معدات ترقيق الرقاقات لمعالجة رقائق الياقوت/كربيد السيليكون/السيليكون بقياس 4-12 بوصة

وصف مختصر:

تُعد معدات ترقيق الرقاقات أداةً أساسيةً في تصنيع أشباه الموصلات لتقليل سُمك الرقاقات، مما يُحسّن الإدارة الحرارية والأداء الكهربائي وكفاءة التعبئة والتغليف. تستخدم هذه المعدات تقنيات الطحن الميكانيكي، والتلميع الكيميائي الميكانيكي (CMP)، والنقش الجاف/الرطب لتحقيق تحكم فائق الدقة في السُمك (±0.1 ميكرومتر) والتوافق مع الرقاقات التي يتراوح حجمها بين 4 و12 بوصة. تدعم أنظمتنا توجيه المستوى C/A، وهي مُصممة خصيصًا للتطبيقات المتقدمة مثل الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد، وأجهزة الطاقة (IGBT/MOSFETs)، وأجهزة استشعار الأنظمة الكهروميكانيكية الصغرى (MEMS).

تقدم شركة XKH حلولاً كاملة النطاق، بما في ذلك المعدات المخصصة (معالجة رقائق بحجم 2-12 بوصة)، وتحسين العملية (كثافة العيوب <100/سم²)، والتدريب الفني.

أرسل لنا بريدًا إلكترونيًا

سمات

مبدأ العمل

تتم عملية ترقيق الرقاقة من خلال ثلاث مراحل:
الطحن الخشن: تقوم عجلة الماس (حجم الحبيبات 200-500 ميكرومتر) بإزالة 50-150 ميكرومتر من المادة بسرعة 3000-5000 دورة في الدقيقة لتقليل السُمك بسرعة.
الطحن الناعم: تعمل العجلة الأكثر دقة (حجم الحبيبات 1–50 ميكرومتر) على تقليل السُمك إلى 20–50 ميكرومتر عند <1 ميكرومتر/ثانية لتقليل الضرر تحت السطح.
التلميع (CMP): تعمل المادة الكيميائية الميكانيكية على إزالة الضرر المتبقي، مما يحقق Ra <0.1 نانومتر.

المواد المتوافقة

السيليكون (Si): معيار لرقائق CMOS، تم تخفيفه إلى 25 ميكرومترًا للتكديس ثلاثي الأبعاد.
كربيد السيليكون (SiC): يتطلب عجلات ماسية متخصصة (تركيز الماس 80٪) لتحقيق الاستقرار الحراري.
الياقوت (Al₂O₃): مخفف إلى 50 ميكرومتر لتطبيقات الأشعة فوق البنفسجية LED.

مكونات النظام الأساسية

1. نظام الطحن
مطحنة ثنائية المحور: تجمع بين الطحن الخشن/الناعم في منصة واحدة، مما يقلل من وقت الدورة بنسبة 40%.
المغزل الهوائي: نطاق سرعة 0-6000 دورة في الدقيقة مع انحراف شعاعي <0.5 ميكرومتر.

2. نظام مناولة الرقاقات
مقبض الفراغ: قوة تثبيت >50 نيوتن مع دقة تحديد المواقع ±0.1 ميكرومتر.
الذراع الروبوتية: تنقل 4 رقائق بحجم 12 بوصة بسرعة 100 مم/ثانية.

3. نظام التحكم
التداخل بالليزر: مراقبة السُمك في الوقت الفعلي (دقة 0.01 ميكرومتر).
التغذية الأمامية المدفوعة بالذكاء الاصطناعي: تتنبأ بتآكل العجلات وتضبط المعلمات تلقائيًا.

4. التبريد والتنظيف
التنظيف بالموجات فوق الصوتية: يزيل الجزيئات التي يزيد حجمها عن 0.5 ميكرومتر بكفاءة 99.9%.
الماء منزوع الأيونات: يبرد الرقاقة إلى أقل من 5 درجات مئوية فوق درجة الحرارة المحيطة.

المزايا الأساسية

1. دقة فائقة: TTV (التباين الكلي في السُمك) <0.5 ميكرومتر، WTW (التباين داخل السُمك) <1 ميكرومتر.

2. تكامل العمليات المتعددة: يجمع بين الطحن، وCMP، وحفر البلازما في جهاز واحد.

