O processo de corrosão seca é amplamente adotado na fabricação de chips. A pastilha de silício é colocada como eletrodo positivo na parte inferior da câmara de corrosão. A placa de distribuição de gás com minúsculos orifícios densos, que serve como eletrodo negativo, é montada na parte superior da câmara. Com a aplicação da voltagem adequada e a introdução de gás de corrosão por plasma ácido, a microfabricação é realizada na pastilha de silício dentro da câmara de alta temperatura, de acordo com os padrões de circuito definidos por litografia, de modo a corroer a superfície da pastilha até a largura e profundidade de linha projetadas e formar circuitos microintegrados.
Os eletrodos superior e inferior estão em contato direto com o plasma. Durante a gravação da pastilha de silício, o plasma também desgasta ambos os eletrodos. Os eletrodos sofrem corrosão física e química gradual devido ao gás de gravação. Quando o desgaste atinge um certo nível, os eletrodos devem ser substituídos para garantir uma gravação uniforme. Os orifícios uniformemente distribuídos no eletrodo superior (cabeça de chuveiro/placa de distribuição de gás) sofrerão alterações dimensionais devido à corrosão pelo gás de gravação e precisarão ser substituídos quando os limites de tolerância forem excedidos.
O cabeçote de distribuição de gás (placa de distribuição de gás / eletrodo superior / eletrodo de silício / placa homogeneizadora de gás) é um dos componentes principais para a gravação e deposição de filmes finos na fabricação de wafers semicondutores. Ele é montado próximo ao topo da zona de reação, apresentando inúmeros orifícios finos como entradas de gás para injetar o gás de reação uniformemente na câmara. Como uma peça consumível mantida em estoque, a usinagem dos microfuros densos no cabeçote de distribuição de gás enfrenta os seguintes desafios, que são gargalos comuns na fabricação de equipamentos semicondutores.
– Desafio do Material — Os chuveiros geralmente são feitos de materiais duros e quebradiços, incluindo silício monocristalino, SiC e cerâmica de alumina de alta pureza. Esses materiais apresentam alta dureza e alta fragilidade, o que causa facilmente lascamento das bordas dos furos, rachaduras e desgaste rápido da ferramenta.
– Desafio de Precisão — Para garantir a distribuição uniforme de gás, a qualidade dos microfuros em cabeçotes de chuveiro determina diretamente o rendimento do processo de fabricação de chips. A tolerância do diâmetro do furo, a circularidade, a rugosidade da superfície e a precisão posicional são todas medidas em nível micrométrico.
– Desafio Estrutural — Os microfuros em chuveiros apresentam diâmetro pequeno e alta relação profundidade/diâmetro. Os diâmetros dos furos variam de Φ0,3 mm a Φ0,8 mm, com uma relação profundidade/diâmetro de até 55:1. Furos pequenos e profundos resultam em má evacuação de cavacos, alto risco de quebra da broca e dificuldade em obter uma qualidade de usinagem estável.
Análise da Solução
◎ Testes de usinagem de microfuros PCD de φ0,45 mm em silício monocristalino mostram lascamento mínimo nas bordas dos furos. Sob inspeção microscópica, a tolerância de circularidade do furo é inferior a 0,005 mm, a precisão dimensional está dentro de ±0,003 mm e a rugosidade superficial é ≤Ra0,2 μm, atendendo aos requisitos do cliente.
◎ Em testes preliminares, a broca apresentou um leve desgaste na aresta após a usinagem de 3500 furos, mantendo-se utilizável.
◎ As microbrocas de PCD da Worldia são divididas em quatro séries (WZ1, WZ2, WZ3 e WZ-X) de acordo com os materiais processados e os cenários de aplicação, com diâmetro variando de φ0,1 a φ1,0 mm. As brocas de PCD maciço adotam um design autocentrante, suportando uma relação profundidade/diâmetro máxima de até 57:1. Os canais de corte são fabricados por retificação integral para uma evacuação suave dos cavacos. O acabamento da parede do furo usinado pode atingir Ra0,2 μm ou melhor, com pouco lascamento nas bordas. A ponta da broca de PCD oferece excelente resistência ao desgaste, longa vida útil e alta consistência dimensional. Os produtos atendem às demandas de usinagem de microfuros para silício monocristalino, silício policristalino, SiC, cerâmica, sílica fundida e outros materiais na indústria de semicondutores.