(jīng)過CMP拋光工藝 的藍寶石基板在經(jīng)過層層檢測,達到合格準的產(chǎn)品就可以交給外延廠進行磊晶了。
磊晶之后的藍寶石基板就成為了外延片,外延片在經(jīng)過蝕刻、蒸鍍、電極制作、保護層制作等 一系列復雜的半導體制程之后,還需要切割成一粒粒的芯片,根據(jù)芯片的大小,一片2英寸的外延片可以切割成為數(shù)千至上萬個CHIP。前文講到此時外延片的厚 度在430um附近,由于藍寶石的硬度以及脆性,普通切割工藝難以對其進行加工。目前普遍的工藝是將外延片從430um減薄至100um附近,然后再使用 鐳射進行切割。
1.Grinding制程:
對外延片以Lapping的方式雖然加工品質(zhì)較好,但是移除率太低,最高也只能達到3um/min左右,如果全程使用Lapping的話,僅此 加工就需耗時約2h,時間成本過高。目前的解決方式是在Lapping之前加入Grinding的制程,通過鉆石砂輪與減薄機的配合來達到快速減薄的目 的。
2.Lapping制程
減薄之后再使用6um左右的多晶鉆石液配合樹脂銅盤,既能達到較高的移除率,又能修復Grinding制程留下的較深刮傷。一般來說切割過程中發(fā)生裂片都是由于Grinding制程中較深的刮傷沒有去除,因此此時對鉆石液的要求也比較高。
除了裂片之外,有些芯片廠家為了增加芯片的亮度,在Lapping的制程之后還會在外延片背面鍍銅,此時對Lapping之后的表面提出了更高 的要求。雖然有些刮傷不會引起裂片,但是會影響背鍍的效果。此時可以采用3um多晶鉆石液或者更小的細微性來進行Lapping制程,以達到更好的表面品 質(zhì)。
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