Ny Toe-javatra sy ny Fironan'ny Teknolojia Fanodinana Wafer SiC Amin'izao Fotoana Izao

Amin'ny maha-akora fototra semiconductor taranaka fahatelo azy,karbida silikônina (SiC)Manana fahafahana malalaka amin'ny fampiasana azy amin'ny fanamboarana fitaovana elektronika avo lenta sy mahery vaika ny kristaly tokana. Ny teknolojia fanodinana ny SiC dia mitana anjara toerana lehibe amin'ny famokarana fitaovana substrate avo lenta. Ity lahatsoratra ity dia mampiditra ny toe-javatra misy ankehitriny momba ny fikarohana momba ny teknolojia fanodinana SiC na any Shina na any ivelany, amin'ny famakafakana sy fampitahana ny fomba fanapahana, fikosoham-bary ary fanadiovana, ary koa ny fironana amin'ny fisaka sy ny haratsian'ny velarana. Manasongadina ihany koa ireo fanamby misy amin'ny fanodinana ny wafer SiC ary miresaka momba ny lalana ho amin'ny fampandrosoana amin'ny ho avy.

Karbida silikônina (SiC)Akora fototra tena ilaina amin'ny fitaovana semiconductor taranaka fahatelo ny wafers ary mitazona lanja lehibe sy mety ho tsena amin'ny sehatra toy ny microelectronics, power electronics, ary ny jiro semiconductor. Noho ny hamafin'ny sy ny fahamarinan-toerana simika avo lenta amin'nyKristaly tokana SiC, tsy dia mety loatra amin'ny fanodinana azy ireo ny fomba fanodinana semiconductor nentim-paharazana. Na dia efa nanao fikarohana lalina momba ny fanodinana kristaly tokana SiC izay mitaky teknika aza ny orinasa iraisam-pirenena maro, dia tazonina ho tsiambaratelo tanteraka ny teknolojia mifandraika amin'izany.

Tato anatin'ny taona vitsivitsy, nampitombo ny ezaka nataon'i Shina tamin'ny fampivoarana ireo fitaovana sy fitaovana kristaly tokana SiC. Na izany aza, ny fandrosoan'ny teknolojian'ny fitaovana SiC eto amin'ny firenena dia voafetra amin'izao fotoana izao noho ny fetran'ny teknolojia fanodinana sy ny kalitaon'ny wafer. Noho izany, tena ilaina ho an'i Shina ny manatsara ny fahaiza-manao fanodinana SiC mba hanatsarana ny kalitaon'ny substrates kristaly tokana SiC ary hahatratrarana ny fampiharana azy ireo azo ampiharina sy ny famokarana faobe.

Ireto avy ireo dingana lehibe amin'ny fanodinana: fanapahana → fikosoham-bary → fikosoham-bary tsara → fanosorana ratsy (fanosorana mekanika) → fanosorana tsara (fanosorana simika mekanika, CMP) → fanaraha-maso.

Fanapahana ny kristaly tokana SiC

Ao amin'ny fanodinana nyKristaly tokana SiC, ny fanapahana no dingana voalohany sady tena manan-danja. Ny fiolahana, ny endriky ny vy miendrika tady, ary ny fiovaovan'ny hateviny manontolo (TTV) vokatry ny dingana fanapahana no mamaritra ny kalitao sy ny fahombiazan'ny asa fikosoham-bary sy fanadiovana manaraka.

Azo sokajiana araka ny endriny ny fitaovana fanapahana ho tsofa misy savaivony anatiny (ID), tsofa misy savaivony ivelany (OD), tsofa misy peratra, ary tsofa tariby. Ny tsofa tariby kosa dia azo sokajiana araka ny karazana fihetsehany ho rafitra tariby mifamadika sy mihodinkodina (tsy misy fiafarany). Mifototra amin'ny fomba fanapahana ny fitaovana fanesoana, ny teknika fanapahana tsofa tariby dia azo zaraina ho karazany roa: ny fanapahana tariby misy fanesoana malalaka sy ny fanapahana tariby diamondra misy fanesoana raikitra.

1.1 Fomba fanapahana nentim-paharazana

Voafetra amin'ny savaivon'ny lelany ny halalin'ny fanapahana ny tsofa misy savaivony ivelany (OD). Mandritra ny fanapahana, mora mihovotrovotra sy mivily lalana ny lelany, ka miteraka tabataba be sy tsy henjana. Ny tsofa misy savaivony anatiny (ID) kosa dia mampiasa akora fanosihosena diamondra eo amin'ny sisiny anatiny amin'ny lelany ho toy ny lelany fanapahana. Mety ho manify hatramin'ny 0.2 mm ireo lelany ireo. Mandritra ny fanapahana, mihodina amin'ny hafainganam-pandeha avo ny lelany ID raha mihetsika radial mifandraika amin'ny afovoan'ny lelany kosa ny fitaovana hotapahina, ka mahatratra fanapahana amin'io fihetsehana io.

Mila fijanonana sy fihodinana matetika ny tsofa misy diamondra, ary ambany dia ambany ny hafainganam-pandehan'ny fanapahana—matetika tsy mihoatra ny 2 m/s. Mijaly amin'ny fahasimbana mekanika be dia be sy ny fandaniana fikojakojana lafo ihany koa izy ireo. Noho ny sakanyn'ny lelan'ny tsofa, tsy tokony ho kely loatra ny savaivony fanapahana, ary tsy azo atao ny manapaka silaka maro. Ireo fitaovana fanapahana nentim-paharazana ireo dia voafetra noho ny hamafin'ny fotony ary tsy afaka manapaka miolikolika na manana savaivony fihodinana voafetra. Afaka manapaka mahitsy ihany izy ireo, mamokatra kerfs midadasika, manana tahan'ny vokatra ambany, ary noho izany dia tsy mety amin'ny fanapahana.Kristaly SiC.

