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SiC ウエハ 切断 ソー

SiCウェーハ切断ソー:ダイヤモンドワイヤーソーテクノロジー、炭化ケイ素用

コンベアベルトは、第3 世代の半導体に対する需要の高まりにより、パワーデバイスの製造における高精度SiCウェハの切断に極めて重要です このガイドでは、マルチワイヤスライシングマシン、高度な切断パラメータ最適化、さらにはダイヤモンドワイヤループシステムなどのダイヤモンドワイヤソー技術に関する情報と推奨事項をまとめたものを提供します 大手基板メーカーが99%を超える歩留まりを達成し、オーニングロス (kerf) を200µmから120µm以下に低減し、4H-SiC & 6H-SiCポリタイプの表面下損傷を制御する方法について説明します。.
35% カーフロス削減
15.2% 市場 CAGR
200 ミリメートル 最大ウェーハ直径
25 メートル/秒 ワイヤースピード
インスタント クォートを取得します
SiC ウェーハ切断鋸装置

SiC ウエハ 切断 市場 概要

世界の炭化ケイ素ウェーハ市場は、ev の普及とパワーエレクトロニクスの要件によって驚異的な成長を遂げています。.

予測される市場成長率 (2022-2028)

$110.9M

市場規模 (2022 年)

グローバル SiC ウェーハ切断装置
$337M

予測(2028年)

予想される市場価値
CAGR 15.2%

CAGRの成長

年間化合物成長率
75%+

PEV市場シェア

電気自動車からの SiC 需要

SiCウェーハ切断とは何ですか?

炭化ケイ素 (SiC) のウェーハ切断は半導体製造に不可欠な要素です。 SiC インゴットを薄いウェーハ基板に切断することが含まれます。 SiC は第 3 世代の半導体材料です。非常に高い熱伝導率、高い絶縁破壊電圧、高い電子飽和速度を提供します。これにより、SiC は電気自動車、5G インフラストラクチャ、再生可能エネルギー システムのさまざまなコンポーネントのパワー エレクトロニクスにとって非常に重要な材料となります。.

SiC の材料特性

炭化ケイ素は、モース硬度が 9.3 ～ 9.5 の範囲で半導体業界で使用される最も硬い材料の 1 つです。これには、最適化されたパラメータを備えた特別なダイヤモンド ワイヤーソー マシンが必要です。.
極度の硬度:モース定格が9.3-9.5 のため、ダイヤモンド研磨工具が必要です
高い熱伝導率:標準的なシリコンの3-4 倍の熱伝導性
広いバンドギャップ:4H-SiCは、3.26 eVのバンドギャップで高温度動作を可能にします
化学的安定性:化学エッチングに対する高い耐性
脆性:破壊靱性が低いため、慎重に処理してください

SiC 切断の課題

SiCは例外的に硬く脆い。 dicing rates fall to 3-10 mm/sec comparised to 100-200 mm/sec for silicon, represent a bottleneck in device manufacturing economics.
高いカーフロス:従来のマルチワイヤソーでは、カットあたり約 200µm の損失が発生します
エッジチッピング:脆性材料は、エッジに20µm以上のダメージを受けることがあります
地下損傷:その後の処理手順を中断する可能性のあるマイクロクラック
ツールウェア:極度の硬度によるダイヤモンド研磨材の急速な劣化
スロープロセシング:サイクル時間が増加し、生産全体のスループットが遅くなります

半導体製造におけるウェーハ切断の役割

インゴット成長後のSiCの処理の最初のステップは、ウェーハ切断 (またはウェーハスライシング) です カットの品質は、次のすべてのステップに影響します: 研削、ラッピング、研磨、またはエピタキシャル堆積 切断品質が悪い場合、カットの品質は処理にかかる時間を増加させ、除去しなければならない材料の量を増加させ、収量を減少させる可能性があります。.
1
インゴット グロース PVT法によるSiCブール栽培(2-3 週間)
2
ウェハースライシング ダイヤモンドワイヤーソーが基板に切断されます
3
研削/ラッピング 表面損傷の除去と平坦化
4
CMP 研磨 原子レベルの表面仕上げ
5
エピタキシー デバイス 層 堆積

ダイヤモンドワイヤーソー切断の仕組み

ダイヤモンドワイヤーソー切断機は、かなりシンプルな動作原理を持っています ダイヤモンド研磨粒子でコーティングされた連続ループワイヤーは、高速で移動し、SiCワークピースがワイヤーに供給されます ダイヤモンド粒子は、材料を研磨し、制御されたカーフ幅と良好な表面品質で正確なカットが達成されます。.

