Тековната состојба и трендовите на технологијата за обработка на SiC плочки

Како полупроводнички супстрат од трета генерација,силициум карбид (SiC)Монокристалот има широки перспективи за примена во производството на високофреквентни и високомоќни електронски уреди. Технологијата на обработка на SiC игра одлучувачка улога во производството на висококвалитетни материјали за подлога. Оваа статија ја претставува моменталната состојба на истражувањето на технологиите за обработка на SiC и во Кина и во странство, анализирајќи ги и споредувајќи ги механизмите на процесите на сечење, брусење и полирање, како и трендовите во рамноста на плочките и грубоста на површината. Исто така, ги истакнува постојните предизвици во обработката на SiC плочките и дискутира за идните насоки на развој.

Силициум карбид (SiC)Плочите се критични основни материјали за полупроводнички уреди од трета генерација и имаат значајно значење и пазарен потенцијал во области како што се микроелектроника, енергетска електроника и полупроводничко осветлување. Поради екстремно високата тврдост и хемиска стабилност наSiC монокристали, традиционалните методи за обработка на полупроводници не се целосно соодветни за нивна обработка. Иако многу меѓународни компании спроведоа обемни истражувања за технички тешката обработка на SiC монокристали, релевантните технологии се чуваат строго доверливо.

Во последниве години, Кина ги зголеми напорите во развојот на SiC монокристални материјали и уреди. Сепак, напредокот на технологијата на SiC уреди во земјата во моментов е ограничен од ограничувањата во технологиите за обработка и квалитетот на плочките. Затоа, од суштинско значење е Кина да ги подобри капацитетите за обработка на SiC за да го подобри квалитетот на SiC монокристалните подлоги и да ја постигне нивната практична примена и масовно производство.

Главните чекори на обработка вклучуваат: сечење → грубо брусење → фино брусење → грубо полирање (механичко полирање) → фино полирање (хемиско механичко полирање, CMP) → инспекција.

Сечење на SiC монокристали

Во обработката наSiC монокристали, сечењето е првиот и многу критичен чекор. Лакот, основата и варијацијата на вкупната дебелина (TTV) на плочката што произлегуваат од процесот на сечење го одредуваат квалитетот и ефикасноста на последователните операции на мелење и полирање.

Алатите за сечење може да се категоризираат според обликот на пили со дијамантски внатрешен дијаметар (ID), пили со надворешен дијаметар (OD), лентести пили и жичени пили. Жичените пили, пак, може да се класифицираат според нивниот тип на движење на системи со клипни и системи со јамкаста (бесконечна) жица. Врз основа на механизмот на сечење на абразивот, техниките за сечење со жичена пила може да се поделат на два вида: сечење со слободна абразивна жица и сечење со фиксна абразивна дијамантска жица.

1.1 Традиционални методи на сечење

Длабочината на сечење кај пилите со надворешен дијаметар (OD) е ограничена од дијаметарот на сечилото. За време на процесот на сечење, сечилото е подложно на вибрации и отстапувања, што резултира со високи нивоа на бучава и слаба цврстина. Пилите со внатрешен дијаметар (ID) користат дијамантски абразиви на внатрешниот обем на сечилото како раб за сечење. Овие сечила можат да бидат тенки и до 0,2 mm. За време на сечењето, ID сечилото ротира со голема брзина, додека материјалот што треба да се сече се движи радијално во однос на центарот на сечилото, постигнувајќи сечење преку ова релативно движење.

Дијамантските лентести пили бараат чести запирања и вртења, а брзината на сечење е многу ниска - обично не надминува 2 m/s. Тие исто така страдаат од значително механичко абење и високи трошоци за одржување. Поради ширината на сечилото на пилата, радиусот на сечење не може да биде премногу мал, а сечењето со повеќе парчиња не е можно. Овие традиционални алатки за пила се ограничени од цврстината на основата и не можат да прават закривени сечења или да имаат ограничени радиуси на вртење. Тие се способни само за прави сечења, произведуваат широки засеци, имаат ниска стапка на принос и затоа се несоодветни за сечење.SiC кристали.

1.2 Бесплатно сечење со повеќежична пила со абразивна жица

Техниката за сечење со пила за слободна абразивна жица го користи брзото движење на жицата за да ја донесе кашестата маса во засекот, овозможувајќи отстранување на материјалот. Таа првенствено користи реципрочна структура и во моментов е зрел и широко користен метод за ефикасно сечење со повеќе плочи на монокристален силициум. Сепак, нејзината примена во сечењето на SiC е помалку опширно проучена.

