Ny sata ankehitriny sy ny fironana amin'ny SiC Wafer Processing Technology

Amin'ny maha fitaovana substrate semiconductor andiany fahatelo,silisiôna karbida (SiC)Ny kristaly tokana dia manana fanantenana fampiharana malalaka amin'ny famokarana fitaovana elektronika avo lenta sy avo lenta. Ny teknolojia fanodinana ny SiC dia mitana anjara toerana lehibe amin'ny famokarana fitaovana substrate avo lenta. Ity lahatsoratra ity dia mampahafantatra ny toetry ny fikarohana amin'izao fotoana izao momba ny teknolojia fanodinana SiC na any Shina na any ivelany, mamakafaka sy mampitaha ny fomba fiasa amin'ny fanapahana, fikosoham-bary ary fikosoham-bary, ary koa ny fironana amin'ny fisaka sy ny hamafin'ny tany. Izy io koa dia manondro ireo fanamby efa misy amin'ny fanodinana wafer SiC ary miresaka momba ny toromarika momba ny fampandrosoana ho avy.

Silicon carbide (SiC)Ny wafers dia fitaovana fototra manan-danja ho an'ny fitaovana semiconductor andiany fahatelo ary manana lanjany lehibe sy mety ho tsena amin'ny sehatra toy ny microelectronics, elektronika herinaratra ary jiro semiconductor. Noho ny hamafin'ny avo dia avo sy ny fahamarinan-toerana simika nySiC kristaly tokana, ny fomba fanodinana semiconductor nentim-paharazana dia tsy mety amin'ny machining azy ireo. