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O rendimento geral e o desempenho dos componentes semicondutores dependem diretamente da qualidade da superfície do semicondutor. À medida que o tamanho dos chips diminui, exige-se uma superfície de wafer ainda mais lisa, sem danos físicos na superfície do substrato. Rodas diamantadas ultrafinas de retificação são uma das inovações revolucionárias que impactam o afinamento e o polimento de wafers em película fina; proporcionam suavidade em nível micrométrico ao wafer, causando danos sub-superficiais desprezíveis na sua superfície.
Por Que as Rodas Diamantadas Ultrafinas São Essenciais para o Polimento de Wafers
Um processo tradicional de retificação pode criar riscos profundos e danos sub-superficiais que podem ser intensos, exigindo polimento intenso. Esse dano pode ser um problema sério para materiais semicondutores frágeis e duros, como carbeto de silício (SiC) e nitreto de gálio (GaN), que são opções inadequadas para afinamento por retificação e polimento, pois tendem a trincar, pulverizar-se e se partir facilmente com essas máquinas convencionais.
Para superar esse desafio, as mós diamantadas ultrafinas utilizam grãos diamantados extremamente finos, normalmente entre #3000 e #8000 mesh ou superior, para produzir superfícies lisas que requerem relativamente pouco polimento. Essas mós empregam um sistema avançado de ligante vítreo de alta qualidade, que oferece elevada estabilidade dimensional e excelente condutividade térmica, garantindo desempenho estável durante longas operações de produção. Demonstrou-se viável, em pesquisas, o uso de mós capazes de atingir uma rugosidade superficial inferior a 5 nm Ra (aproximadamente superfície polida).
Avanços na Tecnologia Diamantada para Polimento com Acabamento Espelhado
Os modelos mais recentes da técnica de abrasão com diamante avançaram os limites da tecnologia de polimento de wafers. Os abrasivos à base de diamante, espumados e aglomerados, proporcionam melhor desempenho de corte e menor força de retificação. Os grãos na superfície da roda de diamante para retificação conseguem realizar uma retificação contínua durante o processo, pois os grãos especificados são substituídos por grãos tratados especialmente, assegurando assim a consistência da vida útil e do fio de corte da roda de retificação, resolvendo eficazmente o problema da necessidade frequente de substituir a roda de retificação em longas séries produtivas.
As rodas de moagem UltraPoligrind da DISCO são um bom exemplo desses avanços: essas rodas de moagem são feitas de abrasivos de diamante ultrafinos, que proporcionam maior resistência dos dies e conferem as propriedades de gettering necessárias durante o processo de afinamento de dispositivos semicondutores. Para o afinamento de wafers, a área danificada criada por essas rodas de moagem é muito fina e, ao mesmo tempo, de operação fácil, manuseio simples e menor impacto ambiental.
Seleção da Liga: Ligas Cerâmicas para Desempenho Superior
Para obter uma lisura no nível de mícron no wafer, é necessário levar em conta o sistema de ligação. Na moagem de wafers, têm-se utilizado ligas metálicas e ligas resinosas, mas ambas apresentam diversas desvantagens. Além de sua alta resistência, as ligas metálicas também não se afiam facilmente por si mesmas e, portanto, são menos adequadas para acabamentos finos. Já as ligas resinosas possuem baixa resistência térmica e oxidam-se ou decompõem-se em altas temperaturas.
As ligações vitrificadas (cerâmicas) tornaram-se o material mais preferido para as rodas ultra-precisas de afinamento de wafers devido à sua resistência, porosidade ajustável e boa molhabilidade interfacial com diamante. Essas propriedades permitem a fabricação de rodas que podem ser configuradas com a porosidade exigida para uma entrega ideal do composto de polimento, bem como para uma remoção ideal das aparas — fator essencial para evitar danos térmicos na peça trabalhada durante o polimento.
Integração com Equipamentos Avançados de Retificação
Para obter o melhor desempenho, as rodas de diamante ultrafinas devem poder ser combinadas com equipamentos avançados de retificação que permitam o controle dos parâmetros de retificação. As máquinas atuais de afinamento de wafers dispõem de software que recebe feedback das forças de retificação ou da corrente do motor e regula o movimento da roda para garantir a manutenção da qualidade superficial.
Sistemas de alto desempenho utilizam uma combinação de movimento das rodas para frente e para trás com duas finalidades: remoção de material e acabamento superficial, eliminando assim uma operação adicional. Demonstrou-se que esses sistemas produzem superfícies com rugosidade Ra inferior a 60 nm e sem necessidade de etapas adicionais de polimento. Os fabricantes podem reduzir a área de produção e o custo dos consumíveis, mantendo elevados padrões de qualidade com o uso de uma única retificadora de eixo único equipada com software especializado de controle.
Conclusão
As rodas de moagem com diamante super fino são, certamente, um avanço significativo no processamento de wafers semicondutores, permitindo que os fabricantes de wafers obtenham uma superfície lisa em nível micrométrico sem danificar excessivamente os wafers. Uma compreensão aprofundada da tecnologia abrasiva, da otimização do sistema de ligação e da integração com equipamentos de moagem de precisão tem ajudado os produtores de semicondutores a acompanhar as exigências cada vez mais desafiadoras da atual fabricação de semicondutores. A linha de rodas industriais de moagem com diamante da REZZ oferece soluções personalizadas de moagem para aplicações de polimento de wafers semicondutores. Entre em contato conosco e informe-nos o que você precisa processar em wafers.