Пилите за слободна абразивна жица можат да обработуваат плочки со дебелина помала од 300 μm. Тие нудат мала загуба на засек, ретко предизвикуваат кршење и резултираат со релативно добар квалитет на површината. Сепак, поради механизмот за отстранување на материјалот - базиран на валање и вдлабнување на абразивите - површината на плочките има тенденција да развие значителен преостанат стрес, микропукнатини и подлабоки слоеви на оштетување. Ова води до искривување на плочките, го отежнува контролирањето на точноста на профилот на површината и го зголемува оптоварувањето на последователните чекори на обработка.

Перформансите на сечење се под силно влијание на кашестата смеса; потребно е да се одржи острината на абразивите и концентрацијата на кашестата смеса. Третманот и рециклирањето на кашестата смеса се скапи. При сечење на големи инготи, абразивите имаат потешкотии да продираат во длабоки и долги засеци. Под иста големина на зрно на абразивот, загубата на засек е поголема отколку кај пилите со фиксна абразивна жица.

1.3 Фиксна абразивна дијамантска жичана пила за сечење со повеќе жици

Фиксните абразивни дијамантски жичени пили обично се изработуваат со вградување на дијамантски честички на челична жица преку методи на галванизација, синтерување или смолесто поврзување. Електрогалваните дијамантски жичени пили нудат предности како што се потесни засеци, подобар квалитет на сечење, поголема ефикасност, помала контаминација и можност за сечење материјали со висока тврдост.

Реципрочната електрогалванизирана дијамантска жица пила е моментално најшироко користениот метод за сечење на SiC. Слика 1 (не е прикажана овде) ја илустрира површинската рамност на SiC плочките исечени со оваа техника. Како што напредува сечењето, искривувањето на плочките се зголемува. Ова е затоа што контактната површина помеѓу жицата и материјалот се зголемува како што жицата се движи надолу, зголемувајќи го отпорот и вибрациите на жицата. Кога жицата ќе го достигне максималниот дијаметар на плочките, вибрациите се на врвот, што резултира со максимално искривување.

Во подоцнежните фази на сечење, поради забрзувањето, движењето со стабилна брзина, забавувањето, запирањето и пресвртот на жицата, заедно со тешкотиите во отстранувањето на остатоците со течноста за ладење, квалитетот на површината на плочката се влошува. Превртувањето на жицата и флуктуациите на брзината, како и големите дијамантски честички на жицата, се главните причини за површинските гребнатини.

1.4 Технологија за ладно одвојување

Ладното одвојување на SiC монокристали е иновативен процес во областа на обработка на полупроводнички материјали од трета генерација. Во последниве години, привлече значително внимание поради неговите значајни предности во подобрувањето на приносот и намалувањето на загубата на материјал. Технологијата може да се анализира од три аспекти: принцип на работа, тек на процесот и основни предности.

Определување на ориентацијата на кристалите и мелење на надворешниот дијаметар: Пред обработката, мора да се одреди ориентацијата на кристалите на SiC инготот. Потоа, инготот се обликува во цилиндрична структура (најчесто наречена SiC так) преку мелење на надворешниот дијаметар. Овој чекор ја поставува основата за последователно насочно сечење и сечење.

Сечење со повеќе жици: Овој метод користи абразивни честички во комбинација со жици за сечење за сечење на цилиндричниот ингот. Сепак, тој страда од значителни проблеми со губење на засекот и нерамномерност на површината.

Технологија на ласерско сечење: Ласер се користи за формирање на модифициран слој во кристалот, од кој можат да се одвојат тенки парчиња. Овој пристап го намалува губитокот на материјал и ја подобрува ефикасноста на обработката, што го прави ветувачка нова насока за сечење на SiC плочки.

Оптимизација на процесот на сечење

Фиксно абразивно сечење со повеќе жици: Ова е моментално водечката технологија, добро прилагодена за карактеристиките на висока тврдост на SiC.

Машинска обработка со електрично празнење (EDM) и технологија на ладно сепарирање: Овие методи обезбедуваат разновидни решенија прилагодени на специфични барања.