1.2 Tsofa tariby mikikisana maimaim-poana, fanapahana tariby maro

Ny teknika fanapahana amin'ny alalan'ny tsofa tariby tsy misy akora simika dia mampiasa ny fihetsehan'ny tariby haingana mba hitondrana ny vovoka ao anaty kerf, ka ahafahana manala ny akora. Mampiasa rafitra mifamadika izy io ary fomba efa matotra sy ampiasaina betsaka amin'izao fotoana izao ho an'ny fanapahana silikônina kristaly tokana amin'ny alalan'ny "wafer" maro mahomby. Na izany aza, ny fampiharana azy amin'ny fanapahana SiC dia mbola tsy dia nodinihina firy.

Afaka mikirakira wafer latsaky ny 300 μm ny tsofa tariby tsy misy akora simika. Tsy dia misy fahasimbana amin'ny kerf izy ireo, mahalana vao miteraka vaky, ary miteraka kalitaon'ny ety ivelany tsara. Na izany aza, noho ny fomba fanesorana ny akora—mifototra amin'ny fihodinana sy ny fidiran'ny akora simika—dia mirona amin'ny fihenjanana sisa tavela, triatra bitika, ary fahasimbana lalindalina kokoa ny ety ivelany. Izany dia mitarika amin'ny fiolahana amin'ny wafer, mahatonga azy ho sarotra ny mifehy ny fahamarinan'ny mombamomba ny ety ivelany, ary mampitombo ny enta-mavesatra amin'ny dingana fanodinana manaraka.

Ny fahombiazan'ny fanapahana dia misy fiantraikany lehibe amin'ny fahombiazan'ny fanapahana; ilaina ny mitazona ny hamafin'ny akora manimba sy ny fifantohan'ny akora manimba. Lafo ny fikarakarana sy ny fanodinana ny akora manimba. Rehefa manapaka ingot lehibe, dia sarotra amin'ny akora manimba ny fidirana amin'ny lavaka lalina sy lava. Eo ambanin'ny haben'ny voany manimba mitovy, dia lehibe kokoa ny fatiantoka amin'ny lavaka noho ny an'ny tsofa tariby misy lavaka raikitra.

1.3 Tsofa tariby diamondra raikitra manapaka tariby maro

Ny tsofa tariby diamondra mikikisana raikitra dia mazàna vita amin'ny alalan'ny fampidirana poti-diamondra eo amin'ny tariby vy amin'ny alalan'ny electroplating, sintering, na fomba fampiraisana resin. Ny tsofa tariby diamondra electroplating dia manolotra tombony toy ny tery kokoa ny lavaka, ny kalitaon'ny vaky tsara kokoa, ny fahombiazana ambony kokoa, ny fahalotoana ambany kokoa, ary ny fahafahana manapaka fitaovana mafy orina.

Ny tsofa tariby diamondra misy takelaka elektrika mifandimby no fomba ampiasaina betsaka indrindra amin'izao fotoana izao amin'ny fanapahana SiC. Ny Sary 1 (tsy aseho eto) dia mampiseho ny fisakanan'ny velaran'ny wafers SiC voapaika amin'ny fampiasana ity teknika ity. Rehefa mandroso ny fanapahana dia mitombo ny fiolahana amin'ny wafer. Izany dia satria mitombo ny velaran'ny fifandraisana misy eo amin'ny tariby sy ny fitaovana rehefa mihetsika midina ny tariby, ka mampitombo ny fanoherana sy ny hovitrovitra amin'ny tariby. Rehefa mahatratra ny savaivony ambony indrindra amin'ny wafer ny tariby, dia tonga amin'ny fara tampony ny hovitrovitra, ka miteraka fiolahana ambony indrindra.

Amin'ny dingana farany amin'ny fanapahana, noho ny fihetsehana haingana, ny fihetsehana tsy miovaova, ny fihenan'ny hafainganam-pandeha, ny fijanonana ary ny fiverenana amin'ny laoniny ny tariby, miaraka amin'ny fahasarotana amin'ny fanesorana ny poti-javatra miaraka amin'ny rano mangatsiaka, dia miharatsy ny kalitaon'ny velaran'ny wafer. Ny fiovan'ny tariby sy ny fiovaovan'ny hafainganam-pandeha, ary koa ny poti-diamondra lehibe amin'ny tariby, no antony voalohany mahatonga ny fikikisana amin'ny velarany.

1.4 Teknolojian'ny fisarahana mangatsiaka

Dingana vaovao eo amin'ny sehatry ny fanodinana akora semiconductor taranaka fahatelo ny fanasarahana mangatsiaka ny kristaly tokana SiC. Tato anatin'ny taona vitsivitsy, dia nahasarika ny sain'ny maro izany noho ny tombony azony amin'ny fanatsarana ny vokatra sy ny fampihenana ny fatiantoka ara-nofo. Azo dinihina amin'ny lafiny telo ny teknolojia: ny fitsipiky ny fiasan'ny akora, ny fikorianan'ny dingana, ary ny tombony fototra.

