마이크로전자 패키징 분야에서 질화알루미늄 세라믹은 우수한 열 전도성, 기계적 강도 및 전기적 특성으로 인해 점차 고성능 칩 냉각 기판에 선호되는 소재가 되고 있습니다. 그러나 경도가 높고 취성이 높기 때문에 가공 중에 표면 미세 균열 및 표면 아래 손상이 쉽게 발생할 수 있으며 이는 재료의 최종 특성 및 적용 효과에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 이러한 가공 결함을 효과적으로 줄이거나 제거하기 위해 질화알루미늄 세라믹의 화학 기계적 연마(CMP) 공정을 최적화하는 방법이 현재 연구에서 뜨겁고 어려운 과제가 되었습니다.
질화알루미늄 세라믹은 우수한 열전도 효율(최대 약 200-300 W/m·K의 열전도도, 기존 세라믹 재료를 훨씬 능가함), 우수한 기계적 특성(고경도, 고강도)을 지닌 고성능 첨단 소재입니다. , 우수한 내식성과 우수한 전기 절연성 및 용접성 특성을 가지며 마이크로 전자 분야, 특히 대규모 집적 회로(ICS)의 냉각 기판 및 포장 재료에서 큰 잠재력을 보여주었습니다. AlN 기판의 경량 설계는 전자 장치의 부피와 무게를 효과적으로 줄일 뿐만 아니라 매우 매끄러운 표면을 통해 열 저항을 크게 줄입니다(이상적인 표면 거칠기 Ra ≤ 8nm, 표면 정밀도도 필요함) RMS < 2nm(연마 후)) 칩의 방열 효율을 최적화합니다. 이는 집적 회로의 전반적인 성능과 신뢰성을 향상하는 데 중요합니다.
그러나 질화알루미늄 세라믹의 높은 경도(약 9의 모스 경도), 높은 취성 및 상대적으로 낮은 파괴 인성은 정밀 가공, 특히 표면 평탄화에 큰 어려움을 안겨줍니다. 가공 과정에서 표면 긁힘, 미세 균열 및 기타 결함이 발생하기 쉬울 뿐만 아니라 표면 아래 손상을 감지하기 어렵습니다. 이는 재료의 성능과 수명에 직접적인 영향을 미칩니다. 따라서 어떻게 하면 효율적이고 고품질의 질화알루미늄 세라믹 표면 평탄화 가공을 달성하고 가공 결함을 줄일 수 있는가가 재료공학 분야에서 해결해야 할 핵심 과제가 되었다.
질화알루미늄 세라믹스의 화학기계적 연마공정의 핵심은 화학적 부식과 기계적 마찰의 이중 작용을 통해 소재 표면의 미세 가공과 평탄화를 구현하는 것이다. 이 공정은 재료의 표면 거칠기를 크게 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라 재료의 표면 응력 상태를 어느 정도 조정하여 전반적인 성능을 향상시킬 수 있습니다. 그러나 전통적인 CMP 공정은 질화알루미늄 세라믹을 가공할 때 특히 미세 균열 및 표면 아래 손상을 방지하는 데 있어 가공 효율과 표면 품질의 균형을 맞추는 것이 어려운 경우가 많습니다.
실리콘 카바이드와 같은 보다 성숙한 반도체 재료와 비교할 때 연마재 선택, 연마 패드 유형 및 CMP 공정에서 질화알루미늄 세라믹의 최적화 프로세스에 여전히 일부 연구 격차가 있다는 점은 주목할 가치가 있습니다. 앞으로는 질화알루미늄 세라믹 소재의 특성에 대한 심층적인 이해와 지속적인 CMP 기술 혁신을 통해 보다 효율적이고 친환경적이며 질화알루미늄 세라믹에 적합한 CMP 공정 시스템을 개발하고 더욱 발전시켜 나갈 것으로 기대된다. 고성능 전자 패키징 분야에서 폭넓게 적용됩니다.
질화알루미늄 가공 후 표면에 미세 균열 및 표면 손상이 발생하기 쉬운 문제를 해결하려면 다음과 같은 여러 측면에서 출발해야 합니다.
1. 연마액의 배합 최적화: 내부 구조를 손상시키지 않고 재료 표면을 보다 효과적으로 제거할 수 있는 더 높은 선택성을 지닌 연마액을 개발합니다. 동시에, 질화알루미늄 세라믹의 화학적 침식을 줄이고 미세 균열의 위험을 줄이기 위해 연마액의 pH 값, 농도 및 첨가제 유형을 조정합니다.
2. 연마 패드 및 연마재 선택 개선: 적당한 경도와 우수한 내마모성을 가진 연마 패드와 균일한 입자 크기 분포 및 규칙적인 모양을 가진 연마 입자를 선택하여 가공 중 기계적 응력 집중을 줄이고 표면 아래 손상을 방지합니다.
3. 연마 압력, 회전 속도, 연마 시간 등을 포함한 연마 매개변수의 정밀한 제어. 이러한 매개변수의 합리적인 설정은 연마 효과와 가공 품질에 직접적인 영향을 미칠 수 있습니다. 이러한 매개변수를 미세 조정하면 표면 결함을 최소화하면서 가공 효율성을 보장할 수 있습니다.
4. 고급 감지 및 피드백 기술 채택: CMP 공정에 온라인 모니터링 및 피드백 시스템이 도입되어 가공된 표면의 품질을 실시간으로 감지하고 피드백 결과에 따라 연마 매개변수를 적시에 조정하여 지능적이고 처리 과정을 세밀하게 제어할 수 있습니다.