Процес на полирање: Од суштинско значење е да се балансира стапката на отстранување на материјалот и оштетувањето на површината. Хемиско-механичко полирање (CMP) се користи за подобрување на униформноста на површината.

Мониторинг во реално време: Воведени се технологии за онлајн инспекција за следење на грубоста на површината во реално време.

Ласерско сечење: Оваа техника ги намалува загубите на засек и ги скратува циклусите на обработка, иако термички погодената зона останува предизвик.

Хибридни технологии за обработка: Комбинирањето на механички и хемиски методи ја подобрува ефикасноста на обработката.

Оваа технологија веќе има постигнато индустриска примена. На пример, Infineon ја купи SILTECTRA и сега поседува основни патенти што поддржуваат масовно производство на 8-инчни плочки. Во Кина, компании како Delong Laser постигнаа ефикасност на производство од 30 плочки по ингот за обработка на 6-инчни плочки, што претставува подобрување од 40% во однос на традиционалните методи.

Со забрзувањето на производството на домашна опрема, се очекува оваа технологија да стане главно решение за обработка на SiC подлоги. Со зголемувањето на дијаметарот на полупроводничките материјали, традиционалните методи на сечење станаа застарени. Меѓу сегашните опции, технологијата на клипна дијамантска жичена пила покажува најперспективни перспективи за примена. Ласерското сечење, како техника во развој, нуди значајни предности и се очекува да стане примарен метод на сечење во иднина.

2,SiC монокристално мелење

Како претставник на полупроводници од трета генерација, силициум карбидот (SiC) нуди значајни предности поради неговиот широк енергетски јаз, високото електрично поле на распаѓање, високата брзина на заситеност на електроните и одличната топлинска спроводливост. Овие својства го прават SiC особено предност во високонапонските апликации (на пр., средини од 1200V). Технологијата на обработка за SiC подлоги е фундаментален дел од изработката на уредите. Квалитетот на површината и прецизноста на подлогата директно влијаат на квалитетот на епитаксијалниот слој и на перформансите на конечниот уред.

Примарната цел на процесот на мелење е да се отстранат трагите од пилата на површината и оштетувањата предизвикани за време на сечењето, како и да се корегира деформацијата предизвикана од процесот на сечење. Со оглед на исклучително високата тврдост на SiC, мелењето бара употреба на тврди абразиви како што се бор карбид или дијамант. Конвенционалното мелење обично се дели на грубо мелење и фино мелење.

2.1 Грубо и фино мелење

Мелењето може да се категоризира врз основа на големината на абразивните честички:

Грубо мелење: Користи поголеми абразиви првенствено за отстранување на траги од пила и оштетувања предизвикани за време на сечењето, со што се подобрува ефикасноста на обработката.

Фино брусење: Користи пофини абразиви за отстранување на оштетениот слој оставен од грубото брусење, намалување на површинската грубост и подобрување на квалитетот на површината.

Многу домашни производители на SiC подлоги користат процеси на производство на големи размери. Вообичаен метод вклучува двострано брусење со употреба на плоча од леано железо и монокристална дијамантска кашеста маса. Овој процес ефикасно го отстранува оштетениот слој оставен од сечењето со жица, ја корегира формата на плочката и ги намалува TTV (варијација на вкупната дебелина), свиткувањето и искривувањето. Стапката на отстранување на материјалот е стабилна, обично достигнувајќи 0,8–1,2 μm/мин. Сепак, добиената површина на плочката е мат со релативно висока грубост - обично околу 50 nm - што наметнува поголеми барања за последователните чекори на полирање.

2.2 Еднострано мелење

Едностраното брусење обработува само една страна од плочката истовремено. За време на овој процес, плочката се монтира со восок на челична плоча. Под притисок, подлогата претрпува мала деформација, а горната површина се израмнува. По брусењето, долната површина се израмнува. Кога притисокот ќе се отстрани, горната површина има тенденција да се врати во првобитната форма, што влијае и на веќе израмнетата долна површина - предизвикувајќи обете страни да се искриват и да се деградираат во рамномерност.

Покрај тоа, плочата за мелење може да стане конкавна за кратко време, предизвикувајќи конвексна површина на плочата. За да се одржи рамноста на плочата, потребно е често обложување. Поради ниската ефикасност и слабата рамност на површина на плочата, едностраното мелење не е погодно за масовно производство.