Famaritana ny fironan'ny kristaly sy ny fikosoham-bary ivelany: Alohan'ny fanodinana dia tsy maintsy faritana ny fironan'ny kristaly amin'ny ingot SiC. Avy eo dia amboarina ho rafitra boribory (antsoina matetika hoe SiC puck) amin'ny alàlan'ny fikosoham-bary ivelany ny ingot. Ity dingana ity no mametraka ny fototra ho an'ny fanapahana sy ny fanapahana manaraka.

Fanapahana Tariby Maro: Ity fomba ity dia mampiasa poti-javatra marokoroko miaraka amin'ny tariby fanapahana mba hanapahana ny vy boribory. Na izany aza, dia mijaly amin'ny fatiantoka be dia be amin'ny kerf sy ny olana amin'ny tsy fitoviana amin'ny ety ivelany izy io.

Teknolojia Fanapahana Laser: Ampiasaina hamoronana sosona novaina ao anatin'ny kristaly ny laser, izay ahafahana manala ireo silaka manify. Mampihena ny fahaverezan'ny akora ity fomba fiasa ity ary manatsara ny fahombiazan'ny fanodinana, ka mahatonga azy io ho lalana vaovao mampanantena ho an'ny fanapahana wafer SiC.

Fanatsarana ny fizotran'ny fanapahana

Fanapahana Tariby Marokoroko sy Ratsy: Ity no teknolojia malaza amin'izao fotoana izao, mifanaraka tsara amin'ny toetran'ny hamafin'ny SiC.

Teknolojian'ny Famoahana Elektrika (EDM) sy ny Fanasarahana Mangatsiaka: Ireo fomba ireo dia manome vahaolana isan-karazany mifanaraka amin'ny filàna manokana.

Dingana Fanadiovana: Zava-dehibe ny fandanjalanjana ny tahan'ny fanesorana ny akora sy ny fahasimban'ny ety ambonin'ny tany. Ampiasaina ny Fanadiovana Simika sy Mekanika (CMP) mba hanatsarana ny fitoviana amin'ny ety ambonin'ny tany.

Fanaraha-maso amin'ny fotoana tena izy: Ampidirina ireo teknolojia fanaraha-maso an-tserasera mba hanaraha-maso ny haratoan'ny ety ambonin'ny tany amin'ny fotoana tena izy.

Fanapahana tamin'ny Laser: Mampihena ny fahaverezan'ny kofehy ity teknika ity ary manafohy ny tsingerin'ny fanodinana, na dia mbola olana aza ny faritra voakasiky ny hafanana.

Teknolojia fanodinana mifangaro: Ny fampifangaroana ny fomba mekanika sy simika dia mampitombo ny fahombiazan'ny fanodinana.

Efa azo ampiharina amin'ny indostria ity teknolojia ity. Ohatra, ny Infineon dia nividy ny SILTECTRA ary manana patanty fototra manohana ny famokarana faobe ny wafer 8-inch. Any Shina, ireo orinasa toa ny Delong Laser dia nahatratra fahombiazana 30 wafers isaky ny ingot ho an'ny fanodinana wafer 6-inch, izay maneho fanatsarana 40% raha oharina amin'ny fomba nentim-paharazana.

Rehefa miha-mihafaingana ny famokarana fitaovana ao an-toerana, dia antenaina ho vahaolana lehibe indrindra amin'ny fanodinana substrate SiC ity teknolojia ity. Miaraka amin'ny fitomboan'ny savaivon'ny fitaovana semiconductor, dia lany andro ny fomba fanapahana nentim-paharazana. Amin'ireo safidy ankehitriny, ny teknolojia tsofa tariby diamondra reciprocating dia mampiseho ny vinavina fampiharana mampanantena indrindra. Ny fanapahana laser, amin'ny maha-teknika vao misondrotra azy, dia manolotra tombony lehibe ary antenaina ho lasa fomba fanapahana voalohany amin'ny ho avy.

2,Fitotoana Kristaly Tokana SiC

Amin'ny maha-solontenan'ny semiconductors taranaka fahatelo azy, ny silicon carbide (SiC) dia manolotra tombony lehibe noho ny elanelan'ny tarika midadasika, ny saha elektrika avo lenta, ny hafainganam-pandehan'ny fivezivezen'ny elektrôna avo lenta, ary ny conductivity mafana tsara indrindra. Ireo toetra ireo dia mahatonga ny SiC ho tena mahasoa amin'ny fampiharana voltazy avo lenta (ohatra, tontolo 1200V). Ny teknolojia fanodinana ho an'ny substrates SiC dia ampahany fototra amin'ny fanamboarana fitaovana. Ny kalitaon'ny velaran-tany sy ny fahamarinan'ny substrate dia misy fiantraikany mivantana amin'ny kalitaon'ny sosona epitaxial sy ny fahombiazan'ny fitaovana farany.

Ny tanjona voalohany amin'ny fizotran'ny fikosoham-bary dia ny fanesorana ireo dian-tsofa sy ireo fahasimbana ateraky ny fanapahana, ary ny fanitsiana ny fiovaovan'ny endrika vokatry ny fizotran'ny fanapahana. Noho ny hamafin'ny SiC avo dia avo, ny fikosoham-bary dia mitaky ny fampiasana akora mafy toy ny boron carbide na diamondra. Ny fikosoham-bary mahazatra dia matetika mizara ho fikosoham-bary marokoroko sy fikosoham-bary madinika.

2.1 Fitotoana Marokoroko sy Madinika

Azo sokajiana araka ny haben'ny poti-javatra mikikisana ny fikosoham-bary:

Fikosohana Marokoroko: Mampiasa fitaovana fanosihosena lehibe kokoa indrindra hanesorana ireo dian-tsofa sy ireo fahasimbana ateraky ny fanapahana, mba hanatsarana ny fahombiazan'ny fanodinana.

