Wafer-Dünnungsanlage für die Verarbeitung von 4- bis 12-Zoll-Saphir-/SiC-/Si-Wafern

1. Fortschrittliche Verpackung
3D-ICs: Waferdünnung ermöglicht das vertikale Stapeln von Logik-/Speicherchips (z. B. HBM-Stacks) und erreicht so eine zehnmal höhere Bandbreite und einen um 50 % reduzierten Stromverbrauch im Vergleich zu 2,5D-Lösungen. Die Anlage unterstützt Hybridbonden und TSV-Integration (Through-Silicon Via), was für KI/ML-Prozessoren mit einem Verbindungsabstand von <10 μm entscheidend ist. Beispielsweise ermöglichen auf 25 μm dünne 12-Zoll-Wafer das Stapeln von mehr als 8 Schichten bei einer Verformung von <1,5 %, was für LiDAR-Systeme in der Automobilindustrie unerlässlich ist.

Fan-Out-Packaging: Durch die Reduzierung der Waferdicke auf 30 μm wird die Verbindungslänge um 50 % verkürzt, was die Signalverzögerung (<0,2 ps/mm) minimiert und 0,4 mm dünne Chiplets für mobile SoCs ermöglicht. Der Prozess nutzt spannungskompensierte Schleifalgorithmen, um Verzug zu vermeiden (>50 μm TTV-Kontrolle) und so die Zuverlässigkeit in Hochfrequenz-HF-Anwendungen zu gewährleisten.

2. Leistungselektronik
IGBT-Module: Die Verdünnung auf 50 μm reduziert den thermischen Widerstand auf <0,5 °C/W und ermöglicht so den Betrieb von 1200-V-SiC-MOSFETs bei 200 °C Sperrschichttemperatur. Unsere Anlagen verwenden mehrstufiges Schleifen (grob: 46 μm Körnung → fein: 4 μm Körnung), um Schäden unter der Oberfläche zu vermeiden und eine Zuverlässigkeit von >10.000 Temperaturwechselzyklen zu erreichen. Dies ist entscheidend für Wechselrichter in Elektrofahrzeugen, bei denen 10 μm dicke SiC-Wafer die Schaltgeschwindigkeit um 30 % verbessern.
• GaN-auf-SiC-Leistungsbauelemente: Waferverdünnung auf 80 μm verbessert die Elektronenbeweglichkeit (μ > 2000 cm²/V·s) für 650-V-GaN-HEMTs und reduziert die Leitungsverluste um 18 %. Der Prozess nutzt laserunterstütztes Dicing, um Rissbildung während der Verdünnung zu verhindern und so Kantenabsplitterungen von <5 μm für HF-Leistungsverstärker zu erreichen.

3. Optoelektronik
• GaN-auf-SiC-LEDs: 50-μm-Saphirsubstrate verbessern die Lichtausbeute (LEE) durch Minimierung des Photoneneinfangs auf 85 % (gegenüber 65 % bei 150-μm-Wafern). Die ultraniedrige TTV-Steuerung unserer Anlagen (<0,3 μm) gewährleistet eine gleichmäßige LED-Emission über 12-Zoll-Wafer hinweg, was für Micro-LED-Displays, die eine Wellenlängengleichmäßigkeit <100 nm erfordern, entscheidend ist.
• Silizium-Photonik: 25 μm dicke Silizium-Wafer ermöglichen 3 dB/cm geringere Ausbreitungsverluste in Wellenleitern, was für optische Transceiver mit 1,6 Tbit/s unerlässlich ist. Der Prozess integriert CMP-Glättung, um die Oberflächenrauheit auf Ra <0,1 nm zu reduzieren und so die Kopplungseffizienz um 40 % zu steigern.

4. MEMS-Sensoren
Beschleunigungssensoren: 25-μm-Siliziumwafer erreichen ein Signal-Rausch-Verhältnis (SNR) von >85 dB (gegenüber 75 dB bei 50-μm-Wafern) durch erhöhte Empfindlichkeit der Prüfmassenverschiebung. Unser zweiachsiges Schleifsystem kompensiert Spannungsgradienten und gewährleistet eine Empfindlichkeitsdrift von <0,5 % bei -40 °C bis 125 °C. Zu den Anwendungen gehören die Erkennung von Fahrzeugunfällen und AR/VR-Bewegungsverfolgung.

Drucksensoren: Die Abschwächung auf 40 μm ermöglicht Messbereiche von 0–300 bar mit einer Hysterese von <0,1 % FS. Durch temporäres Bonden (Glasträger) wird ein Waferbruch beim Rückseitenätzen vermieden und eine Überdrucktoleranz von <1 μm für industrielle IoT-Sensoren erreicht.

Technische Synergie: Unsere Waferdünnungsanlagen vereinen mechanisches Schleifen, CMP und Plasmaätzen, um verschiedene Materialanforderungen (Si, SiC, Saphir) zu erfüllen. Beispielsweise erfordert GaN-auf-SiC Hybridschleifen (Diamantscheiben + Plasma), um Härte und Wärmeausdehnung auszugleichen, während MEMS-Sensoren durch CMP-Politur eine Oberflächenrauheit von unter 5 nm erfordern.

• Auswirkungen auf die Branche: Indem diese Technologie dünnere, leistungsstärkere Wafer ermöglicht, treibt sie Innovationen bei KI-Chips, 5G-mmWave-Modulen und flexibler Elektronik voran, mit TTV-Toleranzen <0,1 μm für faltbare Displays und <0,5 μm für LiDAR-Sensoren in der Automobilindustrie.