Waferverdunningsapparatuur voor de verwerking van saffier-/SiC-/Si-wafers van 4 tot 12 inch

Korte beschrijving:

Waferverdunningsapparatuur is een essentieel hulpmiddel in de halfgeleiderproductie om de waferdikte te verminderen en zo het thermisch beheer, de elektrische prestaties en de verpakkingsefficiëntie te optimaliseren. Deze apparatuur maakt gebruik van mechanische slijp-, chemisch-mechanische polijst- (CMP) en droog/nat etstechnologieën om een uiterst precieze diktecontrole (±0,1 μm) en compatibiliteit met wafers van 4 tot 12 inch te bereiken. Onze systemen ondersteunen C/A-vlakoriëntatie en zijn afgestemd op geavanceerde toepassingen zoals 3D-IC's, vermogenscomponenten (IGBT's/MOSFET's) en MEMS-sensoren.

XKH levert complete oplossingen, waaronder op maat gemaakte apparatuur (verwerking van 2–12 inch wafers), procesoptimalisatie (defectdichtheid <100/cm²) en technische training.

Stuur ons een e-mail

Functies

Werkingsprincipe

Het waferverdunningsproces bestaat uit drie fasen:
Grof slijpen: een diamantschijf (korrelgrootte 200–500 μm) verwijdert 50–150 μm materiaal bij 3000–5000 tpm om de dikte snel te verminderen.
Fijn slijpen: een fijnere schijf (korrelgrootte 1–50 μm) verkleint de dikte tot 20–50 μm bij <1 μm/s om schade aan de ondergrond tot een minimum te beperken.
Polijsten (CMP): Een chemisch-mechanische slurry elimineert restschade en bereikt Ra <0,1 nm.

Compatibele materialen

Silicium (Si): Standaard voor CMOS-wafers, verdund tot 25 μm voor 3D-stapeling.
Siliciumcarbide (SiC): Vereist speciale diamantschijven (80% diamantconcentratie) voor thermische stabiliteit.
Saffier (Al₂O₃): Verdund tot 50 μm voor UV LED-toepassingen.

Kerncomponenten van het systeem

1. Slijpsysteem
Dubbelassige slijpmachine: combineert grof/fijn slijpen in één platform, waardoor de cyclustijd met 40% wordt verkort.
Aerostatische spindel: toerentalbereik van 0–6000 tpm met radiale slingering <0,5 μm.

2. Wafer-behandelingssysteem
Vacuümklauwplaat: >50 N houdkracht met ±0,1 μm positioneringsnauwkeurigheid.
Robotarm: transporteert wafers van 4 tot 12 inch met een snelheid van 100 mm/s.

3. Controlesysteem
Laserinterferometrie: Realtime diktebewaking (resolutie 0,01 μm).
AI-gestuurde feedforward: voorspelt wielslijtage en past parameters automatisch aan.

4. Koelen en reinigen
Ultrasoon reinigen: verwijdert deeltjes >0,5 μm met een efficiëntie van 99,9%.
Gedeïoniseerd water: Koelt wafers tot <5°C boven de omgevingstemperatuur.

Belangrijkste voordelen

1. Ultrahoge precisie: TTV (totale diktevariatie) <0,5 μm, WTW (diktevariatie binnen de wafer) <1 μm.

2. Multi-procesintegratie: combineert slijpen, CMP en plasma-etsen in één machine.

3. Materiaalcompatibiliteit:
Silicium: diktevermindering van 775 μm naar 25 μm.
SiC: Bereikt <2 μm TTV voor RF-toepassingen.
Gedoteerde wafers: fosfor-gedoteerde InP-wafers met <5% weerstandsdrift.

4. Slimme automatisering: MES-integratie vermindert menselijke fouten met 70%.

5. Energie-efficiëntie: 30% lager energieverbruik dankzij regeneratief remmen.

Belangrijkste toepassingen

1. Geavanceerde verpakking
• 3D IC's: Waferverdunning maakt verticale stapeling van logic/memory chips (bijv. HBM-stacks) mogelijk, wat een 10x hogere bandbreedte en 50% lager energieverbruik oplevert in vergelijking met 2.5D-oplossingen. De apparatuur ondersteunt hybride bonding en TSV-integratie (Through-Silicon Via), cruciaal voor AI/ML-processoren die een interconnect-pitch van <10 μm vereisen. Zo maken 12-inch wafers, verdund tot 25 μm, het mogelijk om meer dan 8 lagen te stapelen met behoud van <1,5% kromtrekken, essentieel voor LiDAR-systemen in de automotive-industrie.

• Fan-Out Packaging: Door de waferdikte te verminderen tot 30 μm, wordt de interconnectlengte met 50% verkort, waardoor de signaalvertraging (<0,2 ps/mm) wordt geminimaliseerd en ultradunne chips van 0,4 mm voor mobiele SoC's mogelijk worden. Het proces maakt gebruik van stressgecompenseerde slijpalgoritmen om kromtrekken te voorkomen (>50 μm TTV-regeling), wat de betrouwbaarheid in hoogfrequente RF-toepassingen garandeert.