Fikosohana Madinika: Mampiasa akora manify kokoa mba hanesorana ny fahasimbana navelan'ny fikosohana marokoroko, hampihenana ny haratsian'ny ety ivelany ary hanatsarana ny kalitaon'ny ety ivelany.

Maro amin'ireo mpanamboatra substrate SiC ao an-toerana no mampiasa fomba famokarana goavana. Ny fomba mahazatra dia ny fikosoham-bary amin'ny lafiny roa amin'ny fampiasana takelaka vy natsipy sy slurry diamondra monocrystalline. Ity dingana ity dia manala tsara ny sosona simba navelan'ny tsofa tariby, manitsy ny endriky ny wafer, ary mampihena ny TTV (Total Thickness Variation), ny Bow, ary ny Warp. Milamina ny tahan'ny fanesorana ny akora, matetika mahatratra 0.8–1.2 μm/min. Na izany aza, ny velaran'ny wafer vokarina dia matte miaraka amin'ny haratoana avo lenta - matetika manodidina ny 50 nm - izay mitaky fangatahana bebe kokoa amin'ny dingana fanadiovana manaraka.

2.2 Fitotoana amin'ny lafiny iray

Ny fikosohana amin'ny lafiny iray ihany no ampiasaina amin'ny fikosohana amin'ny lafiny iray amin'ny "wafer" isaky ny mandeha. Mandritra io dingana io, ny "wafer" dia apetaka amin'ny savoka eo amin'ny takelaka vy. Rehefa misy tsindry ampiharina, dia miova kely ny endriky ny tany, ary miha-fisaka ny velarana ambony. Rehefa avy nokosehina, dia miha-mitovy ny velarana ambany. Rehefa esorina ny tsindry, dia mirona hiverina amin'ny endriny tany am-boalohany ny velarana ambony, izay misy fiantraikany amin'ny velarana ambany efa voatoto ihany koa—ka mahatonga ny andaniny roa hivadika sy hiharatsy ny fisaka.

Ankoatra izany, mety ho lasa mivalombalona ao anatin'ny fotoana fohy ny takelaka fikosoham-bary, ka mahatonga ny takelaka ho mivalombalona. Mba hihazonana ny fisaka amin'ny takelaka, dia ilaina ny fanosorana matetika. Noho ny fahombiazana ambany sy ny fisaka tsy dia tsara ny takelaka, dia tsy mety amin'ny famokarana faobe ny fikosoham-bary amin'ny lafiny iray.

Matetika, kodiarana fikosohana #8000 no ampiasaina amin'ny fikosohana madinika. Any Japon, efa matotra ity dingana ity ary mampiasa kodiarana fanosotra #30000 mihitsy aza. Izany dia ahafahan'ny hatevin'ny velaran'ny wafers voahodina mahatratra ambanin'ny 2 nm, ka mahatonga ny wafers ho vonona amin'ny CMP farany (Chemical Mechanical Polishing) tsy misy fanodinana fanampiny.

2.3 Teknolojia Fanalefahana Lafy Tokana

Ny Teknolojia Fanamafisana Diamond Single-Sided dia fomba vaovao amin'ny fikosoham-bary amin'ny lafiny iray. Araka ny aseho amin'ny Sary 5 (tsy aseho eto), ny dingana dia mampiasa takelaka fikosoham-bary mifamatotra amin'ny diamondra. Ny wafer dia apetaka amin'ny alàlan'ny adsorption banga, raha mihodina miaraka ny wafer sy ny kodiarana fikosoham-bary diamondra. Midina tsikelikely ny kodiarana fikosoham-bary mba hanalefahana ny wafer amin'ny hateviny kendrena. Rehefa vita ny lafiny iray, dia avadika ny wafer mba hikirakirana ny ilany iray.

Rehefa avy nohafohezina, ny wafer 100 mm dia afaka manatanteraka ireto manaraka ireto:

Tsipika < 5 μm

TTV < 2 μm

Faharatsian'ny ety ambonin'ny tany < 1 nm

Ity fomba fanodinana "wafer" tokana ity dia manolotra fahamarinan-toerana avo lenta, tsy miovaova tsara, ary tahan'ny fanesorana akora avo lenta. Raha ampitahaina amin'ny fikosoham-bary roa sosona mahazatra, ity teknika ity dia manatsara ny fahombiazan'ny fikosoham-bary mihoatra ny 50%.

2.4 Fitotoana amin'ny lafiny roa

Ny fikosoham-bary amin'ny lafiny roa dia mampiasa takelaka fikosoham-bary ambony sy ambany mba hikosoham-bary miaraka ny lafiny roa amin'ny substrate, mba hahazoana antoka fa tsara dia tsara ny kalitaon'ny velaran-tany amin'ny lafiny roa.

Mandritra ny dingana, ireo takelaka fikosoham-bary dia mampihatra tsindry amin'ireo toerana avo indrindra amin'ny zavatra ampiasaina aloha, ka miteraka fiovaovan'ny endrika sy fanesorana tsikelikely ny akora amin'ireo toerana ireo. Rehefa mitovy ny toerana avo, dia miha-mitovy tsikelikely ny tsindry eo amin'ny substrate, ka miteraka fiovaovan'ny endrika tsy miovaova manerana ny velarana manontolo. Izany dia ahafahan'ny velarana ambony sy ambany ho voatoto mitovy tsara. Rehefa vita ny fikosoham-bary ary miala ny tsindry, dia miverina amin'ny laoniny ny ampahany tsirairay amin'ny substrate noho ny tsindry mitovy niainany. Izany dia mitarika ho amin'ny fiovaovan'ny endrika faran'izay kely indrindra sy ny fisaka tsara.

