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碳化硅生产流程中的核心环节是碳化硅衬底的加工,主要分为碳化硅衬底的切割、薄化、抛光三道工序。其中薄化主要通过磨削与研磨实现,研磨又分为粗磨和精磨。本文将介绍萨普新材的碳化硅晶片减薄砂轮与磨削技术,从磨削过程中的晶圆损伤机理,到晶圆的粗磨和精磨减薄,用金刚石砂轮实现低损伤和高切削速率的晶圆薄化加工。

一 磨削过程中的晶圆损伤机理

碳化硅作为典型的脆性材料,磨削过程中常存在亚表面损伤、暗裂等缺陷。亚表面损伤造成裂纹层和残余应力层。
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加工损伤机理:
磨削过程中磨粒划过加工区域,形成非弹性变形区,带来锥形裂纹侧向裂纹、径向裂纹和残余应力;随着载荷的增加而愈发严重,需要减少法向力,提高加工过程稳定性;同时常产生层叠状挤裂切削,切屑粘附砂轮严重,切屑与碳化硅晶圆磨削表面再次接触,锋利度下降,切削力大,加工损伤严重。
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萨普新材研究团队对此提出单一均质金属陶瓷(金属间化合物)材料用于制作金刚石砂轮粘结剂的新思路,采用具有金属键和共价键的单一均质金属陶瓷材料制备金刚石砂轮。

二 金刚石砂轮

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1、加工工序

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粗磨减薄:去除切片工序给碳化硅圆片表面造成的切痕以及损伤层;
精磨减薄:去除粗磨磨痕,保证研磨后晶片的面型精度,达到表面粗糙度<3nm,TTV<3µm的要求,为下一步的抛光做准备;

2、微观形貌

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3、性能特点

这种金刚石砂轮性能优异,针对碳化硅的材质特点进行设计,分为 2000#粗磨减薄和 8000-12000#精磨减薄两种金刚石粒度的砂轮,可根据客户设备匹配不同砂轮尺寸,同时具有多项优点:
  1、自锐性(保持砂轮锋利度,高切削能力)
  2、高保型性(使用寿命长)

  3、易修型(可低转速修型)

  4、高容屑排屑

  5、低划伤率,低破片率
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4、应用设备

该设备可用于 Disco、东京精密、日本高鸟、特斯迪、中电科等厂家生产的设备配套。
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长沙市萨普新材料有限公司

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长沙市萨普新材料有限公司是以中南大学长江学者贺跃辉教授团队作技术支撑而成立的高新技术企业,湖南省专精特新小巨人,科技型和创新性中小企业。专注于超硬及硬脆材料的磨削研发,主导产品拥有自主知识产权,产品包括:

针对硬脆材料(手机背板玻璃、碳化硅、硅片、蓝宝石晶片)减薄及抛光用的金刚石砂轮盘;针对超硬材料开发的高性能金刚石砂轮和立方氮化硼砂轮等。

资料来源: 长沙市萨普新材料有限公司

原文始发于微信公众号(艾邦半导体网):碳化硅晶片减薄砂轮与磨削技术分享