3. توافق المواد:
السيليكون: تخفيض السُمك من 775 ميكرومتر إلى 25 ميكرومتر.
SiC: يحقق قيمة TTV أقل من 2 ميكرومتر لتطبيقات RF.
الرقاقات المخدرة: رقائق InP المخدرة بالفوسفور مع انجراف المقاومة <5%.

4. الأتمتة الذكية: يقلل تكامل MES من الخطأ البشري بنسبة 70%.

5. كفاءة الطاقة: انخفاض استهلاك الطاقة بنسبة 30% من خلال الكبح المتجدد.

التطبيقات الرئيسية

1. التغليف المتقدم
• الدوائر المتكاملة ثلاثية الأبعاد: يُمكّن ترقيق الرقاقات من التكديس الرأسي لشرائح المنطق/الذاكرة (مثل رقاقات HBM)، مما يحقق نطاق ترددي أعلى بعشر مرات واستهلاك طاقة أقل بنسبة 50% مقارنةً بحلول 2.5D. يدعم الجهاز الربط الهجين وتكامل TSV (عبر السيليكون)، وهو أمر بالغ الأهمية لمعالجات الذكاء الاصطناعي/التعلم الآلي التي تتطلب مسافة توصيل أقل من 10 ميكرومتر. على سبيل المثال، تسمح الرقاقات مقاس 12 بوصة، التي تم ترقيقها إلى 25 ميكرومتر، بتكديس أكثر من 8 طبقات مع الحفاظ على نسبة تشوه أقل من 1.5%، وهو أمر ضروري لأنظمة LiDAR للسيارات.

• تغليف مروحي: بتقليل سُمك الرقاقة إلى 30 ميكرومتر، يُقلل طول الترابط بنسبة 50%، مما يُقلل من تأخير الإشارة (<0.2 بيكو ثانية/مم)، ويُتيح استخدام شرائح رقيقة للغاية بسمك 0.4 مم لأنظمة SoC المحمولة. تستفيد هذه العملية من خوارزميات الطحن المُعوّضة للإجهاد لمنع التشوه (بتحكم TTV >50 ميكرومتر)، مما يضمن الموثوقية في تطبيقات الترددات الراديوية عالية التردد.

2. إلكترونيات الطاقة
• وحدات IGBT: يُخفِّف الترقيق إلى 50 ميكرومتر المقاومة الحرارية إلى أقل من 0.5 درجة مئوية/واط، مما يُمكِّن ترانزستورات MOSFET المصنوعة من كربيد السيليكون بجهد 1200 فولت من العمل عند درجات حرارة تقاطع تبلغ 200 درجة مئوية. تستخدم معداتنا تقنية الطحن متعدد المراحل (الخشنة: 46 ميكرومتر ← الناعمة: 4 ميكرومتر) لإزالة التلف تحت السطح، مما يُحقق موثوقية دوران حراري لأكثر من 10,000 دورة. يُعد هذا أمرًا بالغ الأهمية لعاكسات السيارات الكهربائية، حيث تُحسِّن رقائق كربيد السيليكون بسُمك 10 ميكرومتر سرعة التبديل بنسبة 30%.
• أجهزة الطاقة من نيتريد الغاليوم على كربيد السيليكون: يُحسّن ترقيق الرقاقة إلى 80 ميكرومتر حركة الإلكترونات (ميكرومتر > 2000 سم²/فولت·ثانية) لوصلات نيتريد الغاليوم عالية الكثافة (HEMT) بجهد 650 فولت، مما يُقلل من خسائر التوصيل بنسبة 18%. تستخدم هذه العملية تقنية التقطيع بمساعدة الليزر لمنع التشقق أثناء عملية الترقق، مما يُحقق تقطيعًا للحواف بسمك أقل من 5 ميكرومتر لمضخمات الطاقة الترددية.

3. الإلكترونيات الضوئية
• مصابيح LED من نتريد الغاليوم على كربيد السيليكون: تُحسّن ركائز الياقوت بسمك 50 ميكرومتر كفاءة استخلاص الضوء (LEE) إلى 85% (مقابل 65% لرقائق 150 ميكرومتر) من خلال تقليل احتجاز الفوتونات. يضمن التحكم في قيمة TTV المنخفضة للغاية (<0.3 ميكرومتر) في معداتنا انبعاثًا منتظمًا لمصابيح LED عبر رقائق 12 بوصة، وهو أمر بالغ الأهمية لشاشات Micro-LED التي تتطلب تجانسًا في الطول الموجي أقل من 100 نانومتر.
فوتونيات السيليكون: تُمكّن رقائق السيليكون بسُمك 25 ميكرومتر من تقليل فقدان الانتشار بمقدار 3 ديسيبل/سم في الموجهات الموجية، وهو أمر ضروري لأجهزة الإرسال والاستقبال الضوئية بسرعة 1.6 تيرابت في الثانية. تدمج هذه العملية تنعيم CMP لتقليل خشونة السطح إلى Ra <0.1 نانومتر، مما يُعزز كفاءة الاقتران بنسبة 40%.

