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活動專題 【機床商務網欄目 名企在線】隨著電子信息產業的快速發展，國內外半導體制造業規模也在不斷擴大，越來越多的創新工藝正在為半導體行業發展注入活力。
今天就以內外圓磨削和平面成型磨削為例，詳細聊聊磨削技術能為半導體制造帶來哪些解決方案？
半導體制造過程充滿魔法般的奇妙元素。簡單來說，半導體行業在反應器中制備高純度硅晶體，并利用其生產原料，即所謂的硅晶錠。然后使用高精度金剛石鋸片，將這些具有金屬光澤的硅晶錠切割成大約1毫米厚的薄片，這就是晶圓。
為了獲得高質量晶圓，必須通過正確的晶體取向來精確磨削硅晶錠。
如何保證硅晶錠磨削質量和精準性？
一、把脈需求，聯合磨削為晶圓生產設定標準
從市場前景看，有研究和分析預測，隨著電動汽車市場的不斷發展，每年對高性能半導體的需求將增長20%以上，光伏行業同樣如此。市場對碳化硅半導體的興趣越來越濃厚。
從硅晶錠本身結構和特性看，硅晶錠具有不可預測性，很難判斷從哪里入手才能獲得最佳的芯片性能。
為此，聯合磨削STUDER在一個特殊版本的S41外圓磨床上，配備了一個完全集成的X射線裝置。X射線探頭(XRD-OEM)基于研磨軸的方向對光學或電子晶體材料的晶軸進行原位測量和監控。通過這種方式，S41能夠最大程度地減少材料損失，在一次磨削加工中即可實現材料的外圓、平面和槽口等幾何特征。
在S41上按照所要求的尺寸和主晶軸取向磨削晶圓錠的表面。接下來，在進一步對齊后，對晶圓進行鋸切和拋光。添加標記可使得最終晶圓上的晶體取向易于識別。這個標記通常是通過磨削晶圓錠上的平面或磨削V型槽(缺口)來產生的。
用于測量晶軸的X射線裝置
配備X射線傳感器的S41，能夠非常精確地測量缺口和平面位置。每次測量之間的標準偏差小于0.005度(缺口)或小于0.03度(平面)。結論就是配有X射線傳感器的S41磨床精度高、穩定且易于使用，STUDER以此為生產高質量晶圓做出了貢獻，而且作為高性能半導體的載體，這些晶圓的高精度晶體結構已經在該磨床中充分校準對齊。
磨削精度有了保障，那么半導體制造
如何實現高效率批量生產？
二、助力破局，聯合磨削賦能碳化硅硅晶錠高效加工
2022年底《芯片和科學法案》簽署成為法律，隨之而來的是國內半導體行業制造能力、創新能力和競爭力的提升。而半導體制造的難題之一就是如何實現高效率批量生產。
聯合磨削保寧PLANOMAT磨床帶來了經濟高效且領先的解決方案。其以更均勻的測量分布、更高的進給量、更短的循環時間以及更低的磨削主軸皮帶負荷等優勢，為碳化硅硅晶錠的加工提供了集效率、性能和精度于一體的解決方案。
大型碳化硅硅錠的兩端各有一個圓頂。一般情況下，這些圓頂都是用金剛石鋸進行切割。而一把像樣的金剛石鋸大約需要200萬美元，并且切掉碳化硅硅錠兩端尺寸為兩英寸的圓頂，需要大約2-3個小時。
PLANOMAT型緩進給磨床，只需要15分鐘，就能完成原本需要2-3個小時的工作。這樣的時間節省令人難以置信，同時節省了大量的生產成本。與金剛石鋸相比，PLANOMAT磨床生產成本更低，效率更高。
此外，對于碳化硅晶棒磨削，聯合磨削也推出了高精度高效解決方案。將未加工的碳化硅晶棒磨削為成品晶球，工藝要求極高。需要對直徑6到10英寸、高1到4英寸的晶體錠表面進行平行于晶體平面的磨削，以便在每個結構中找到晶體。
聯合磨削解決方案是用X射線照射碳化硅晶棒，以找到晶面，再將數據輸入磨床，按照直接晶面對晶棒進行分度，然后進行平面磨削。美蓋勒MFP 30和保寧PROFIMAT MC平面成型磨床，是此類加工的理想設備。
美蓋勒MFP 30，具有自動換刀和砂輪更換功能。保寧PROFIMAT MC，不具備換刀功能。用戶可以根據實際需要進行選擇。
得益于斯圖特、美蓋勒、保寧和一些行業合作伙伴的強大創新能力，芯片制造商現在可以比以往更快地加工碳化硅的表面和外徑，而且精度還可能達到更高。保寧，美蓋勒和斯圖特的機床都配備了用于去除材料之前對準晶體平面的X射線測量頭，以確保每塊單晶的產量最大化，同時最大限度地減少浪費。
半導體行業的快速發展，為半導體制造技術進步帶來了機遇，也帶來了競爭日趨激烈的挑戰。聯合磨削將立足自身高效高精密加工優勢，以不懈創新的精神，為半導體行業注入更多活力，助力半導體制造商邁向更加穩定可靠的未來。
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