作業原理とメカニズム

固定研磨ダイヤモンドワイヤソーイングでは、合成ダイヤモンド (20-60µ m) 粒子が高引張ワイヤコア上に電気めっきされます。 、しかし、緩い研磨懸濁液を伴うスラリーベースのソーイングとは異なります。固定ダイヤモンドワイヤの利点には、次のようなものがあります:
  • 研磨アタッチメントの結果として平均してより高い切断速度
  • 表面仕上げ。表面の一貫性により平均が高くなります
  • 均一な材料除去による表面の改善
  • 水ベースの冷却剤を使用するため、よりクリーンなプロセスになります
  • スラリーの廃棄に関するエコロジカル フットプリントは最小限です

キーマシンコンポーネント

最新のSiCウェーハスライシングマシンには、次の重要なサブシステムが含まれています:
🔩
ワイヤーガイドワイヤーアライメントと間隔は精密ローラーによって維持されます
⚡
テンション システム20-60 N の張力は、切断の一貫性を保つために維持および制御されます
💧
クーラント デリバリー熱制御には6+ノズルシステムが採用されています
📊
モーションコントロールレートと位置制御は高い精度に設定されています
🔄
ワイヤードライブ10-25 m/sのワイヤー速度は高速モーターの使用と達成されます
📐
仕事の保留インゴットの安定性は、安全な固定によって達成されます

ダイヤモンドワイヤーの種類と選択

プロセス性能は、次の基本的な選択基準によって決定される、SiC 切断用の適切なダイヤモンド ワイヤの選択によって最適化されます。.
パラメータ典型的な範囲プロセスへの影響
ワイヤー直径0.1 ～ 0.3 mmワイヤ寿命が短い = カーフ損失が少ないのに対し、直径が長い = ワイヤ寿命が長い
ダイヤモンドグリットサイズ10 ± 30μm切断が遅くなる = 細かいグリット、より高い表面仕上げ
ダイヤモンド濃度15-25%濃度が高くなると、切断が速くなり、コストが増加します
ボンドタイプ電気メッキ/樹脂積極的な切断のための電気めっき、細かい仕上げのための樹脂
インスタント クォートを取得します

SiC の重要な切断パラメータ

SiCウェーハの切断パラメータは、所望の表面品質、表面下の損傷、およびスループットを達成するために最適化する必要があります。ワイヤ速度、送り、張力、冷却の組み合わせにより、所望のプロセスが実現します。.

ワイヤー速度の最適化

ダイヤモンドワイヤの速度は、材料の除去速度と表面の品質に影響を与えます。 SiC を切断する場合、最適なワイヤの速度はその間です 10-25 メートル/秒. 。効率を高める必要がある場合は、冷却を強化する必要があるとともに、ワイヤ速度も上げる必要があります。.
ワイヤースピード ガイドライン
10-15 メートル/秒 低速化により、熱応力が少なく、表面仕上げが向上します
15-20 メートル/秒 より高い生産ニーズに対応する適度な速度
20-25 メートル/秒 より高い生産に必要な高度な冷却

フィード レート コントロール

ワークピースはどの速度でワイヤに向かって前進し、ウェーハをスライスし始めますか 供給速度が遅くなると、材料への応力が少なくなりますが、サイクル時間が増加します。 SiCを切断するとき、供給速度は 0.1-0.5 ミリメートル/分 ウェーハの厚さと求められる品質を考慮すると一般的です。.

ワイヤー張力の設定

ワイヤの張力は間に設定する必要があります 20-60N に 空隙、たわみ、破損のないワイヤの切断を保証するため。寸法カットを維持し、ウェーハの反りを避けるために、プロセスを通じて張力を調整および設定する必要があります。.

冷却剤および潤滑システム

SiC を切断するとかなりの摩擦熱が発生するため、冷却剤を効果的に供給することが非常に重要です。現代のシステムは、制御された温度で水性冷却剤を噴霧するマルチノズル配置 (約 6 ジェット) で構成されています。ナノ SiC 添加剤を使用した一部の配合物は、潤滑と熱伝達が向上すると報告されています。.

パラメータ最適化マトリックス

パラメータ 推奨範囲 Primary Impact トレードオフ
ワイヤースピード 10-25 メートル/秒 切断率、表面品質 より高速→より多くの熱
フィードレート 0.1-0.5 ミリメートル/分 サイクル時間、SSDの深さ 送り速度が速い→ダメージが増える
ワイヤーテンション 20-60 N カット直線性、TTV 高張力→ワイヤー摩耗
クーラント フロー 6-10 のL/min 温度制御 より多くの流れ→より高い費用
クーラント テンプ 18-22° C 熱安定性 チラーシステムが必要です

私たちが解決する一般的な SiC ウェーハ切断問題

炭化ケイ素の極硬度 (Mohs 9.5) によるウェーハスライシングの課題 従来の切断方法では、現代の半導体メーカーが要求する精度を満たさない時代遅れの方法が使用されています。.
SiC インゴットをスライスする際の過剰なカーフ損失
ダイヤモンドワイヤースライスを使用すると、カットするたびに 200-250µm の SiC が失われ、インゴットのスライス中に 46% もの廃棄物が発生します。.
📉 影響: インゴットあたりの材料の損失 $15,000+
地下損傷 (SSD) の問題
切断パラメータが切断条件に適切に設定されていない場合、過度の表面下損傷が生じ、コストの高い化学機械研磨 (CMP) が必要になります。.
📉 影響: CMP時間処理の40%増加
SiC ウェーハの切断速度の低下
SiC は非常に硬いため、1 枚の 6 インチ ウェーハを切断するのに 2 ～ 3 時間かかり、生産の容量とスループットが低下します。.
📉 影響: シリコンと比較した場合、50% より少ない UPH
ダイヤモンドワイヤーの高められた急速な摩耗
SiC の硬度によるワイヤの劣化により、一部のワイヤでは 3,000 m 相当の SiC しか切断されません。これにより、消耗品のコストが高いため、TCO が大幅に増加します。.
📉 影響: ワイヤー費用はウェーハあたり $50 を超えます
ウェーハボウとTTVの制御が不十分
ワイヤの張力や熱の影響が不安定になるため、ウェハの弓が過剰になり、総厚さの変動(ttv)が 10µm を超えてしまい、下流の処理に失敗してしまいます。.
📉 影響: デバイスファブ歩留まり損失15-20%
200mmウェーハ生産に拡大
業界における 150 mm から 200 mm の SiC ウェーハへの移行は、現在のシステムの大部分がより大規模で正確な切断要件に対応できないため、新しい機器への追加投資を意味します。.
📉 影響: 機器の交換コストで$500K以上

SiCウェーハ切断用の高度なダイヤモンドワイヤーソーマシン

当社は、大手半導体メーカーが直面するあらゆる課題に対処するために、革新的なエンジニアリング ソリューションを組み込んだ SiC ウェーハ切断鋸システムを開発しました。.
01

エンドレスダイヤモンドワイヤーループテクノロジー

当社のシステムは、ワイヤの反転マークを排除し、それらが実行されるたびに同じ品質で切断を達成する独自のエンドレスダイヤモンドワイヤーループシステムを利用しています さらに、ループ設計は、カーフロスを減少させます <150µmでレシプロ方式と比較してワイヤー寿命を300%延長。.
結果: 廃棄物35%より少ない材料とワイヤは200%より長く持続します
02

精密ワイヤー張力制御システム

リアルタイムのロードセルフィードバックを活用する当社のPLC制御ワイヤーテンションシステムは、ワイヤーテンションを±0.5N許容範囲内に維持する最初で唯一のシステムです。張力は一貫しているため、ウェーハバウはなく、TTVはあります ウエハ表面で<5µm.
結果: TTV は <5µm、弓は <15µm、ワープは <20µm
03

SSD 削減のための揺動モーションソーイング

±12° の発振を実現する当社の特許取得済みのロッキングモーション技術は、ワイヤとSiCの接触長を短縮します このようにして、熱と表面下の損傷を最小限に抑え、SSDを実現する技術です <10μm、その後のcmp時間を50%短縮できます。.
結果: 8% より低い鋸引きの温度および持っています <10µm SSD
04