Типично, брусилките #8000 се користат за фино брусење. Во Јапонија, овој процес е релативно развиен и дури користи полирачки тркала #30000. Ова овозможува грубоста на површината на обработените плочки да достигне под 2 nm, правејќи ги плочките подготвени за конечно CMP (хемиско механичко полирање) без дополнителна обработка.

2.3 Технологија за еднострано истенчување

Технологијата за еднострано дијамантско проретчување е нов метод на еднострано мелење. Како што е илустрирано на Слика 5 (не е прикажано овде), процесот користи плоча за мелење поврзана со дијамант. Облогата се фиксира преку вакуумска адсорпција, додека и облогата и дијамантското тркало за мелење ротираат истовремено. Тркалото за мелење постепено се движи надолу за да ја проретчи облогата до целната дебелина. Откако ќе се заврши едната страна, облогата се превртува за да се обработи другата страна.

По разредувањето, плочка од 100 mm може да постигне:

Лак < 5 μm

TTV < 2 μm

Површинска грубост < 1 nm

Овој метод на обработка со еден плочка нуди висока стабилност, одлична конзистентност и висока стапка на отстранување на материјал. Во споредба со конвенционалното двострано брусење, оваа техника ја подобрува ефикасноста на мелењето за над 50%.

2.4 Двострано мелење

Двостраното брусење користи горна и долна плоча за брусење за истовремено брусење на двете страни од подлогата, обезбедувајќи одличен квалитет на површината од двете страни.

За време на процесот, плочите за брусење прво вршат притисок врз највисоките точки на обработуваниот дел, предизвикувајќи деформација и постепено отстранување на материјалот на тие точки. Како што се израмнуваат највисоките точки, притисокот врз подлогата постепено станува порамномерен, што резултира со конзистентна деформација низ целата површина. Ова овозможува рамномерно брусење и на горните и на долните површини. Откако брусењето ќе заврши и притисокот ќе се ослободи, секој дел од подлогата се обновува рамномерно поради еднаквиот притисок што го доживеал. Ова води до минимално искривување и добра рамномерност.

Рапавоста на површината на плочката по мелењето зависи од големината на абразивните честички - помалите честички даваат помазни површини. Кога се користат абразиви од 5 μm за двострано мелење, рамноста на плочката и варијацијата на дебелината може да се контролираат во рамките на 5 μm. Мерењата со атомска силова микроскопија (AFM) покажуваат рапавост на површината (Rq) од околу 100 nm, со јами за мелење длабоки до 380 nm и видливи линеарни траги предизвикани од дејството на абразивот.

Понапреден метод вклучува двострано брусење со употреба на полиуретански пенасти влошки во комбинација со поликристална дијамантска кашеста маса. Овој процес произведува плочки со многу мала површинска грубост, постигнувајќи Ra < 3 nm, што е многу корисно за последователното полирање на SiC подлоги.

Сепак, површинското гребење останува нерешен проблем. Дополнително, поликристалниот дијамант што се користи во овој процес се произведува преку експлозивна синтеза, што е технички предизвикувачко, дава мали количини и е исклучително скапо.

Полирање на SiC монокристали

За да се постигне висококвалитетна полирана површина на силициум карбидни (SiC) плочки, полирањето мора целосно да ги отстрани јамките за мелење и површинските бранови во нанометарска размер. Целта е да се произведе мазна површина без дефекти, без контаминација или деградација, без оштетување на подземјето и без преостанат површински стрес.

3.1 Механичко полирање и CMP на SiC плочки

По растот на SiC монокристален ингот, површинските дефекти спречуваат негова директна употреба за епитаксијален раст. Затоа, потребна е понатамошна обработка. Инготот прво се обликува во стандардна цилиндрична форма преку заоблување, потоа се сече на плочки со помош на сечење со жица, по што следува кристалографска верификација на ориентацијата. Полирањето е клучен чекор во подобрувањето на квалитетот на плочките, справувајќи се со потенцијалното површинско оштетување предизвикано од дефекти на растот на кристалите и претходни чекори на обработка.

Постојат четири главни методи за отстранување на површинските оштетувања на SiC:

Механичко полирање: Едноставно, но остава гребнатини; погодно за почетно полирање.

Хемиско механичко полирање (CMP): Отстранува гребнатини преку хемиско гравирање; погодно за прецизно полирање.

