獲悉,近日,北京特思迪半導體設備有限公司銷售總監梁浩先生出席了由DT新材料主辦的“第八屆國際碳材料大會暨產業展覽會”,并分享了《精密磨拋技術在金剛石材料加工中的應用》的報告主題演講。
梁浩總監圍繞提升金剛石磨拋精度及效率展開,介紹了金剛石整體磨拋工藝方案,并介紹相關設備與工藝的進展狀況。與此同時,該團隊也在深入探究輔助拋光應用于金剛石磨拋的可行性,正在對多種輔助拋光方法進行分析與實驗,深度挖掘其解決金剛石難拋光問題的潛力。
金剛石材料因其超高的硬度與優異的熱導率,在功率器件、光學窗口等領域展現出巨大潛力。然而其加工難度極高,表面平整度(TTV)與粗糙度(Ra)的控制成為行業核心挑戰。
特思迪的研發實力與產業化支撐
北京特思迪半導體設備有限公司成立于2020年,作為國內超精密平面加工技術的領軍企業,依托自主研發的工藝與設備集群,成為國內為數不多規模化量產化合物半導體專用減薄、拋光及CMP裝備的企業。
特思迪主力機型TAP-400F單面研磨機采用模塊化設計,支持干濕兩用工藝,單片加工效率達15μm/小時;TGP-1060多軸拋光機則通過多拋光頭協同作業,將多晶金剛石拋光效率提升至300nm/小時,良率穩定在95%以上。2023年,特思迪發布TFG系列全自動減薄機、TPC系列全自動化學機械拋光機,TSC系列晶圓刷洗機及TGP系列金剛石拋光機。2024年,特思迪發布8英寸碳化硅襯底研磨拋光整線設備、8寸碳化硅晶圓減薄機。
技術突破:從實驗室到生產線的關鍵一躍
金剛石材料的加工堪稱“硬科技”領域的珠峰,其超硬特性雖賦予其無可替代的性能優勢,卻也成為規模化應用的“攔路虎”。特思迪憑借十年深耕超精密平面加工的技術積淀,從設備研發、工藝優化到客戶協作,構建了一條覆蓋金剛石材料全加工鏈條的解決方案,助力這一“終極材料”從實驗室走向生產線。
研磨拋光原理示意圖。圖源:《精密磨拋技術在金剛石材料加工中的應用》
金剛石加工的核心挑戰在于平衡“效率”與“精度”。以多晶金剛石為例,其生長后的表面起伏可達TTV≥100μm,Ra≥5000nm,需通過多步驟精密磨拋實現TTV≤5μm、Ra≤1nm的目標。特思迪開發的“找平-粗磨-精磨-拋光”四步法,成為解決這一難題的關鍵:
· 激光找平:采用高能激光快速去除表面凸起,將初始TTV從100μm降至50μm以內,為后續加工奠定基礎;· 梯度研磨:通過TAP-400F單面研磨機搭配定制磨盤,分階段使用粗磨液與精磨液,逐步將TTV優化至5μm,Ra降至150nm;
· 機械拋光:TGP-1060多軸拋光機憑借4-6個獨立拋光頭協同作業,最終將Ra壓至1nm以下,良率穩定在95%以上。
金剛石磨拋技術的發展趨勢表現為尺寸日益增大,這導致傳統磨拋工藝所需時間不斷延長,同時對表面粗糙度的要求也愈發嚴格。然而,當前機械拋光技術已逐漸達到瓶頸,其高昂的成本難以進一步降低,因此迫切需要通過大幅改進磨拋工藝來突破現有局限。
在此背景下,特思迪在輔助拋光領域開展了多項前沿性探索,包括等離子體拋光(全局濺射)、芬頓試劑氧化劑體系以及紫外輔助催化氧化等創新技術,力求為金剛石磨拋技術的進一步發展提供全新解決方案。
圖源:《精密磨拋技術在金剛石材料加工中的應用》
協同創新:特思迪設備與工藝雙引擎
特思迪的核心競爭力在于其“設備-工藝-耗材”三位一體的研發模式。針對金剛石材料的特性,公司開發了多款專用設備:
· TAP-400F單面研磨機:支持干濕兩用工藝,通過拋光頭自轉與往復運動,實現多晶金剛石片從粗磨到精磨的高效過渡,單片加工效率達15μm/小時,TTV控制精度≤5μm。· TGP-1060多軸拋光機:配備4-6個獨立拋光頭,可兼容2-6英寸晶圓,通過機械拋光將多晶金剛石表面粗糙度從150nm降至1nm以下,良率穩定在95%以上。
· CMP拋光系統:針對單晶金剛石,結合定制化拋光液(如芬頓試劑氧化體系)與高精度壓力控制,實現亞納米級表面質量(Ra≤0.5nm),滿足高頻器件襯底需求。 此外,特思迪的貼蠟機、減薄機及清洗設備形成完整后道工藝鏈,確保金剛石片在加工過程中的平整度與潔凈度。
在實驗室成果轉化方面,特思迪設有“朗途實驗室”和“礪晶實驗室”,前者深耕表面界面控制技術,構建超精密平面加工的基礎理論研究與關鍵技術突破的科研體系,實現核心部件的自主研發與突破;后者拓展平面加工工藝技術,建立全面的工藝數據庫,解決各類半導體材料的不同工藝問題,實現設備+工藝的整體解決方案。
在輔助拋光技術中,實驗室開發的“紫外催化氧化工藝”已進入中試驗證階段。通過1-萘甲酸修飾的二氧化鈦催化劑,金剛石表面氧化速率提升40%,為低成本CMP工藝提供了新路徑。等離子體全局濺射技術初步實現了Ra≤0.5nm的非接觸式拋光,有望解決大尺寸晶圓加工的效率瓶頸。
賦能客戶,助力金剛石產業化浪潮
特思迪與中國科學院、三安光電等300余家客戶的深度合作,推動了金剛石在功率電子、射頻器件、光學窗口等多個高技術領域的應用落地。
通過與頭部廠商的合作,特思迪助力客戶在4-6英寸多晶金剛石散熱基板的加工周期上縮短了30%,同時降低25%的單片成本。在未來的戰略布局上,特思迪不僅會繼續推動大尺寸設備的突破,計劃研發8英寸專用拋光機,以進一步提升加工效率,還將在智能化和綠色制造方面不斷發力,進一步降低生產成本并提升產品質量。
北京特思迪半導體的技術路徑始終圍繞“解決真問題”展開——從降低TTV到優化Ra,從單點設備到全鏈條服務,其創新始終與產業需求同頻。在金剛石邁向產業化的浪潮中,特思迪不僅是一家設備商,更是中國超精密制造能力的縮影。
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原文標題:金剛石加工的“破局者”,特思迪的精密磨拋技術探索
文章出處:【微信號:DT-Semiconductor,微信公眾號:DT半導體】歡迎添加關注!文章轉載請注明出處。
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