高速マルチワイヤ構成

最大25m / sのワイヤ速度と最適化されたワイヤウェブ間隔で、当社のマルチワイヤダイヤモンドソーシステムは、複数のウェーハを同時に切断するために、大量SiC生産を利用しています; それにより、シングルワイヤ切断と比較して400%のスループットを向上させます。.
結果: スループットの 4 倍に増加、, <6 インチ ウェーハあたり 60 分
05

6-ノズル先進冷却システム

6 つの調節可能なノズルのそれぞれは温度、分散および熱破片の均等性を後押しするために精密冷却剤を加えます。最適切断条件のprovisonのための水およびオイル ベースの冷却剤との機能。.
結果: 均一な熱分布、ホットスポットなし
06

200mmウェーハ準備完了プラットフォーム

将来の証拠の設計は、装置への最小の変化で150mm (6 インチ) および200mm (8 インチ) のSiCウェーハの切断を可能にします。 seamlessアップグレードパスにより、業界がより大きなウェーハサイズに移行するにつれて、投資が確実に保護されます。.
結果: 投資保護、8 ″今日準備ができて
インスタント クォートを取得します

当社の SiC ダイヤモンド ワイヤー ソー メーカー中国を使用する理由?

SiC 材料加工の特定の課題に合わせて設計された当社の固定研磨ダイヤモンド ワイヤー ソー技術は、炭化ケイ素ウェーハ スライシングの最先端ソリューションです。.
固定研磨ダイヤモンドワイヤー
電気めっきダイヤモンド粒子 (10-20µm グリット) と高張力鋼線は、緩い研磨スラリー法と比較して優れた SiC 切断性能を生み出します。.
ボッシュ PLC 制御 システム
業界をリードするボッシュ制御システムによるリアルタイムのパラメータ監視と調整により、切断期間全体を通じてプロセスの安定性が保証されます。.
最小限のカーフロス設計
最適化された切断形状と 0.1 mm ～ 0.3 mm のワイヤ直径オプションにより、SiC インゴットごとに得られるウェーハの数を増やすことが可能になります。.
表面品質の最適化
表面粗さ Ra を達成する制御された切断パラメータにより、後処理要件が大幅に軽減されます <0.5µm.
SiC切断機用ダイヤモンドワイヤーソー

高成長産業向けのSiCウェーハ切断

当社のダイヤモンド ワイヤーソー技術により、半導体分野で急速に拡大する用途向けの SiC ウェーハの生産が可能になります。.
⚡
EV用パワーエレクトロニクス
Sic MOSFET 電気自動車用の高効率(he)インバーター、車載充電器、800v バッテリー システム用。.
涔️
太陽エネルギーシステム
SiC パワーデバイス 再生可能エネルギーインバーターおよび高効率(HE)太陽光発電システムの電力オプティマイザー用。.
📡
5G インフラストラクチャ
SiC および GaN-on-SiC RFパワーアンプや基地局機器の高周波用。.
涔️
インダストリアル モーターズ
SiCの高温能力 産業用モーターコントローラーおよび可変周波数ドライブ(VFD)。.

ダイヤモンドワイヤーソーSiCウェハスライスのメンテナンスとトラブルシューティングのヒント

ダイヤモンドワイヤソーシステムの標準問題の予防保守計画と解決

デイリーチェック

シフトごと
  • クーラントレベル
  • ワイヤーテンション
  • フィルター

サービス ウィークリー

5-7 日おきに
  • クーラントシステム
  • ガイドローラー
  • センサー

月刊pm

30 日おきに
  • ローラー交換
  • モーション
  • ソフトウェアの更新

四半期ごとのオーバーホール

90 日おきに
  • 校正
  • ベアリング
  • パフォーマンス
インスタント クォートを取得します →

SiC プロセス & コスト最適化センター

ダイヤモンドワイヤー切断パラメータを最適化して最高の品質を実現し、炭化ケイ素ウェーハ製造のウェーハあたりの詳細なコストの内訳を計算します

ダイヤモンド ワイヤー 切断 パラメーター オプティマイザー

材料と機器の設定

インスタント クォートを取得します
リアルタイムの計算

推奨される切断パラメータ

ワイヤースピード
18m/s の
1025メートル/秒
フィードレート
0.8mm/分
0.32.0mm/分
ワイヤーテンション
38N
2060N
ロッキング アングル
±10°
±0° の±15°
ダイヤモンド グリット
12-15μm
825μm
クーラント フロー
15L/分
525リットル/分