Водородно јоргање: Потребна е сложена опрема, која најчесто се користи во HTCVD процесите.

Полирање со помош на плазма: Комплексно и ретко се користи.

Само механичкото полирање има тенденција да предизвика гребнатини, додека само хемиското полирање може да доведе до нерамномерно јорганизирање. CMP ги комбинира обете предности и нуди ефикасно, економично решение.

Принцип на работа на CMP

CMP работи со ротирање на плочката под одреден притисок наспроти ротирачка подлога за полирање. Ова релативно движење, во комбинација со механичко абразија од нано-големински абразиви во кашестата смеса и хемиското дејство на реактивните агенси, постигнува површинска планаризација.

Клучни материјали што се користат:

Кашеста маса за полирање: Содржи абразиви и хемиски реагенси.

Полирачка подлога: Се троши за време на употребата, намалувајќи ја големината на порите и ефикасноста на испорака на кашеста маса. Потребно е редовно чистење, обично со дијамантска машина за полирање, за да се врати грубоста.

Типичен CMP процес

Абразив: дијамантска кашеста маса од 0,5 μm

Целна грубост на површината: ~0,7 nm

Хемиско механичко полирање:

Опрема за полирање: Едностран полирач AP-810

Притисок: 200 g/cm²

Брзина на плочата: 50 вртежи во минута

Брзина на керамички држач: 38 вртежи во минута

Состав на кашеста маса:

SiO₂ (30 тежински%, pH = 10,15)

0–70 тежински% H₂O₂ (30 тежински%, квалитет на реагенс)

Прилагодете ја pH вредноста на 8,5 користејќи 5 тежински% KOH и 1 тежински% HNO₃

Проток на кашеста маса: 3 L/min, рециркулирана

Овој процес ефикасно го подобрува квалитетот на SiC плочките и ги исполнува барањата за низводните процеси.

Технички предизвици во механичкото полирање

SiC, како полупроводник со широк енергетски јаз, игра витална улога во електронската индустрија. Со одлични физички и хемиски својства, монокристалите од SiC се погодни за екстремни средини, како што се висока температура, висока фреквенција, висока моќност и отпорност на зрачење. Сепак, неговата тврда и кршлива природа претставува големи предизвици за брусење и полирање.

Бидејќи водечките светски производители преминуваат од плочки од 6 инчи на 8 инчи, проблеми како што се пукање и оштетување на плочките за време на обработката станаа поизразени, што значително влијае на приносот. Справувањето со техничките предизвици на 8-инчните SiC подлоги сега е клучен критериум за напредокот на индустријата.

Во ерата од 8 инчи, обработката на SiC плочки се соочува со бројни предизвици:

Скалирањето на плочките е неопходно за да се зголеми производството на чипови по серија, да се намали губењето на рабовите и да се намалат трошоците за производство - особено со оглед на зголемената побарувачка за апликации на електрични возила.

Иако растот на 8-инчните SiC монокристали е созреан, позадинските процеси како мелење и полирање сè уште се соочуваат со тесни грла, што резултира со ниски приноси (само 40-50%).

Поголемите плочки доживуваат посложени распределби на притисок, што ја зголемува тешкотијата при управување со стресот при полирање и конзистентноста на приносот.

Иако дебелината на плочките од 8 инчи се приближува до дебелината на плочките од 6 инчи, тие се посклони кон оштетување за време на ракувањето поради стрес и искривување.

За да се намали стресот, искривувањето и пукањето поврзани со сечењето, ласерското сечење се користи сè повеќе. Сепак:

Ласерите со долга бранова должина предизвикуваат термичко оштетување.

Ласерите со кратка бранова должина генерираат тешки остатоци и го продлабочуваат оштетениот слој, зголемувајќи ја комплексноста на полирањето.

Работен тек за механичко полирање за SiC

Општиот тек на процесот вклучува:

Ориентационо сечење

Грубо мелење

Фино мелење

Механичко полирање

Хемиско механичко полирање (CMP) како последен чекор

Изборот на CMP метод, дизајнот на процесот и оптимизацијата на параметрите се клучни. Во производството на полупроводници, CMP е одлучувачки чекор за производство на SiC плочки со ултра мазни, без дефекти и оштетувања површини, кои се неопходни за висококвалитетен епитаксијален раст.

