Galliumnitrid als Kernhalbleitermaterial mit großer Bandlücke hat im Jahr 2026 eine rasante Kapazitätsausweitung für Leistungsgeräte und HF-Chips erlebt. Im Gegensatz zu monokristallinen Siliziumwafern erreichen GaN-Substrate eine Mohs-Härte zwischen 8,5 und 9,0 und zeichnen sich durch eine stabile chemische Bindungsenergie aus, was besondere Schwierigkeiten bei herkömmlichen chemisch-mechanischen Planarisierungsprozessen mit sich bringt. Gewöhnliche Allzweck-Polyurethan-CMP-Pads für Silizium können die Anforderungen der GaN-Verarbeitung nicht erfüllen, und die Materialanpassung ist zu einem der größten Engpässe geworden, die die Massenproduktionsausbeute einschränken.
Im Feedback zum tatsächlichen Fabrikbetrieb verursachen falsch abgestimmte Pad-Formeln leicht zwei typische Fehler: eine unzureichende Materialabtragsrate, die zu einem geringen Durchsatz führt, oder übermäßiger mechanischer Abrieb, der zu Mikrokratzern und Schäden an der Oberfläche der GaN-Waferoberflächen führt. Bei epitaktisch gewachsenen GaN-auf-Si- und GaN-auf-SiC-Strukturen beeinträchtigen selbst winzige Oberflächenkratzer direkt die elektrische Leistung nachfolgender Geräte. Industrietestdaten zeigen, dass qualifizierte GaN-spezifische Polyurethan-Pads gleichzeitig Porenstruktur, Härte und chemische Beständigkeit ausgleichen müssen. Die Porengröße wird üblicherweise auf 25 bis 50 μm eingestellt, um eine stabile Schlammhaltung und eine effektive Rückstandsableitung zu gewährleisten und ein Verstopfen der Poren beim kontinuierlichen Polieren über einen längeren Zeitraum zu vermeiden.
Viele Entwickler von Halbleiter-Verbrauchsmaterialien passen jetzt Vernetzungssysteme aus duroplastischem Polyurethan für GaN-Szenarien an. Beim Härtedesign muss ein gutes Gleichgewicht gefunden werden: Zu harte Pads erzeugen Kratzer, während zu weiche Pads die globale Planarisierungsfähigkeit über den gesamten Wafer beeinträchtigen. Mehrschichtige Verbundstrukturen, die eine starre obere Polierschicht und ein nachgiebiges Unterpad kombinieren, haben sich nach und nach zu gängigen Lösungen für die GaN-CMP-Verarbeitung entwickelt.
Basierend auf unserer gesammelten Erfahrung in der Entwicklung von Hochleistungs-Polyurethan-Materialien optimieren wir die Grundpolymerformulierung und die Mikroschaumparameter, um auf die GaN-Poliereigenschaften abzuzielen. Unsere Materiallösung konzentriert sich auf eine stabile Porenkonsistenz, eine gute Beständigkeit gegenüber alkalischen und sauren CMP-Aufschlämmungen und eine geringe Partikelabwurfleistung. Es unterstützt Fabs dabei, glatte GaN-Oberflächen auf Atomebene zu erhalten und gleichzeitig eine akzeptable Entfernungseffizienz beizubehalten, was Kunden hilft, Prozess-Debugging-Zyklen für die Massenproduktion von Verbindungshalbleitern zu verkürzen.