予測される出力品質

TTV
<5 ですμm
優れ
表面 Ra
<0.5μm
優れ
SSDの深さ
<10 ですμm
良い
Cycle Time
58ミン
良い
SiC ウエハ 切断 コスト 計算機

生産パラメータ

ウェーハ/yr

材料費

$/インゴット
ウェーハ

オペレーション

$/ウェーハ
$/時間
$
インスタント クォートを取得します
リアルタイムの計算

コスト分析の結果

ウェーハあたりの総コスト
$118.50
35%
vs Traditional

コストの内訳

SiC Material
ウエハーあたりのインゴットコスト
$72.92
61.5%
ダイヤモンドワイヤー
ワイヤー消費量
$22.00
18.6%
労働
オペレーター時間
$8.25
7.0%
機器の減価償却費
7年間の減価償却費
$7.86
6.6%
施設&頭上
ユーティリティ、メンテナンス
$7.47
6.3%

SiC ウエハ 切断 顧客 事例

精度、歩留まり、コスト効率を実証する実際のケーススタディ。.

ケーススタディ 1: カーフ損失の 35% 削減

産業 EV パワーエレクトロニクス
場所 ドイツ
ウェーハサイズ 6 インチ (150mm) 4H-SiC
期間 6ヶ月

お客様の背景

ドイツの自動車Tier-1 サプライヤーは、電気自動車インバーター用のSiCベースのパワーモジュールの最大手メーカーの1 つです。 SiC MOSFETモジュールを年間50 万個以上生産するこの会社は、ウェーハスライス作業による過剰な原材料廃棄により、財務上のストレスにさらされています。この会社は、1200Vおよび1700Vパワーデバイス用の6インチ4H-SiCウェーハ処理用の3つの生産ラインを運営しています。.

ザ チャレンジ

このプロジェクトが開始される前に、顧客のマルチワイヤスラリーソーシステムは許容できない損失を生み出しました:

  • カーフ損失はカットあたり 220µm で、インゴットの高さ 25 mm あたり 38 枚のウェーハが生成されました。.
  • このシステムは材料利用率が 52% であったため経済的に実行可能ではありませんでした。 SiC 基板も高価で、6 インチ ウェーハあたり $800-1,200 でした。.
  • 表面下損傷(ssd)が45～60μmのため、大規模な後処理が必要でした。.
  • エッジチッピングは、8%エッジチッピングレートによりデバイスの下流歩留まり損失を引き起こしました。.

私たちのソリューション

お客様の切削要求を分析した後、 を設置しました DWS-6000 ダイヤモンド ワイヤーは打抜き機を見ました カスタム機能付き.

機械の機能
  • ワイヤーソーの直径: 0.12mm (電着、10-15µm ダイヤモンドグリット)
  • ワイヤー速度: 18-22m/s (各切断の段階のための調節可能な速度と)
  • 送り速度: 0.3-0.5 mm/min (切削抵抗に関する適応制御)
  • ワイヤーテンション: 35-45N (精密サーボで調節可能)
  • クーラントシステム: 8-ゾーン20±1° Cの水性冷却剤(切断時に調整済み)
プロセスの最適化
  • エントリーフェーズの最適化: 侵入チッピングを排除するために、最初の 2 mm では送り速度が 0.15 mm/min に減少しました。.
  • 定常状態切断: ワイヤ速度と送り速度の最適な組み合わせが切断用に確立されました。.
  • 出口の位相制御: 出口チッピング防止プロトコルを構築しました。.
  • クーラント角度の最適化: ノズル角度を45° から30° に調整した後のチップ除去を改善しました。.

成果 達成

メトリック 前 後
カーフ ロス 220µmの 143µmの (↓35%) に変更しました
インゴットあたりのウエハース(25mm) ウェーハ38枚 ウェーハ52枚 (↑37%) に出資されました
素材活用 52% 71% (↑19点)
地下の損傷 45-60µmの値を示す 15-25µmの (↓58%) に変更しました
エッジチッピングレート 8% 1.2% (↓85%) に変更しました