(а) Извадете ја SiC инготата од садот за печење;

(б) Извршете почетно обликување со брусење со надворешен дијаметар;

(в) Определете ја ориентацијата на кристалот користејќи рамни површини или засеци за порамнување;

(г) Исечете го инготот на тенки плочки со употреба на повеќежична пила;

(e) Постигнете огледална мазност на површината преку чекори на брусење и полирање.

По завршувањето на серијата чекори за обработка, надворешниот раб на SiC плочката често станува остар, што го зголемува ризикот од кршење за време на ракувањето или употребата. За да се избегне таква кршливост, потребно е брусење на рабовите.

Покрај традиционалните процеси на сечење, иновативен метод за подготовка на SiC плочки вклучува технологија на лепење. Овој пристап овозможува производство на плочки со лепење на тенок слој од SiC монокристал на хетерогена подлога (носечка подлога).

Слика 3 го илустрира текот на процесот:

Прво, слој за деламинација се формира на одредена длабочина на површината на монокристалот SiC преку имплантација на водородни јони или слични техники. Потоа обработениот монокристал SiC се врзува за рамна потпорна подлога и се подложува на притисок и топлина. Ова овозможува успешно пренесување и одвојување на слојот од монокристал SiC на потпорната подлога.

Одвоениот слој од SiC се подложува на површинска обработка за да се постигне потребната рамност и може повторно да се употреби во последователните процеси на лепење. Во споредба со традиционалното сечење на кристали од SiC, оваа техника ја намалува побарувачката за скапи материјали. Иако техничките предизвици остануваат, истражувањето и развојот активно напредуваат за да се овозможи производство на плочки со пониски трошоци.

Со оглед на високата тврдост и хемиската стабилност на SiC — што го прави отпорен на реакции на собна температура — потребно е механичко полирање за отстранување на фини вдлабнатини од брусење, намалување на површинските оштетувања, елиминирање на гребнатини, вдлабнатини и дефекти на кора од портокал, намалување на површинската грубост, подобрување на рамноста и подобрување на квалитетот на површината.

За да се добие висококвалитетна полирана површина, потребно е:

Прилагодете ги видовите абразивни,

Намалете ја големината на честичките,

Оптимизирајте ги параметрите на процесот,

Изберете материјали за полирање и перничиња со соодветна тврдост.

Слика 7 покажува дека двостраното полирање со абразиви од 1 μm може да ја контролира рамноста и варијацијата на дебелината во рамките на 10 μm и да ја намали грубоста на површината на околу 0,25 nm.

3.2 Хемиско механичко полирање (CMP)

Хемиското механичко полирање (CMP) комбинира абразија со ултрафини честички со хемиско јоргање за да формира мазна, рамна површина на материјалот што се обработува. Основниот принцип е:

Помеѓу кашестата маса за полирање и површината на плочката се јавува хемиска реакција, при што се формира мек слој.

Триењето помеѓу абразивните честички и мекиот слој го отстранува материјалот.

Предности на CMP:

Ги надминува недостатоците на чисто механичко или хемиско полирање,

Постигнува и глобална и локална планаризација,

Произведува површини со висока рамност и мала грубост,

Не остава никакви оштетувања на површината или под површината.

Подетално:

Облошката се движи во однос на полирската подлога под притисок.

Абразивите со нанометарска размер (на пр., SiO₂) во кашестата смеса учествуваат во смолкнувањето, ослабувајќи ги ковалентните врски Si-C и подобрувајќи го отстранувањето на материјалот.

Видови на CMP техники:

Полирање со слободно абразивно средство: Абразивите (на пр., SiO₂) се суспендираат во кашеста маса. Отстранувањето на материјалот се случува преку трислојно абразивно средство (плочка-перниче-абразив). Големината на абразивот (обично 60–200 nm), pH вредноста и температурата мора прецизно да се контролираат за да се подобри униформноста.

Фиксно абразивно полирање: Абразивните средства се вградени во подлогата за полирање за да се спречи агломерација - идеално за обработка со висока прецизност.

Чистење по полирање:

Полираните вафли се подложени на:

Хемиско чистење (вклучувајќи отстранување на диоксидна вода и остатоци од кашеста маса),

Исплакнување со диоксидна вода и

Сушење со топол азот

за да се минимизираат површинските загадувачи.

Квалитет и перформанси на површината

Површинската грубост може да се намали на Ra < 0,3 nm, исполнувајќи ги барањата за полупроводничка епитаксија.

