隨著電子信息產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展，國內(nèi)外半導(dǎo)體制造業(yè)規(guī)模也在不斷擴大，越來越多的創(chuàng)新工藝正在為半導(dǎo)體行業(yè)發(fā)展注入活力。

　　今天就以內(nèi)外圓磨削和平面成型磨削為例，詳細(xì)聊聊磨削技術(shù)能為半導(dǎo)體制造帶來哪些解決方案?

　　半導(dǎo)體制造過程充滿魔法般的奇妙元素。簡單來說，半導(dǎo)體行業(yè)在反應(yīng)器中制備高純度硅晶體，并利用其生產(chǎn)原料，即所謂的硅晶錠。然后使用高精度金剛石鋸片，將這些具有金屬光澤的硅晶錠切割成大約1毫米厚的薄片，這就是晶圓。

　　為了獲得高質(zhì)量晶圓，必須通過正確的晶體取向來精確磨削硅晶錠。

　　如何保證硅晶錠磨削質(zhì)量和精準(zhǔn)性?

　　一、把脈需求，聯(lián)合磨削為晶圓生產(chǎn)設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)

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

　　從硅晶錠本身結(jié)構(gòu)和特性看，硅晶錠具有不可預(yù)測性，很難判斷從哪里入手才能獲得最佳的芯片性能。

　　為此，聯(lián)合磨削STUDER在一個特殊版本的S41外圓磨床上，配備了一個完全集成的X射線裝置。X射線探頭(XRD-OEM)基于研磨軸的方向?qū)鈱W(xué)或電子晶體材料的晶軸進(jìn)行原位測量和監(jiān)控。通過這種方式，S41能夠最大程度地減少材料損失，在一次磨削加工中即可實現(xiàn)材料的外圓、平面和槽口等幾何特征。

　　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(jìn)一步對齊后，對晶圓進(jìn)行鋸切和拋光。添加標(biāo)記可使得最終晶圓上的晶體取向易于識別。這個標(biāo)記通常是通過磨削晶圓錠上的平面或磨削V型槽(缺口)來產(chǎn)生的。

用于測量晶軸的X射線裝置

　　配備X射線傳感器的S41，能夠非常精確地測量缺口和平面位置。每次測量之間的標(biāo)準(zhǔn)偏差小于0.005度(缺口)或小于0.03度(平面)。結(jié)論就是配有X射線傳感器的S41磨床精度高、穩(wěn)定且易于使用，STUDER以此為生產(chǎn)高質(zhì)量晶圓做出了貢獻(xiàn)，而且作為高性能半導(dǎo)體的載體，這些晶圓的高精度晶體結(jié)構(gòu)已經(jīng)在該磨床中充分校準(zhǔn)對齊。

　　磨削精度有了保障，那么半導(dǎo)體制造

　　如何實現(xiàn)高效率批量生產(chǎn)?

　　二、助力破局，聯(lián)合磨削賦能碳化硅硅晶錠高效加工

　　2022年底《芯片和科學(xué)法案》簽署成為法律，隨之而來的是國內(nèi)半導(dǎo)體行業(yè)制造能力、創(chuàng)新能力和競爭力的提升。而半導(dǎo)體制造的難題之一就是如何實現(xiàn)高效率批量生產(chǎn)。

　　聯(lián)合磨削保寧PLANOMAT磨床帶來了經(jīng)濟高效且領(lǐng)先的解決方案。其以更均勻的測量分布、更高的進(jìn)給量、更短的循環(huán)時間以及更低的磨削主軸皮帶負(fù)荷等優(yōu)勢，為碳化硅硅晶錠的加工提供了集效率、性能和精度于一體的解決方案。

　　大型碳化硅硅錠的兩端各有一個圓頂。一般情況下，這些圓頂都是用金剛石鋸進(jìn)行切割。而一把像樣的金剛石鋸大約需要200萬美元，并且切掉碳化硅硅錠兩端尺寸為兩英寸的圓頂，需要大約2-3個小時。

　　PLANOMAT型緩進(jìn)給磨床，只需要15分鐘，就能完成原本需要2-3個小時的工作。這樣的時間節(jié)省令人難以置信，同時節(jié)省了大量的生產(chǎn)成本。與金剛石鋸相比，PLANOMAT磨床生產(chǎn)成本更低，效率更高。

　　此外，對于碳化硅晶棒磨削，聯(lián)合磨削也推出了高精度高效解決方案。將未加工的碳化硅晶棒磨削為成品晶球，工藝要求極高。需要對直徑6到10英寸、高1到4英寸的晶體錠表面進(jìn)行平行于晶體平面的磨削，以便在每個結(jié)構(gòu)中找到晶體。

　　聯(lián)合磨削解決方案是用X射線照射碳化硅晶棒，以找到晶面，再將數(shù)據(jù)輸入磨床，按照直接晶面對晶棒進(jìn)行分度，然后進(jìn)行平面磨削。美蓋勒MFP 30和保寧PROFIMAT MC平面成型磨床，是此類加工的理想設(shè)備。

　　美蓋勒MFP 30，具有自動換刀和砂輪更換功能。保寧PROFIMAT MC，不具備換刀功能。用戶可以根據(jù)實際需要進(jìn)行選擇。

　　得益于斯圖特、美蓋勒、保寧和一些行業(yè)合作伙伴的強大創(chuàng)新能力，芯片制造商現(xiàn)在可以比以往更快地加工碳化硅的表面和外徑，而且精度還可能達(dá)到更高。保寧，美蓋勒和斯圖特的機床都配備了用于去除材料之前對準(zhǔn)晶體平面的X射線測量頭，以確保每塊單晶的產(chǎn)量最大化，同時最大限度地減少浪費。

　　半導(dǎo)體行業(yè)的快速發(fā)展，為半導(dǎo)體制造技術(shù)進(jìn)步帶來了機遇，也帶來了競爭日趨激烈的挑戰(zhàn)。聯(lián)合磨削將立足自身高效高精密加工優(yōu)勢，以不懈創(chuàng)新的精神，為半導(dǎo)體行業(yè)注入更多活力，助力半導(dǎo)體制造商邁向更加穩(wěn)定可靠的未來。