Business Impact

  • 材料の年間節約: 240万ユーロ (年間 500,000 枚の生産ウェーハに基づく)
  • SSDの深さの減少は、研削/研磨を行いました 40%より少ない時間の消費
  • 14ヶ月 ROIを達成するために
  • 機器の稼働時間: 94% (90% SLAターゲット以上) を達成しました
"「スラリーソーイングからダイヤモンドワイヤー切断への変更は、私たちにとって大きな変革をもたらしました。カーフロスの削減により、投資は最初の1年で報われました。」"
ー クラウス ウェーバー博士、製造オペレーション担当VP

ケーススタディ 2: エンドレス ダイヤモンド ワイヤー ループ テクノロジー

産業 再生可能エネルギー
場所 中国(江蘇省)
ウェーハサイズ 8 インチ (200mm) 4H-SiC
期間 8ヶ月

お客様の背景

顧客は、年間生産能力50gwを超える中国のソーラーインバーターのトップ3メーカーの1つであり、垂直統合を強化するために、キャプティブsicウェーハ製造プラントを設立しました。これは、高効率ストリングインバーターに利用されるsic MOSFETのサプライチェーンセキュリティに焦点を当てた戦略です。このプラントは、実用規模のソーラーシステムを対象とした650Vおよび1200Vデバイス向けの8インチ4H-SiCウェーハに取り組んでいます。.

The Obstacles

お客様が直面した困難には、以下の要件を備えたグリーンフィールドSiCウェーハ切断操作の確立が含まれていました:

  • 超薄型ウェーハ機能: 目標厚さ350μm ～次世代薄型デバイス用.
  • 最大材料利用率: 高い 8 インチ SiC インゴット コスト (インゴットあたり 15,000+) を相殺するため。.
  • 表面粗さ Ra 0.3µm未満: 処理ポストの手順を最小限に抑えるため.
  • シングルウェーハ切断の柔軟性: 研究開発プロトタイピングおよび少量生産用.

私たちの答え

私たちの推奨事項は次のとおりです EDW-8200 エンドレス ダイヤモンド ワイヤー ループ切断システム. 。 SiCウェーハの精密切削加工のユーザーの仕様と一致します。.

機器の構成
  • 無限のダイヤモンドワイヤーループ: 直径0.18mm(ろう付けダイヤモンド、8-12µm)
  • ワイヤーループの長さ: 15 メートル(延長されたライフサイクル)
  • 線形速度: 15-20 m/s (双方向発振モード)
  • ワークフィード: 花崗岩エアベアリングステージ(位置決め精度0.1µm)
  • 現場ワイヤー監視: 自動速度補償によるリアルタイムのワイヤ摩耗検出
技術的な実行
  1. ワイヤーループの選択: 5 社のワイヤサプライヤの中から、最適なダイヤモンド濃度と接着強度を選択しました。.
  2. 切断レシピ: さまざまなインゴットの向きと厚さにカスタマイズされた 12 の切断レシピを開発しました。.
  3. クーラント: カスタム界面活性剤添加剤を使用したDI水性冷却剤を導入しました。.
  4. オペレータートレーニング: 4週間続く包括的なトレーニングプログラムを実施し、8人の技術者をトレーニングしました。.

結果 パフォーマンスが達成されました

メトリック 結果 達成 ターゲット/コンテキスト
カーフ ロス 0.35-0.40 ミリメートル 対0.45mmターゲット
最小ウェーハ厚さ 300µm達成 目標350µmを超えた
表面粗さ (Ra) 0.22μm 目標値0.3µmを超えた
TTV < 5µm 直径200mmをまたいで
利回り (初回パス) 96.8% -

Business Impact

  • 追加 インゴットあたり 8 枚のウェーハ (30mmインゴットセクションあたり~65 から73 のウエハーまで)
  • 材料コストの削減: 12.3%
  • 後処理で1 つの粉砕ステップを排除し、節約 ウェーハあたり$8
  • 生産能力: 3,600 ウェーハ/月 シングルシフト操作で
"「無限のダイヤモンドワイヤーループ技術により、優れた材料利用を維持しながら薄型ウェーハ加工に必要な精度が得られました。単一ウェーハの柔軟性は、当社の研究開発活動にとって非常に貴重です。」"
――ウェーハ製造ディレクター、ワン レイ氏

ケーススタディ3:5G RFデバイスメーカーのSSD削減

産業 5G インフラストラクチャ
場所 日本
ウェーハサイズ 4 インチ半絶縁型SiC
期間 4ヶ月

お客様の背景

5g基地局用gan-on-sic RFデバイスの日本の半導体ファウンドリ。同社の製品ラインは、HPA、LNA、およびサブ6GHzおよびミリ波帯域用の統合MMICで構成されています。 RFデバイスの性能は非常に重要であるため、結晶学的欠陥を最小限に抑えた高品質のSiC基板が求められます。.

