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Il rendimento complessivo e le prestazioni dei componenti semiconduttori dipendono direttamente dalla qualità della superficie semiconduttrice. Le dimensioni dei chip si riducono continuamente, richiedendo superfici di wafer ancora più lisce e prive di danni fisici sul substrato. Mole abrasive diamantate ultrafini rappresentano una delle innovazioni rivoluzionarie nel processo di assottigliamento e lucidatura di wafer a film sottile: garantiscono un livellamento del wafer a livello micrometrico, causando danni trascurabili al sottosuperficie.
Perché le mole abrasive diamantate ultrafini sono essenziali per la lucidatura dei wafer
Un processo di rettifica tradizionale può generare graffi profondi e danni al sottosuperficie, spesso molto estesi, che richiedono una lucidatura intensiva. Questi danni costituiscono un problema serio per materiali semiconduttori fragili e duri, come il carburo di silicio (SiC) e il nitruro di gallio (GaN), i quali risultano scelte poco adatte per l’assottigliamento mediante rettifica e lucidatura, poiché tendono a fratturarsi, polverizzarsi e spaccarsi facilmente con queste macchine standard.
Per superare questa sfida, le mole diamantate ultrafini utilizzano granuli diamantati estremamente fini, tipicamente di grana #3000–#8000 o superiore, per ottenere superfici lisce che richiedono una lucidatura relativamente limitata. Queste mole impiegano un sistema avanzato di legante vetroso di alta qualità, che garantisce elevata stabilità dimensionale ed eccellente conducibilità termica, assicurando prestazioni stabili durante lunghi cicli produttivi. È stato dimostrato che mole in grado di raggiungere una rugosità superficiale inferiore a 5 nm Ra (superficie approssimativamente lucidata) sono realizzabili a scopo di ricerca.
Progressi nella tecnologia diamantata per la lucidatura a specchio
I modelli più recenti della tecnica di abrasione diamantata hanno spinto oltre i limiti della tecnologia di lucidatura delle wafer. Gli abrasivi a base di diamante, schiumati e agglomerati, offrono prestazioni di taglio migliori e una forza di rettifica ridotta. I granuli presenti sulla superficie della mola diamantata possono garantire una rettifica continua durante il processo, poiché i granuli specifici vengono sostituiti da granuli trattati in modo speciale, assicurando così coerenza nella durata e nell’affilatura della mola stessa ed eliminando efficacemente la necessità di sostituire frequentemente la mola durante lunghi cicli produttivi.
Le mole abrasive UltraPoligrind di DISCO rappresentano un ottimo esempio di questi sviluppi: tali mole sono realizzate con abrasivi diamantati ultrafini, che garantiscono una maggiore resistenza del die e le proprietà getter richieste durante il processo di assottigliamento dei dispositivi a semiconduttore. Per l’assottigliamento delle wafer, lo strato danneggiato generato da queste mole è estremamente sottile e, allo stesso tempo, facile da utilizzare, facile da gestire e con minor impatto ambientale.
Selezione del legante: leganti ceramici per prestazioni superiori
Per ottenere una levigatezza della wafer a livello micrometrico, è necessario considerare attentamente il sistema di legante. Nella rettifica delle wafer sono stati impiegati leganti metallici e leganti resinosi, ma entrambi presentano diversi svantaggi. Oltre ad avere elevata resistenza, i leganti metallici non si affilano autonomamente in modo efficace e risultano quindi meno adatti alla finitura fine. I leganti resinosi, invece, presentano scarsa resistenza al calore e possono ossidarsi o decomporsi a temperature elevate.
I legami vetrificati (ceramici) sono diventati il materiale più utilizzato per le mole da sottilezza ultra-precisa di wafer, grazie alla loro resistenza, alla porosità regolabile e alla buona bagnabilità interfaciale con il diamante. Queste proprietà consentono la produzione di mole tarabili sulla porosità richiesta, sia per una distribuzione ottimale del composto lucidante sia per un’asportazione ottimale dei trucioli, elemento essenziale per prevenire danni termici sul pezzo in lavorazione durante la lucidatura.
Integrazione con attrezzature avanzate per la rettifica
Per ottenere le migliori prestazioni, le mole con diamante ultra-fino devono poter essere integrate con attrezzature avanzate per la rettifica che consentano il controllo dei parametri di rettifica. Le moderne macchine per la sottilezza dei wafer sono dotate di software in grado di ricevere feedback dalle forze di rettifica o dalla corrente del motore e di regolare il movimento della mola per garantire il mantenimento della qualità superficiale.
I sistemi ad alte prestazioni utilizzano una combinazione di movimento delle ruote in avanti e all’indietro per due scopi: rimozione del materiale e finitura superficiale, eliminando così un’operazione aggiuntiva. È stato dimostrato che tali sistemi generano superfici con rugosità Ra inferiore a 60 nm, senza necessità di ulteriori fasi di lucidatura. I produttori possono ridurre l’area di produzione e i costi dei consumabili, mantenendo standard elevati grazie all’uso di una singola rettificatrice a mandrino dotata di software di controllo specializzato.
Conclusione
Le mole diamantate superfini rappresentano sicuramente un passo avanti nel processo di lavorazione delle fette di semiconduttore, consentendo ai produttori di ottenere una levigatezza a livello micrometrico senza danneggiare eccessivamente le fette. Una conoscenza approfondita della tecnologia degli abrasivi, dell’ottimizzazione dei sistemi leganti e dell’integrazione con apparecchiature di rettifica di precisione ha permesso ai produttori di semiconduttori di tenere il passo con le sempre più impegnative esigenze della moderna produzione di semiconduttori. La gamma di mole diamantate industriali REZZ offre soluzioni di rettifica su misura per applicazioni di lucidatura di fette di semiconduttore. Contattateci e comunicateci quali operazioni dovete eseguire sulle vostre fette.