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晶圆研磨机关键工艺解析
2025-12-17


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      半导体硬脆材料加工中,工艺的精准度直接决定晶圆品质与器件性能。碳化硅的高硬度、氮化硅的低韧性、蓝宝石的光学特性,都对研磨工艺提出差异化要求。北京艾姆希半导体科技有限公司(MCF)的晶圆研磨机,依托“材料适配+阶段管控+智能调控”的核心工艺体系,在各类硬脆材料加工中实现稳定表现,成为行业务实之选。


      碳化硅加工的核心工艺在于“粗磨减损+精抛提质”的阶梯控制。粗磨阶段采用1.5μm团聚金刚石研磨液配合蜂窝树脂磨垫,通过气浮主轴系统(径向跳动≤60nm)的稳定输出,以0.8-1.2μm/min的速率高效去除切割损伤层,同时避免机械振动引发微裂纹。精抛阶段则运用化学机械抛光(CMP)技术,借助含氧化剂的纳米级磨料实现化学腐蚀与机械研磨协同作用,将表面粗糙度降至Ra≤0.5nm,损伤层深度压缩至9μm,崩边率稳定在0.5%以下,完全满足外延生长需求。


      针对氮化硅(断裂韧性仅6-7 MPa·m¹/²)的脆性难题,超声振动辅助工艺成为关键。设备搭载20-40kHz超声振动系统,通过高频微力切削减少应力集中,配合定制化弹性树脂磨抛轮,有效规避传统加工中应力积累导致的突发性脆断。在氮化硅封装模具的微米级沟槽加工中,分区压力补偿技术精准调控不同区域研磨力度,将局部应力放大系数控制在安全范围,使拐角崩缺风险降低70%以上,保障精密结构完整性。


      蓝宝石衬底的光学级加工工艺,聚焦“高效集成+特性保障”。艾姆希将超声振动技术与磨抛一体化工艺结合,去除传统多道工序的重复定位误差,加工时间缩短至15分钟以内。工艺中通过实时温控系统将研磨液温度稳定在25±0.5℃,配合pH值精准调控(中性区间),避免化学腐蚀引发表面缺陷。最终加工的衬底透光率提升至95%以上,表面粗糙度达Ra≤0.3nm,符合LED器件封装的光学严苛要求。


      全流程质量管控工艺强化加工稳定性。设备采用ISO 1级洁净腔体,配合亚纳米级过滤系统将颗粒污染控制在0.1个/cm²以下,避免杂质引发缺陷。内置的300余种材料工艺数据库,涵盖从碳化硅到氮化铝的全品类参数,换产时通过触摸屏控制系统快速调用方案,响应时间缩短60%。某功率器件企业应用数据显示,引入该工艺体系后,硬脆材料加工良率从78%提升至99%,单片加工成本降低22%。


      艾姆希的关键工艺实现了硬脆材料加工“效率、精度、成本”的平衡。从碳化硅功率器件到氮化硅封装模具,从蓝宝石光学元件到硅基衬底,这些经过近百家企业验证的工艺方案,不仅破解了材料加工难题,更成为推动半导体硬脆材料产业化应用的核心支撑。

 


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