ザ チャレンジ

顧客からの主な懸念には、GaN エピタキシャル成長の品質に影響を与える地下損傷が含まれていました:

  • 40µmを超える損傷深さ: これにより、gan 脱臼層へのねじ込み転位の伝播が引き起こされます。.
  • 残留応力の濃度: その結果、エピタキシー中のウェーハ弓に問題が発生しました(4 インチウェーハでは 30µm 弓を超えました)。.
  • 基質誘発欠陥: RFデバイスの故障率は4.2%となりました。.
  • 高い結晶配向が必要です: ± 0.1° で最適な GaN 成長を実現します。.

ソリューション

このために、 を利用しました DWS-4100P 精密ダイヤモンド ワイヤー鋸 SSD 削減に特化した機能が完全に構成されています。.

機器の構成
  • 超微細ダイヤモンドワイヤー: 0.08mm(精密電気めっき、5-8µmダイヤモンドグリット).
  • 高速切断: 25-30m/sワイヤー速度(単位の切断力を減らすため).
  • 超低送り速度: 0.08-0.15mm/min (機械圧力を最小限に抑えるため).
  • 精密ステージ付きゴニオメーター: ±0.01° (軸外切断用).
  • リアルタイムでのSSD: 人工知能監視用の音響放射センサー。.
プロセス イノベーション
  1. 多相切断プロトコル: 各工程の細かいパラメーターで3相切断(ラフ→セミフィニッシュ→フィニッシュ)を実施。.
  2. ストレス緩和冷却: 応力腐食防止添加剤を配合した独自の冷却剤を開発。.
  3. 統合SAM検証: SSDの100%検査のための統合SAM(スキャン音響顕微鏡)。.
  4. XRDガイド付きオリエンテーション: ±0.05° の位置合わせプレカットに X 線回折を使用しました。.

成果 達成

メトリック 前 後
地下の損傷深さ 40-55µmの 8-12µmの (↓78%) に変更しました
ウェーハボウ(4インチ) >30µmです <8µm (↓73%) を取得しています
結晶配向精度 ±0.15° ±0.05° (↑3xの精度) を表す
RF デバイスの故障率 4.2% 1.1% (↓74%) に変更しました
GaN Epi Defect Density 5×105cm-² 8×104cm-² (↓84%) に変更しました

ウェーハエピタキシーと基板の品質向上

  • 年間収量改善値: ¥1億8000万 (デバイスの故障が少なくなります)
  • 研削/研磨時間が短縮されました 55% (ウェーハあたり 45 分から 20 分まで)
  • 顧客の製品の信頼性が向上しました - Tier-1 基地局 OEM の資格が得られました
  • 6 インチウェーハの加工中 ~ 容量拡張のために発注した2 台目
"「地下損傷の劇的な減少は、当社のGaNエピタキシー品質にとって状況を大きく変えました。基板の品質向上とRFデバイスの性能の間に直接の相関関係が見られました。」"
――田中宏博士、CTO

よくある質問 (FAQ)

