Polissage des plaquettes semi-conductrices : meules diamantées ultrafines pour une douceur au niveau micronique

Le rendement global et les performances des composants semi-conducteurs dépendent directement de la qualité de la surface du semi-conducteur. La taille des puces diminue, ce qui exige une surface de tranche encore plus lisse, sans aucun dommage physique sur la surface du substrat. Meules diamantées ultrafines constituent l’une des innovations révolutionnaires dans le domaine de l’amincissement et du polissage des tranches en couches minces ; elles permettent d’obtenir un lissage des tranches à l’échelle micronique, tout en causant des dommages négligeables sous la surface de la tranche.

Pourquoi les meules diamantées ultrafines sont-elles indispensables pour le polissage des tranches

Un procédé traditionnel de meulage peut provoquer des rayures profondes et des dommages sous-jacents importants, nécessitant un polissage intensif. Ces dommages constituent un problème sérieux pour les matériaux semi-conducteurs fragiles et durs, tels que le carbure de silicium (SiC) et le nitrure de gallium (GaN), qui ne conviennent guère à l’amincissement par meulage et polissage, car ils ont tendance à se fissurer, se pulvériser ou se fendre facilement avec ces machines classiques.

Pour surmonter ce défi, les meules diamantées ultrafines utilisent des grains de diamant extrêmement fins, généralement de maille #3000 à #8000 ou supérieure, afin de produire des surfaces lisses nécessitant relativement peu de polissage. Ces meules reposent sur un système de liant vitrifié de haute qualité et avancé, offrant une excellente stabilité dimensionnelle et une conductivité thermique remarquable, garantissant ainsi des performances stables lors de longues séries de production. Des meules capables d’atteindre une rugosité de surface inférieure à 5 nm Ra (surface approximativement polie) se sont révélées réalisables dans le cadre de la recherche.

Progrès technologiques dans le domaine du diamant pour le polissage miroir

Les modèles les plus récents de la technique d’abrasion diamantée ont repoussé les limites de la technologie de polissage des wafers. Les abrasifs diamantés mousseux et agglomérés offrent de meilleures performances de coupe et une force de meulage réduite. Les grains présents à la surface de la meule diamantée permettent un meulage continu pendant le processus, car les grains usés sont remplacés automatiquement par des grains spécialement traités, assurant ainsi une constance de la durée de vie et de l’efficacité coupante de la meule, et résolvant efficacement le problème du remplacement fréquent de la meule lors de longues séries de production.

Les meules de meulage UltraPoligrind de DISCO constituent un bon exemple de ces évolutions : ces meules sont fabriquées à partir d’abrasifs diamantés ultrafins, qui confèrent une résistance accrue aux puces et assurent les propriétés de piégeage (gettering) requises pendant le procédé d’amincissement des dispositifs semi-conducteurs. Pour l’amincissement des tranches, la zone endommagée créée par ces meules est très mince, tout en étant facile à utiliser, simple à manipuler et moins nocive pour l’environnement.

Sélection de la liante : liants céramiques pour des performances supérieures

Pour obtenir une rugosité au niveau micronique sur la tranche, il est nécessaire de prendre en compte le système de liant. Lors du meulage des tranches, des liants métalliques et des liants résine ont été utilisés, mais chacun présente divers inconvénients. En plus de leur grande résistance, les liants métalliques ne s’auto-aiguisent pas facilement et conviennent donc moins bien aux finitions fines. Les liants résine présentent une faible résistance à la chaleur et peuvent s’oxyder ou se décomposer à haute température.

Les liants vitrifiés (céramiques) sont devenus le matériau le plus privilégié pour les meules ultra-précises destinées à l’amincissement des wafers, en raison de leur résistance, de leur porosité réglable et de leur bonne mouillabilité interfaciale avec le diamant. Ces propriétés permettent la fabrication de meules dont la porosité peut être ajustée afin d’assurer une distribution optimale du composé de polissage, ainsi qu’une évacuation optimale des copeaux — ce qui est essentiel pour éviter tout dommage thermique sur la pièce pendant le polissage.

Intégration avec des équipements de meulage avancés

Pour obtenir les meilleures performances, les meules à diamant ultra-fines doivent pouvoir être combinées avec des équipements de meulage avancés permettant le contrôle des paramètres de meulage. Les machines actuelles d’amincissement de wafers sont dotées de logiciels qui reçoivent des retours issus des forces de meulage ou du courant moteur, et régulent le déplacement de la meule afin de garantir le maintien de la qualité de surface.

Les systèmes haute performance utilisent une combinaison de mouvement des meules vers l’avant et vers l’arrière à deux fins : l’enlèvement de matière et la finition de surface, éliminant ainsi une opération supplémentaire. Il a été démontré qu’ils permettent d’obtenir des surfaces présentant une rugosité Ra inférieure à 60 nm, sans nécessiter d’étapes de polissage ultérieures. Les fabricants peuvent réduire la surface de production et le coût des consommables, tout en maintenant des normes élevées grâce à l’utilisation d’une rectifieuse à simple broche équipée d’un logiciel de commande spécialisé.

Conclusion

Les meules diamantées super fines constituent certainement un progrès majeur dans le traitement des plaquettes semi-conductrices, permettant d’atteindre une planéité au niveau du micromètre sans endommager les plaquettes. Une compréhension approfondie des technologies abrasives, de l’optimisation des liants et de l’intégration avec des équipements de meulage de précision a permis aux producteurs de semi-conducteurs de suivre le rythme des exigences toujours plus contraignantes de la fabrication moderne de semi-conducteurs. La gamme de meules diamantées industrielles REZZ offre des solutions de meulage sur mesure pour les applications de polissage de plaquettes semi-conductrices. Contactez-nous et indiquez-nous ce que vous devez traiter sur vos plaquettes.