Miankina amin'ny haben'ny poti-javatra mikikisana ny harafesina amin'ny velaran'ny wafer rehefa avy nototoina—ny poti-javatra kely kokoa dia manome velarana malama kokoa. Rehefa mampiasa harafesina 5 μm amin'ny fitotoana amin'ny lafiny roa, dia azo fehezina ao anatin'ny 5 μm ny fisaka sy ny fiovaovan'ny hatevin'ny wafer. Ny fandrefesana ny Atomic Force Microscopy (AFM) dia mampiseho harafesina amin'ny velaran'ny velarana (Rq) eo amin'ny 100 nm eo ho eo, miaraka amin'ny lavaka fitotoana hatramin'ny 380 nm ny halaliny ary marika hita maso vokatry ny fikikisana.

Ny fomba mandroso kokoa dia ny fikosoham-bary amin'ny lafiny roa amin'ny fampiasana takelaka polyurethane foam miaraka amin'ny slurry diamondra polycrystalline. Ity dingana ity dia mamokatra wafers manana harafesina ambany dia ambany, ka mahatratra Ra < 3 nm, izay tena mahasoa amin'ny fanadiovana ny substrates SiC manaraka.

Na izany aza, mbola olana tsy voavaha ny fikikisana ny ety ambonin'ny tany. Fanampin'izany, ny diamondra polykristalina ampiasaina amin'ity dingana ity dia vokarina amin'ny alàlan'ny famokarana mipoaka, izay sarotra ara-teknika, tsy dia betsaka loatra ny vokatra azo, ary lafo be.

Fanadiovana ny kristaly tokana SiC

Mba hahazoana velarana voapoloka tsara kalitao amin'ny wafer silikônina karbida (SiC), ny fanadiovana dia tsy maintsy manala tanteraka ny lavaka fikosoham-bary sy ny fihovitrovitra amin'ny velarana mitovy habe amin'ny nanometera. Ny tanjona dia ny hamokatra velarana malama sy tsy misy lesoka, tsy misy loto na fahasimbana, tsy misy fahasimbana ambanin'ny velarana, ary tsy misy fihenjanana sisa tavela amin'ny velarana.

3.1 Fanosotra mekanika sy CMP amin'ny Wafers SiC

Aorian'ny fitomboan'ny kristaly tokana SiC, ny lesoka amin'ny ety ambonin'ny tany dia manakana azy tsy hampiasaina mivantana amin'ny fitomboana epitaxial. Noho izany, ilaina ny fanodinana fanampiny. Ny ingot dia amboarina ho endrika boribory mahazatra amin'ny alàlan'ny fanindronana, avy eo dia tetehina ho lasa wafers amin'ny alàlan'ny fanapahana tariby, arahin'ny fanamarinana ny fironan'ny kristalografika. Ny famolahana dia dingana tena ilaina amin'ny fanatsarana ny kalitaon'ny wafer, amin'ny famahana ny fahasimbana mety hitranga amin'ny ety ambonin'ny tany vokatry ny lesoka amin'ny fitomboan'ny kristaly sy ny dingana fanodinana teo aloha.

Misy fomba efatra lehibe hanesorana ireo sosona simba amin'ny SiC:

Fanosorana mekanika: Tsotra saingy mamela rangotra; mety amin'ny fanosorana voalohany.

Fanosotra simika sy mekanika (CMP): Manala ireo rangotra amin'ny alalan'ny fanosorana simika; mety amin'ny fanosotra mazava tsara.

Fandidiana hidrôzenina: Mitaky fitaovana sarotra, izay matetika ampiasaina amin'ny fizotran'ny HTCVD.

Fanadiovana amin'ny alalan'ny plasma: Sarotra ary mahalana vao ampiasaina.

Ny fanosorana amin'ny alalan'ny mekanika fotsiny dia mazàna miteraka rangotra, raha ny fanosorana amin'ny alalan'ny simika kosa dia mety hiteraka fanosorana tsy mitovy. Ny CMP dia mampifangaro ireo tombony roa ireo ary manolotra vahaolana mahomby sy mahomby amin'ny vidiny.

Fitsipika momba ny fiasan'ny CMP

Miasa amin'ny alàlan'ny fihodinana ny wafer eo ambanin'ny tsindry voafaritra manoloana ny "polishing pad" mihodina ny CMP. Io fihetsehana mifandraika io, miaraka amin'ny fikikisana mekanika avy amin'ny akora simika ao anaty slurry sy ny fihetsika simika ataon'ireo akora mihetsika, dia mahatratra ny firindran'ny velarana.

Akora fototra nampiasaina:

Lafarinina famolahana: Mirakitra akora manimba sy akora simika.

Kapila famolahana: Miharatsy mandritra ny fampiasana azy, ka mampihena ny haben'ny mason-koditra sy ny fahombiazan'ny fanaparitahana ny vovoka. Ilaina ny famolahana tsy tapaka, matetika amin'ny fampiasana "diamond dresser", mba hamerenana amin'ny laoniny ny harafesina.