4. أجهزة استشعار MEMS
• مقاييس التسارع: تحقق رقائق السيليكون بسُمك 25 ميكرومتر نسبة إشارة إلى ضوضاء (SNR) تزيد عن 85 ديسيبل (مقابل 75 ديسيبل لرقائق 50 ميكرومتر) من خلال زيادة حساسية إزاحة الكتلة. يعوض نظام الطحن ثنائي المحور لدينا تدرجات الإجهاد، مما يضمن انحراف حساسية أقل من 0.5% في درجات حرارة تتراوح بين -40 درجة مئوية و125 درجة مئوية. تشمل التطبيقات كشف حوادث السيارات وتتبع الحركة بتقنية الواقع المعزز/الواقع الافتراضي.

• مستشعرات الضغط: يُتيح التخفيف إلى 40 ميكرومتر نطاقات قياس تتراوح بين 0 و300 بار مع تباطؤ في السعة أقل من 0.1%. باستخدام الترابط المؤقت (حاملات زجاجية)، تتجنب هذه العملية كسر الرقاقة أثناء الحفر الخلفي، مما يحقق تحملاً للضغط الزائد أقل من 1 ميكرومتر لمستشعرات إنترنت الأشياء الصناعية.

التآزر التقني: تجمع معداتنا لترقيق الرقاقات بين الطحن الميكانيكي، والصقل بالحرارة (CMP)، والنقش البلازمي لمعالجة تحديات المواد المتنوعة (السيليكون، كربيد السيليكون، والياقوت). على سبيل المثال، يتطلب نيتريد الغاليوم على كربيد السيليكون طحنًا هجينًا (عجلات الماس + البلازما) لموازنة الصلابة والتمدد الحراري، بينما تتطلب مستشعرات الأنظمة الكهروميكانيكية الصغرى (MEMS) خشونة سطح أقل من 5 نانومتر عبر الصقل بالحرارة (CMP).

• تأثير الصناعة: من خلال تمكين رقائق أرق وأعلى أداء، تعمل هذه التقنية على دفع الابتكارات في شرائح الذكاء الاصطناعي ووحدات 5G mmWave والإلكترونيات المرنة، مع تفاوتات TTV <0.1 ميكرومتر للشاشات القابلة للطي و<0.5 ميكرومتر لأجهزة استشعار LiDAR للسيارات.

خدمات XKH

1. حلول مخصصة
تكوينات قابلة للتطوير: تصميمات غرف بقياس 4 إلى 12 بوصة مع تحميل/تفريغ آلي.
دعم المنشطات: وصفات مخصصة للبلورات المشبعة بـ Er/Yb ورقائق InP/GaAs.

2. الدعم الشامل
تطوير العملية: تشغيل تجريبي مجاني مع التحسين.
التدريب العالمي: ورش عمل فنية سنوية حول الصيانة واستكشاف الأخطاء وإصلاحها.

3. معالجة المواد المتعددة
SiC: ترقيق الرقاقة إلى 100 ميكرومتر مع Ra <0.1 نانومتر.
الياقوت: سمك 50 ميكرومتر لنوافذ الليزر فوق البنفسجية (نفاذية >92% عند 200 نانومتر).

4. خدمات القيمة المضافة
المواد الاستهلاكية: عجلات الماس (أكثر من 2000 رقاقة/عمر) ومواد CMP.

خاتمة

تتميز معدات ترقيق الرقائق هذه بدقة رائدة في الصناعة، وتعدد استخدامات المواد، وأتمتة ذكية، مما يجعلها أساسية للتكامل ثلاثي الأبعاد وإلكترونيات الطاقة. تضمن خدمات XKH الشاملة - من التخصيص إلى مرحلة ما بعد المعالجة - للعملاء تحقيق كفاءة التكلفة والتميز في الأداء في تصنيع أشباه الموصلات.