Q: SiCのウエハーの切断のこぎりとは正確には何ですか?
A: SiCウェーハ切断鋸はダイヤモンドのワイヤー鋸を使用して薄いウェーハ基材に炭化ケイ素のインゴットを切断する機械ですワイヤー鋸はダイヤモンドで塗られ、毎秒10 から25 メートルの速度で切りますこの速度は冷却剤システムおよび張力制御と結合されてモース9.5 でランク付けされるSiCの極度の硬度の切断を可能にします。.
Q: SiC ウェーハを切断するための他のものではなく、ダイヤモンド ワイヤー ソーを使用する理由は何ですか?
A: ダイヤモンドワイヤーソーを利用して炭化ケイ素を切断することは、SiC の極度の靭性により最良の選択肢です。この靭性により、金属ブレードの使用は非現実的になります。他のものは効果的かつ時間効率よく切断でき、その一方で良好な表面仕上げを達成できるからです。さらに、専用の SiC ウェーハ切断鋸は、極端な用途に対処するために強化および冷却された構造を備えています。.
Q: SiCのウエハー切断のこぎりにはどのくらいのカーフ損失がありますか?
A: ダイヤモンド ワイヤー ソーで SiC を切断する場合、予想される一般的なカーフ損失は 180 ～ 220µm です。高精度の張力制御を備えた超微細ワイヤーを使用する一部の高度な SiC ウェーハ切断ソーでは、カーフ損失を 100 ～ 150µm に削減できます。これにより、インゴットあたり約 2 ～ 3 枚のウェーハが節約され、材料の使用率が大幅に向上します。.
Q: SiCのウエハーの切断のこぎりのための最もよいどのワイヤー速度ですか?
A: SiCのウエハー切断のこぎりは秒間10 から25 メートルの間で最も有効です 表面仕上げは範囲の下端(秒間10 から15 メートル)でよりよく、一方、より高い端(秒間20 から25 メートル)は処理量を向上させますが、よりよい冷却システムを必要とします 平衡SiCの生産のために、ダイヤモンドのワイヤー鋸の切断機の大部分は秒間15 から20 メートルに設定されています。.
Q: SiCウェーハ切断鋸のエッジチッピングを減らすにはどうすればよいですか?
A: ダイヤモンド ワイヤー鋸の切断機械のエッジの欠けることを減らすためには、切口の入口および出口で送り速度を遅くするべきです; 冷却剤のノズルを調節して適切な冷却を保障して下さい; ワイヤー張力を安定させて下さい(25 および40 Newtonsの間); そして適切なダイヤモンドのグリット(15 から20 ミクロン)を選んで下さいまた、欠けることを引き起こす不均等な切断力はガイド ローラーの故障の結果である場合もあるので、定期的にガイド ローラーを点検して下さい。.
Q: 多ワイヤーおよび単線SiCのウエハーの切断のこぎりの違いは何ですか?
A: マルチワイヤーダイヤモンドワイヤーソー切断機は、数百本のワイヤーを並列使用してインゴット全体を一度に切断できるため、SiC ウェーハの大量生産に最適です。シングルワイヤー SiC ウェーハ切断ソーは資本コストが低く、トリミング、研究開発、サンプル調製に柔軟に対応できます。シングルワイヤーソーは、より緊密なカーフ機能の可能性も提供でき、多くの場合、コストも低くなります。.
Q: SiCウェハ切断鋸ではどのようなメンテナンスが行われますか?
A: ガイドローラーが毎週検査され、アライメントが毎月チェックされている間、SiCウェーハ切断鋸では毎日の冷却剤の検査と張力の調整が必要ですが、キャリブレーションは四半期ごとに行われます。 SiCウェーハの製造では、ダイヤモンドワイヤーソー切断機を維持することで一貫した切断品質が得られ、予期せぬダウンタイムが最小限に抑えられ、機械の動作寿命が延びることが示されました。.
Q: SiCのウエハーの他にダイヤモンド ワイヤーのこぎり切断機で切れる材料がありますか?
A: 通常、SiC 用のダイヤモンド ワイヤー ソー切断機は、サファイア、シリコン、GaN、石英、セラミックも切断できます。切断パラメータの調整により、最も硬い材料を切断できる SiC ウェーハ切断鋸は、SiC が最も要求の厳しい用途であるため、同様に硬い他の材料も処理します。.
Q: SiCのウエハーの切断のこぎりの価格の範囲は何ですか?
A: $50,000 から$150,000 は単線SiCのウエハー切断のこぎりのための価格帯であり、生産多線ダイヤモンド-ワイヤー鋸の切断機械のための価格帯は$200,000 から$500,000 です より洗練された自動化されたシステムは$500,000 の範囲である余分費用です ダイヤモンド ワイヤー(あらゆるウエハーのための$5-15)、維持、冷却剤のような他の費用が加えられ、それはかなり費用を作ります。.
Q: SiCウェーハ切断鋸のROIは?
A: SiC生産のダイヤモンドワイヤーソー切断機のためのROIは、通常3-6 ヶ月以内に回収を達成します。 35%までのKerf損失の減少は、材料コストの削減1 つのウェーハあたり$50-200 に翻訳します。 、より良いエッジ品質と地下損傷からの歩留まりの向上は、SiCウェーハ切断鋸ねじROIをさらに加速します。.
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