2. Vermogenselektronica
• IGBT-modules: Verdunnen tot 50 μm verlaagt de thermische weerstand tot <0,5 °C/W, waardoor 1200V SiC MOSFET's kunnen werken bij junctietemperaturen van 200 °C. Onze apparatuur maakt gebruik van meertraps slijpen (grof: 46 μm korrel → fijn: 4 μm korrel) om schade aan het oppervlak te voorkomen en een thermische betrouwbaarheid van >10.000 cycli te bereiken. Dit is cruciaal voor EV-omvormers, waar SiC-wafers van 10 μm dik de schakelsnelheid met 30% verbeteren.
• GaN-op-SiC-vermogenscomponenten: Waferverdunning tot 80 μm verbetert de elektronenmobiliteit (μ > 2000 cm²/V·s) voor 650V GaN HEMT's, waardoor de geleidingsverliezen met 18% worden verminderd. Het proces maakt gebruik van laserondersteund dicing om scheurvorming tijdens het verdunnen te voorkomen, waardoor randafbrokkeling van <5 μm voor RF-vermogensversterkers wordt bereikt.

3. Opto-elektronica
• GaN-on-SiC LED's: 50 μm saffiersubstraten verbeteren de lichtextractie-efficiëntie (LEE) tot 85% (versus 65% voor 150 μm wafers) door fotonvangst te minimaliseren. De ultralage TTV-regeling van onze apparatuur (<0,3 μm) zorgt voor een uniforme LED-emissie op 12-inch wafers, essentieel voor Micro-LED-displays die een golflengte-uniformiteit van <100 nm vereisen.
• Siliciumfotonica: 25 μm dikke siliciumwafers zorgen voor 3 dB/cm minder propagatieverlies in golfgeleiders, essentieel voor optische transceivers van 1,6 Tbps. Het proces integreert CMP-smoothing om de oppervlakteruwheid te verminderen tot Ra <0,1 nm, wat de koppelingsefficiëntie met 40% verhoogt.

4. MEMS-sensoren
• Accelerometers: 25 μm siliciumwafers bereiken een signaal-ruisverhouding van >85 dB (versus 75 dB voor 50 μm wafers) door de gevoeligheid voor proefmassaverplaatsing te verhogen. Ons tweeassige slijpsysteem compenseert spanningsgradiënten en zorgt voor een gevoeligheidsdrift van <0,5% bij temperaturen tussen -40 °C en 125 °C. Toepassingen zijn onder andere auto-ongelukdetectie en AR/VR-bewegingsregistratie.

• Druksensoren: Verdunning tot 40 μm maakt meetbereiken van 0–300 bar mogelijk met een FS-hysterese van <0,1%. Door gebruik te maken van tijdelijke binding (glasdragers) voorkomt het proces waferbreuk tijdens het etsen aan de achterkant, waardoor een overdruktolerantie van <1 μm wordt bereikt voor industriële IoT-sensoren.

• Technische synergie: onze waferverdunningsapparatuur combineert mechanisch slijpen, CMP en plasma-etsen om diverse materiaaluitdagingen (Si, SiC, saffier) aan te pakken. GaN-op-SiC vereist bijvoorbeeld hybride slijpen (diamantschijven + plasma) om de hardheid en thermische uitzetting in balans te brengen, terwijl MEMS-sensoren een oppervlakteruwheid van minder dan 5 nm vereisen via CMP-polijsten.

• Impact op de industrie: Door dunnere, beter presterende wafers mogelijk te maken, stimuleert deze technologie innovaties op het gebied van AI-chips, 5G mmWave-modules en flexibele elektronica, met TTV-toleranties <0,1 μm voor opvouwbare displays en <0,5 μm voor LiDAR-sensoren in de automobielindustrie.

XKH's diensten

1. Oplossingen op maat
Schaalbare configuraties: kamerontwerpen van 4–12 inch met geautomatiseerd laden/lossen.
Dopingondersteuning: aangepaste recepten voor Er/Yb-gedoteerde kristallen en InP/GaAs-wafers.

2. End-to-end ondersteuning
Procesontwikkeling: gratis proefdraaien met optimalisatie.
Wereldwijde training: Jaarlijkse technische workshops over onderhoud en probleemoplossing.

3. Multi-materiaalverwerking
SiC: Waferverdunning tot 100 μm met Ra <0,1 nm.
Saffier: 50 μm dikte voor UV-laservensters (transmissie > 92% bij 200 nm).

4. Diensten met toegevoegde waarde
Verbruiksartikelen: Diamantschijven (2000+ wafers/levensduur) en CMP-slurries.

Conclusie

Deze waferverdunningsapparatuur biedt toonaangevende precisie, veelzijdigheid in meerdere materialen en slimme automatisering, waardoor deze onmisbaar is voor 3D-integratie en vermogenselektronica. De uitgebreide services van XKH – van maatwerk tot nabewerking – zorgen ervoor dat klanten kostenefficiëntie en uitmuntende prestaties behalen in de halfgeleiderproductie.