隨著電子(zi)信息產業的快速發展，國內外半導體(ti)制(zhi)造業規模也(ye)在不斷擴大，越來越多的創新工藝正在為半導體(ti)行業發展注入活力。

　　今天就以內外圓磨削和(he)平面成型(xing)磨(mo)(mo)削(xue)為例，詳細聊(liao)(liao)聊(liao)(liao)磨(mo)(mo)削(xue)技術(shu)能為半導體(ti)制(zhi)造帶來哪些解(jie)決方(fang)案?

　　半導體制造過程充滿魔法般的奇妙元素。簡單來說，半導體行業在反應器中制備高純度硅晶體，并利用其生產原料，即所謂的硅晶錠。然后使用高精度金剛石鋸片，將這些具(ju)有金(jin)屬光(guang)澤的(de)硅晶錠切(qie)割成大約1毫(hao)米厚的(de)薄片，這就(jiu)是(shi)晶圓。

　　為了(le)獲得(de)高質(zhi)量(liang)晶(jing)圓，必(bi)須通過正(zheng)確(que)的晶(jing)體取向來精確(que)磨削硅晶(jing)錠。

　　如(ru)何保證硅晶錠磨削質量和精準性(xing)?

　　一、把脈(mo)需求(qiu)，聯合磨削為晶圓生(sheng)產設(she)定標準(zhun)

　　從市場前景看，有研究和分析預測，隨著電動汽車市場的不斷發展，每年對高性能半導體的需求將增長20%以上，光伏行業同樣如此。市場對碳化硅半(ban)導體的(de)興趣越來越濃厚。

　　從(cong)硅晶錠(ding)本(ben)身(shen)結構和特性看(kan)，硅晶錠(ding)具(ju)有不可預測(ce)性，很難判斷從(cong)哪里入(ru)手才能獲得最佳的芯片性能。

　　為此(ci)，聯合磨(mo)削STUDER在(zai)一個特殊(shu)版本的(de)(de)S41外圓(yuan)磨(mo)床上，配備了一個完全集成的(de)(de)X射(she)線裝(zhuang)置。X射(she)線探頭(tou)(XRD-OEM)基(ji)于研磨(mo)軸(zhou)的(de)(de)方(fang)向對(dui)光(guang)學或電子(zi)晶體材(cai)料的(de)(de)晶軸(zhou)進行原位測量(liang)和監控。通過這(zhe)種方(fang)式，S41能夠最大程度地減(jian)少材(cai)料損(sun)失，在(zai)一次(ci)磨(mo)削加工中即可(ke)實現材(cai)料的(de)(de)外圓(yuan)、平(ping)面(mian)和槽口(kou)等(deng)幾何特征。

　　在S41上按照所要求的尺寸和主晶軸取向磨削晶圓錠的表面。接下來，在進一步對齊后，對晶圓進行鋸切和拋光。添加標記(ji)可使得最終晶圓上的(de)晶體取向易(yi)于識(shi)別。這個(ge)標記(ji)通常是通過(guo)磨削(xue)晶圓錠上的(de)平面或磨削(xue)V型槽(缺(que)口)來產生的(de)。

用于測(ce)量晶軸的X射線裝置

　　配(pei)備X射線傳感(gan)(gan)器(qi)的S41，能夠(gou)非(fei)常精確地測(ce)量(liang)(liang)缺(que)口(kou)和平面位(wei)置(zhi)。每(mei)次測(ce)量(liang)(liang)之間的標準偏(pian)差(cha)小于0.005度(du)(缺(que)口(kou))或(huo)小于0.03度(du)(平面)。結(jie)論就是配(pei)有(you)X射線傳感(gan)(gan)器(qi)的S41磨(mo)床精度(du)高(gao)(gao)、穩定且易于使用，STUDER以此為生產(chan)高(gao)(gao)質量(liang)(liang)晶(jing)(jing)圓做出了貢獻，而且作(zuo)為高(gao)(gao)性能半導體的載體，這些(xie)晶(jing)(jing)圓的高(gao)(gao)精度(du)晶(jing)(jing)體結(jie)構已(yi)經(jing)在該磨(mo)床中充分校準對(dui)齊。

　　磨削精度(du)有了保障，那(nei)么半導(dao)體制造

　　如何實現高效率批量生產?