Глобална планаризација: Комбинацијата од хемиско омекнување и механичко отстранување ги намалува гребнатинките и нерамното гравирање, надминувајќи ги чисто механичките или хемиските методи.

Висока ефикасност: Погодна за тврди и кршливи материјали како SiC, со брзина на отстранување на материјал над 200 nm/h.

Други нови техники за полирање

Покрај CMP, предложени се и алтернативни методи, вклучувајќи:

Електрохемиско полирање, полирање или бакирање со помош на катализатор и

Трибохемиско полирање.

Сепак, овие методи се сè уште во фаза на истражување и се развиваат бавно поради предизвикувачките својства на материјалот на SiC.

На крајот на краиштата, обработката на SiC е постепен процес на намалување на искривувањето и грубоста за подобрување на квалитетот на површината, каде што контролата на рамномерноста и грубоста се критични во секоја фаза.

Технологија на обработка

За време на фазата на мелење на плочките, се користи дијамантска кашеста маса со различни големини на честички за мелење на плочките до потребната рамномерност и површинска грубост. Потоа следува полирање, користејќи техники на механичко и хемиско механичко полирање (CMP) за да се добијат полирани силициум карбидни (SiC) плочки без оштетување.

По полирањето, SiC плочките се подложени на ригорозна проверка на квалитетот со помош на инструменти како што се оптички микроскопи и рендгенски дифрактометри за да се осигури дека сите технички параметри ги исполнуваат потребните стандарди. Конечно, полираните плочки се чистат со помош на специјализирани средства за чистење и ултрачиста вода за отстранување на површинските загадувачи. Потоа се сушат со помош на ултрависоко чист азотен гас и центрифугални сушари, со што се завршува целиот производствен процес.

По години труд, во Кина е постигнат значителен напредок во преработката на SiC монокристали. На домашната сцена, успешно се развиени 100 mm допирани полуизолациони 4H-SiC монокристали, а n-тип 4H-SiC и 6H-SiC монокристали сега можат да се произведуваат во серии. Компании како TankeBlue и TYST веќе развија 150 mm SiC монокристали.

Во однос на технологијата за обработка на SiC плочки, домашните институции прелиминарно ги истражија условите на процесот и патиштата за сечење, мелење и полирање на кристали. Тие се способни да произведат примероци кои во основа ги исполнуваат барањата за производство на уреди. Сепак, во споредба со меѓународните стандарди, квалитетот на површинската обработка на домашните плочки сè уште значително заостанува. Постојат неколку проблеми:

Меѓународните теории и технологии за обработка на SiC се строго заштитени и не се лесно достапни.

Недостасуваат теоретски истражувања и поддршка за подобрување и оптимизација на процесите.

Цената за увоз на странска опрема и компоненти е висока.

Домашните истражувања за дизајнот на опремата, прецизноста на обработката и материјалите сè уште покажуваат значителни празнини во споредба со меѓународните нивоа.

Моментално, повеќето високопрецизни инструменти што се користат во Кина се увезуваат. Опремата и методологиите за тестирање исто така бараат понатамошно подобрување.

Со континуираниот развој на полупроводници од трета генерација, дијаметарот на SiC монокристалните подлоги постојано се зголемува, заедно со повисоките барања за квалитет на површинската обработка. Технологијата за обработка на плочки стана еден од технички најпредизвикувачките чекори по растот на SiC монокристал.

За да се решат постојните предизвици во преработката, од суштинско значење е дополнително да се проучат механизмите вклучени во сечењето, брусењето и полирањето, како и да се истражат соодветни методи на обработка и правци за производство на SiC плочки. Во исто време, потребно е да се учи од напредните меѓународни технологии за преработка и да се усвојат најсовремени техники и опрема за ултрапрецизна машинска обработка за производство на висококвалитетни подлоги.

Со зголемувањето на големината на плочката, се зголемува и тежината на растот и обработката на кристалите. Сепак, ефикасноста на производството на уредите што се произведуваат низводно значително се подобрува, а единечната цена се намалува. Во моментов, главните добавувачи на SiC плочки на глобално ниво нудат производи со дијаметар од 4 до 6 инчи. Водечките компании како Cree и II-VI веќе започнаа со планирање на развој на производствени линии за SiC плочки од 8 инчи.