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　　【机床商务网栏目 名企在线】随着电子信息产业的快速发展，国内外半导体制造业规模也在不断扩大，越来越多的创新工艺正在为半导体行业发展注入活力。
 

　　今天就以内外圆磨削和平面成型磨削为例，详细聊聊磨削技术能为半导体制造带来哪些解决方案？

 

　　半导体制造过程充满魔法般的奇妙元素。简单来说，半导体行业在反应器中制备高纯度硅晶体，并利用其生产原料，即所谓的硅晶锭。然后使用高精度金刚石锯片，将这些具有金属光泽的硅晶锭切割成大约1毫米厚的薄片，这就是晶圆。
 

　　为了获得高质量晶圆，必须通过正确的晶体取向来精确磨削硅晶锭。
 

　　如何保证硅晶锭磨削质量和精准性？
 

　　一、把脉需求，联合磨削为晶圆生产设定标准
 

　　从市场前景看，有研究和分析预测，随着电动汽车市场的不断发展，每年对高性能半导体的需求将增长20%以上，光伏行业同样如此。市场对碳化硅半导体的兴趣越来越浓厚。
 

　　从硅晶锭本身结构和特性看，硅晶锭具有不可预测性，很难判断从哪里入手才能获得最佳的芯片性能。
 

　　为此，联合磨削STUDER在一个特殊版本的S41外圆磨床上，配备了一个完全集成的X射线装置。X射线探头(XRD-OEM)基于研磨轴的方向对光学或电子晶体材料的晶轴进行原位测量和监控。通过这种方式，S41能够最大程度地减少材料损失，在一次磨削加工中即可实现材料的外圆、平面和槽口等几何特征。
 

　　在S41上按照所要求的尺寸和主晶轴取向磨削晶圆锭的表面。接下来，在进一步对齐后，对晶圆进行锯切和抛光。添加标记可使得最终晶圆上的晶体取向易于识别。这个标记通常是通过磨削晶圆锭上的平面或磨削V型槽(缺口)来产生的。
 

用于测量晶轴的X射线装置
 

　　配备X射线传感器的S41，能够非常精确地测量缺口和平面位置。每次测量之间的标准偏差小于0.005度(缺口)或小于0.03度(平面)。结论就是配有X射线传感器的S41磨床精度高、稳定且易于使用，STUDER以此为生产高质量晶圆做出了贡献，而且作为高性能半导体的载体，这些晶圆的高精度晶体结构已经在该磨床中充分校准对齐。
 

　　磨削精度有了保障，那么半导体制造
 

　　如何实现高效率批量生产？
 

　　二、助力破局，联合磨削赋能碳化硅硅晶锭高效加工
 

　　2022年底《芯片和科学法案》签署成为法律，随之而来的是国内半导体行业制造能力、创新能力和竞争力的提升。而半导体制造的难题之一就是如何实现高效率批量生产。
 

　　联合磨削保宁PLANOMAT磨床带来了经济高效且领先的解决方案。其以更均匀的测量分布、更高的进给量、更短的循环时间以及更低的磨削主轴皮带负荷等优势，为碳化硅硅晶锭的加工提供了集效率、性能和精度于一体的解决方案。
 

 

　　大型碳化硅硅锭的两端各有一个圆顶。一般情况下，这些圆顶都是用金刚石锯进行切割。而一把像样的金刚石锯大约需要200万美元，并且切掉碳化硅硅锭两端尺寸为两英寸的圆顶，需要大约2-3个小时。
 

　　PLANOMAT型缓进给磨床，只需要15分钟，就能完成原本需要2-3个小时的工作。这样的时间节省令人难以置信，同时节省了大量的生产成本。与金刚石锯相比，PLANOMAT磨床生产成本更低，效率更高。
 

 

　　此外，对于碳化硅晶棒磨削，联合磨削也推出了高精度高效解决方案。将未加工的碳化硅晶棒磨削为成品晶球，工艺要求极高。需要对直径6到10英寸、高1到4英寸的晶体锭表面进行平行于晶体平面的磨削，以便在每个结构中找到晶体。
 

　　联合磨削解决方案是用X射线照射碳化硅晶棒，以找到晶面，再将数据输入磨床，按照直接晶面对晶棒进行分度，然后进行平面磨削。美盖勒MFP 30和保宁PROFIMAT MC平面成型磨床，是此类加工的理想设备。
 

　　美盖勒MFP 30，具有自动换刀和砂轮更换功能。保宁PROFIMAT MC，不具备换刀功能。用户可以根据实际需要进行选择。
 

　　得益于斯图特、美盖勒、保宁和一些行业合作伙伴的强大创新能力，芯片制造商现在可以比以往更快地加工碳化硅的表面和外径，而且精度还可能达到更高。保宁，美盖勒和斯图特的机床都配备了用于去除材料之前对准晶体平面的X射线测量头，以确保每块单晶的产量最大化，同时最大限度地减少浪费。
 

　　半导体行业的快速发展，为半导体制造技术进步带来了机遇，也带来了竞争日趋激烈的挑战。联合磨削将立足自身高效高精密加工优势，以不懈创新的精神，为半导体行业注入更多活力，助力半导体制造商迈向更加稳定可靠的未来。