　　二(er)、助力破局，聯合磨削賦能(neng)碳(tan)化硅硅晶錠(ding)高(gao)效加工

　　2022年(nian)底《芯片和(he)(he)科(ke)學法(fa)案(an)》簽(qian)署成為法(fa)律，隨之(zhi)而(er)來(lai)的是國內半導(dao)體行業制造能力(li)、創新能力(li)和(he)(he)競爭力(li)的提升。而(er)半導(dao)體制造的難題(ti)之(zhi)一就是如何實(shi)現高效率批(pi)量生產。

　　聯合磨削保寧PLANOMAT磨床帶來了經(jing)濟高效(xiao)且領(ling)先的(de)解決方案。其以更均(jun)勻的(de)測量分布(bu)、更高的(de)進給量、更短的(de)循(xun)環時間以及更低(di)的(de)磨削主軸皮帶負荷(he)等(deng)優勢(shi)，為(wei)碳化硅(gui)硅(gui)晶錠的(de)加(jia)工提(ti)供(gong)了集效(xiao)率(lv)、性(xing)能和精度于一體(ti)的(de)解決方案。

　　大型碳化(hua)硅硅錠的兩(liang)端各有一(yi)個(ge)圓(yuan)(yuan)頂(ding)(ding)。一(yi)般情況(kuang)下，這些圓(yuan)(yuan)頂(ding)(ding)都是用金剛石(shi)鋸(ju)進行切(qie)(qie)割。而(er)一(yi)把像樣的金剛石(shi)鋸(ju)大約(yue)需要(yao)200萬(wan)美元，并且切(qie)(qie)掉碳化(hua)硅硅錠兩(liang)端尺寸(cun)為(wei)兩(liang)英(ying)寸(cun)的圓(yuan)(yuan)頂(ding)(ding)，需要(yao)大約(yue)2-3個(ge)小時。

　　PLANOMAT型緩進給磨床(chuang)，只需要15分鐘，就能完成原本需要2-3個小時(shi)的(de)工(gong)作。這(zhe)樣的(de)時(shi)間節省令人難以(yi)置信，同(tong)時(shi)節省了(le)大量(liang)的(de)生產成本。與金(jin)剛石(shi)鋸(ju)相比，PLANOMAT磨床(chuang)生產成本更(geng)低，效率更(geng)高。

　　此外，對(dui)于碳化(hua)硅(gui)晶棒磨削(xue)，聯合磨削(xue)也推出了高(gao)精度高(gao)效解決方(fang)案。將未加工的碳化(hua)硅(gui)晶棒磨削(xue)為成品晶球，工藝要(yao)(yao)求極高(gao)。需要(yao)(yao)對(dui)直(zhi)徑6到10英寸、高(gao)1到4英寸的晶體錠表面進行平(ping)行于晶體平(ping)面的磨削(xue)，以便在每個結構中找到晶體。

　　聯(lian)合磨(mo)削解決方案是(shi)用X射(she)線(xian)照(zhao)射(she)碳(tan)化(hua)硅(gui)晶棒(bang)，以找到晶面，再將(jiang)數據(ju)輸(shu)入磨(mo)床，按照(zhao)直(zhi)接晶面對晶棒(bang)進(jin)行(xing)(xing)分度，然后進(jin)行(xing)(xing)平(ping)面磨(mo)削。美蓋勒MFP 30和保寧PROFIMAT MC平(ping)面成型磨(mo)床，是(shi)此(ci)類加工的理想設備。

　　美蓋勒MFP 30，具有自動換刀和砂輪更(geng)換(huan)功能。保寧PROFIMAT MC，不具(ju)備(bei)換(huan)刀功能。用戶(hu)可以根(gen)據實際需(xu)要進行選擇。

　　得益(yi)于(yu)(yu)斯圖特(te)、美蓋勒(le)、保寧和一些(xie)行業合(he)作伙(huo)伴的(de)(de)(de)強大(da)創新(xin)能(neng)力，芯片制造商現在可以比以往更快地加工碳化硅的(de)(de)(de)表面(mian)和外徑，而(er)且精度(du)還可能(neng)達(da)到(dao)更高。保寧，美蓋勒(le)和斯圖特(te)的(de)(de)(de)機床都配備了用于(yu)(yu)去除材料之前對準(zhun)晶體平面(mian)的(de)(de)(de)X射(she)線(xian)測量頭，以確保每塊單晶的(de)(de)(de)產量最大(da)化，同時最大(da)限(xian)度(du)地減少浪費。

　　半(ban)導(dao)體行業的(de)(de)快速(su)發展，為半(ban)導(dao)體制(zhi)造(zao)技術進步(bu)帶來了(le)機(ji)遇，也(ye)帶來了(le)競爭日趨激烈(lie)的(de)(de)挑(tiao)戰。聯(lian)合磨削將立足自身高效高精密(mi)加工優(you)勢，以不懈創新(xin)的(de)(de)精神，為半(ban)導(dao)體行業注入更(geng)多活(huo)力，助力半(ban)導(dao)體制(zhi)造(zao)商邁向更(geng)加穩(wen)定可靠(kao)的(de)(de)未來。