Dingana CMP mahazatra

Kosohy: 0.5 μm diamondra slurry

Fahasimban'ny velaran-tany kendrena: ~0.7 nm

Fanosotra simika sy mekanika:

Fitaovana famolahana: AP-810 famolahana lafiny tokana

Tsindry: 200 g/sm²

Hafainganam-pandehan'ny takelaka: 50 rpm

Hafainganam-pandehan'ny fitoeran-tseramika: 38 rpm

Firafitry ny slurry:

SiO₂ (30 wt%, pH = 10.15)

0–70 wt% H₂O₂ (30 wt%, karazana reagent)

Amboary ho 8.5 ny pH amin'ny fampiasana KOH 5% sy HNO₃ 1%

Fikorianan'ny rano maloto: 3 L/min, averina averina

Ity dingana ity dia manatsara tsara ny kalitaon'ny wafer SiC ary mahafeno ny fepetra takiana amin'ny dingana manaraka.

Ireo olana ara-teknika amin'ny famolahana mekanika

Ny SiC, izay semiconductor misy elanelana malalaka, dia mitana anjara toerana lehibe eo amin'ny indostrian'ny elektronika. Noho ny toetra ara-batana sy simika tena tsara, ny kristaly tokana SiC dia mety amin'ny tontolo iainana tafahoatra, toy ny mari-pana avo, matetika avo, hery avo, ary fanoherana ny taratra. Na izany aza, ny toetrany mafy sy mora vaky dia miteraka fanamby lehibe amin'ny fikosoham-bary sy ny fanadiovana.

Rehefa mifindra avy amin'ny wafer 6-inch mankany amin'ny 8-inch ireo mpanamboatra lehibe eran-tany, dia miha-miharihary kokoa ny olana toy ny triatra sy ny fahasimban'ny wafer mandritra ny fanodinana, izay misy fiantraikany lehibe amin'ny vokatra. Ny famahana ireo fanamby ara-teknika amin'ny substrates SiC 8-inch ankehitriny dia fenitra fototra ho an'ny fandrosoan'ny indostria.

Amin'izao vanim-potoana 8-inch izao, miatrika fanamby maro ny fanodinana wafer SiC:

Ilaina ny fanaovana "wafer scaling" mba hampitomboana ny vokatra "chip" isaky ny andiany, hampihenana ny fatiantoka amin'ny sisiny, ary hampihenana ny vidin'ny famokarana—indrindra noho ny fitomboan'ny fangatahana amin'ny fampiharana fiara elektrika.

Na dia efa matotra aza ny fitomboan'ny kristaly SiC tokana 8-inch, dia mbola miatrika sakana ihany ireo dingana any aoriana toy ny fikosoham-bary sy ny fanadiovana, ka miteraka vokatra ambany (40–50%) ihany.

Ireo wafer lehibe kokoa dia miaina fizarazarana tsindry sarotra kokoa, ka mampitombo ny fahasarotana amin'ny fitantanana ny tsindanjana sy ny tsy fitoviana amin'ny vokatra azo.

Na dia manakaiky ny hatevin'ny wafer 6 santimetatra aza ny hatevin'ny wafer 8 santimetatra, dia mora simba kokoa izy ireo mandritra ny fikirakirana noho ny fihenjanana sy ny fiolahana.

Mba hampihenana ny fihenjanana, ny fiolahana ary ny triatra mifandraika amin'ny fanapahana, dia miha-mampiasa ny fanapahana amin'ny laser ny olona. Na izany aza:

Miteraka fahasimbana ara-hafanana ny laser lava onjam-peo.

Ny laser fohy onjam-peo dia mamorona poti-javatra mavesatra ary mampitombo ny fahasimbana, ka mampitombo ny fahasarotan'ny famolahana.

Fomba fiasa amin'ny famolahana mekanika ho an'ny SiC

Ny fizotran'ny dingana ankapobeny dia ahitana:

Fanapahana orientation

Fitotoana matevina

Fikosohana tsara

Fanosotra mekanika

Famolahana simika sy mekanika (CMP) ho dingana farany

Tena ilaina ny fisafidianana ny fomba CMP, ny famolavolana ny lalan'ny fizotran'ny asa, ary ny fanatsarana ny masontsivana. Amin'ny famokarana semiconductor, ny CMP no dingana mamaritra ny famokarana wafers SiC misy velarana malama tsara, tsy misy lesoka, ary tsy misy fahasimbana, izay tena ilaina amin'ny fitomboana epitaxial avo lenta.

(a) Esory amin'ny lafaoro fandoroana ny ingot SiC;

(b) Manaova famolavolana voalohany amin'ny fampiasana fikosoham-bary amin'ny savaivony ivelany;

(c) Fantaro ny fironan'ny kristaly amin'ny fampiasana fisaka na lavaka mitongilana;

(d) Tetehina manify ny "ingot" amin'ny alalan'ny tsofa tariby maro;

(e) Mahazoa halemilemy toy ny fitaratra amin'ny alalan'ny dingana fikosohana sy fanadiovana.

Rehefa vita ireo dingana fanodinana maromaro, dia matetika mihamaizina ny sisiny ivelany amin'ny wafer SiC, izay mampitombo ny mety ho vaky mandritra ny fikirakirana na fampiasana azy. Mba hisorohana ny fahalemena toy izany dia ilaina ny fikosoham-bary.

Ankoatra ny fomba fanapahana nentim-paharazana, ny fomba fanavaozana amin'ny fanomanana wafers SiC dia misy ny teknolojia fampifandraisana. Ity fomba fiasa ity dia ahafahana manamboatra wafer amin'ny alàlan'ny fampifandraisana sosona kristaly tokana SiC manify amin'ny substrate heterogeneous (substrate fanohanana).

Ny Sary 3 dia mampiseho ny fizotran'ny asa:

Voalohany, misy sosona delamination amboarina amin'ny halaliny voafaritra eo amin'ny velaran'ny kristaly tokana SiC amin'ny alàlan'ny fametrahana ion hidrôzenina na teknika mitovy amin'izany. Avy eo dia afatotra amin'ny substrate fanohanana fisaka ny kristaly tokana SiC voahodina ary iharan'ny tsindry sy hafanana. Izany dia ahafahana mamindra sy manasaraka ny sosona kristaly tokana SiC amin'ny substrate fanohanana.

Ny sosona SiC misaraka dia mandalo fitsaboana ety ambonin'ny tany mba hahazoana ny fisaka ilaina ary azo ampiasaina indray amin'ny dingana fametahana manaraka. Raha ampitahaina amin'ny fanapahana kristaly SiC nentim-paharazana, ity teknika ity dia mampihena ny fangatahana fitaovana lafo vidy. Na dia mbola misy aza ny fanamby ara-teknika, dia mandroso mavitrika ny fikarohana sy ny fampandrosoana mba ahafahana mamokatra wafer mora kokoa.

Noho ny hamafin'ny SiC sy ny fahamarinan-toerana ara-simika avo lenta—izay mahatonga azy ho mahatohitra ny fihetsehana amin'ny mari-pana mahazatra—dia ilaina ny fanosorana mekanika mba hanesorana ireo lavaka fikosoham-bary madinika, hampihenana ny fahasimban'ny ety ambonin'ny tany, hanafoanana ny rangotra, ny lavaka ary ny lesoka amin'ny hodiny voasary, hampihenana ny haratsian'ny ety ambonin'ny tany, hanatsarana ny fisaka ary hanatsara ny kalitaon'ny ety ambonin'ny tany.

Mba hahazoana velarana voapoloka tsara kalitao dia ilaina ireto manaraka ireto:

Amboary ny karazana akora mikikisana,

Ahena ny haben'ny poti-javatra,

Manatsara ny masontsivana momba ny dingana,

Mifidiana fitaovana sy kofe fandokoana izay mafy tsara.

Asehon'ny Sary 7 fa ny fanosorana lafiny roa amin'ny alalan'ny fitaovana fanosotra 1 μm dia afaka mifehy ny fisaka sy ny fiovaovan'ny hateviny ao anatin'ny 10 μm, ary mampihena ny harafesina amin'ny velarana ho eo amin'ny 0.25 nm.

3.2 Fanosotra simika sy mekanika (CMP)

Ny Fanosorana Simika Mekanika (CMP) dia mampifangaro ny fikikisana poti-javatra faran'izay madinika amin'ny fanosihosena simika mba hamoronana velarana malama sy fisaka eo amin'ny fitaovana izay hokarakaraina. Ny foto-kevitra fototra dia:

Misy fihetseham-po simika mitranga eo amin'ny lafarinina famolahana sy ny velaran'ny wafer, ka mamorona sosona malefaka.

Ny fikosehana eo amin'ireo poti-javatra marokoroko sy ny sosona malefaka dia manala ny fitaovana.

Tombony azo avy amin'ny CMP:

Mandresy ny lesoka ateraky ny famolahana mekanika na simika fotsiny,

Mahavita planarization manerantany sy eo an-toerana,

Mamokatra velarana fisaka tsara sy tsy dia harafesina loatra,

Tsy mamela fahasimbana ety ambonin'ny tany na ambanin'ny tany.

Amin'ny antsipiriany:

Mihetsika mifandraika amin'ny takelaka famolahana ilay wafer rehefa misy tsindry.

Ny akora maranitra amin'ny habe nanometra (ohatra, SiO₂) ao anaty slurry dia mandray anjara amin'ny fanetezam-boaloboka, mampihena ny fatorana covalent Si–C ary mampitombo ny fanesorana akora.

Karazana Teknika CMP:

Fanosotra amin'ny alalan'ny fikikisana malalaka: Mihantona ao anaty lavenona ny fikikisana (ohatra, SiO₂). Ny fanesorana ny akora dia atao amin'ny alalan'ny fikikisana misy vatana telo (wafer-pad-abrasive). Ny haben'ny fikikisana (matetika 60–200 nm), ny pH, ary ny mari-pana dia tsy maintsy fehezina tsara mba hanatsarana ny fitoviana.

Famolahana Raikitra: Apetraka ao anatin'ny takelaka famolahana ny akora mba hisorohana ny fiangonan-javatra—tsara indrindra ho an'ny fanodinana avo lenta.

Fanadiovana aorian'ny famolahana:

Ireo karazana wafer voapoloka dia mandalo ireto dingana ireto:

Fanadiovana simika (anisan'izany ny fanesorana ny rano DI sy ny sisa tavela amin'ny slurry),

fanasana amin'ny rano DI, ary

Fanamainana azota mafana

mba hampihenana ny loto eny ambonin'ny tany.

Kalitaon'ny ety ivelany sy ny fahombiazana

Azo ahena ho Ra < 0.3 nm ny haratoan'ny ety ambonin'ny tany, izay mahafeno ny fepetra takian'ny epitaxy semiconductor.

Filaminana Manerantany: Ny fitambaran'ny fanalefahana simika sy ny fanesorana mekanika dia mampihena ny fikikisana sy ny fandokoana tsy mitovy, ka tsara lavitra noho ny fomba mekanika na simika madio.

Fahombiazana Avo: Azo ampiasaina amin'ny fitaovana mafy sy mora vaky toy ny SiC, miaraka amin'ny tahan'ny fanesorana fitaovana mihoatra ny 200 nm/h.

Teknika Fanosorana Mipoitra Hafa

Ankoatra ny CMP, dia nisy fomba hafa natolotra, anisan'izany:

Fanosotra elektrokimia, fanosotra na fanesorana amin'ny alalan'ny katalista, ary

Fanadiovana tribokimika.

Na izany aza, mbola eo amin'ny dingana fikarohana ireo fomba ireo ary nivoatra miadana noho ny toetran'ny fitaovana SiC izay sarotra resahina.

Amin'ny farany, ny fanodinana SiC dia dingana miandalana amin'ny fampihenana ny fiolahana sy ny haratsian-tarehy mba hanatsarana ny kalitaon'ny ety ivelany, izay tena ilaina ny fanaraha-maso ny fisaka sy ny haratsian-tarehy mandritra ny dingana tsirairay.

Teknolojia fanodinana

Mandritra ny dingana fikosoham-bary, dia ampiasaina ny "slumber" diamondra misy habe samihafa mba hikosoham-bary araka izay ilaina. Arahin'ny fanosorana izany, amin'ny fampiasana teknika fanosorana mekanika sy simika (CMP) mba hamokarana "slumber" silicon carbide (SiC) voaporitra tsy misy fahasimbana.

Aorian'ny fanadiovana, dia mandalo fizahana kalitao hentitra ireo wafer SiC amin'ny fampiasana fitaovana toy ny mikroskopia optika sy difraktometra taratra X mba hahazoana antoka fa mahafeno ny fenitra takiana ny masontsivana ara-teknika rehetra. Farany, diovina amin'ny alalan'ny akora fanadiovana manokana sy rano madio indrindra ireo wafer voadio mba hanesorana ny loto ety ambonin'ny tany. Avy eo dia maina amin'ny alalan'ny entona azota madio avo lenta sy "spin dryers" izy ireo, ka mamita ny dingana famokarana manontolo.

Taorian'ny taona maro nanaovana ezaka, dia nisy fandrosoana lehibe teo amin'ny fanodinana kristaly tokana SiC tao Shina. Ao an-toerana, kristaly tokana 4H-SiC semi-insulating 100 mm no novolavolaina tamim-pahombiazana, ary azo amboarina amin'ny andiany maromaro izao ny kristaly tokana 4H-SiC sy 6H-SiC karazana-n. Efa namorona kristaly tokana SiC 150 mm ireo orinasa toa an'i TankeBlue sy TYST.

Raha ny momba ny teknolojia fanodinana wafer SiC, ireo andrim-panjakana eto an-toerana dia efa nandinika mialoha ny fepetra sy ny fomba fiasa amin'ny fanapahana, fikosoham-bary ary fanadiovana kristaly. Afaka mamokatra santionany izay mahafeno ny fepetra takiana amin'ny fanamboarana fitaovana izy ireo. Na izany aza, raha ampitahaina amin'ny fenitra iraisam-pirenena, ny kalitaon'ny fanodinana ny velaran'ny wafer eto an-toerana dia mbola taraiky be. Misy olana maromaro:

Voaaro tsara ary tsy mora idirana ireo teoria sy teknolojia fanodinana SiC iraisam-pirenena.

Misy ny tsy fahampian'ny fikarohana ara-teoria sy fanohanana ho an'ny fanatsarana sy ny fanatsarana ny dingana.

Lafo ny vidin'ny fanafarana fitaovana sy singa avy any ivelany.

Mbola mampiseho elanelana lehibe raha oharina amin'ny fikarohana iraisam-pirenena ny fikarohana anatiny momba ny famolavolana fitaovana, ny fahamarinan'ny fanodinana ary ny akora.

Amin'izao fotoana izao, ny ankamaroan'ny fitaovana avo lenta ampiasaina any Shina dia avy any ivelany. Mila fanatsarana bebe kokoa ihany koa ny fitaovana sy ny fomba fitsapana.

Miaraka amin'ny fivoaran'ny semiconductors taranaka fahatelo, mitombo hatrany ny savaivon'ny substrates kristaly tokana SiC, miaraka amin'ny fepetra takiana ambony kokoa amin'ny kalitaon'ny fanodinana ety ambonin'ny tany. Ny teknolojia fanodinana wafer dia lasa iray amin'ireo dingana sarotra indrindra ara-teknika aorian'ny fitomboan'ny kristaly tokana SiC.

Mba handaminana ireo fanamby efa misy amin'ny fanodinana, dia tena ilaina ny mandalina bebe kokoa ireo fomba fiasa tafiditra amin'ny fanapahana, fikosoham-bary ary fanadiovana, ary mikaroka fomba sy lalana mety amin'ny fanamboarana takelaka SiC. Mandritra izany fotoana izany, ilaina ny mianatra avy amin'ny teknolojia fanodinana iraisam-pirenena mandroso ary mampiasa teknika sy fitaovana fanodinana tena tsara mba hamokarana substrates avo lenta.

Rehefa mitombo ny haben'ny "wafer" dia mitombo ihany koa ny fahasarotan'ny fitomboana sy ny fanodinana kristaly. Na izany aza, mihatsara be ny fahombiazan'ny famokarana fitaovana manaraka, ary mihena ny vidin'ny singa tsirairay. Amin'izao fotoana izao, ireo mpamatsy "wafer" SiC lehibe indrindra manerantany dia manolotra vokatra manomboka amin'ny 4 santimetatra ka hatramin'ny 6 santimetatra ny savaivony. Ireo orinasa lehibe toa ny Cree sy II-VI dia efa nanomboka nikasa ny hampivelatra ny tsipika famokarana "wafer" SiC 8 santimetatra.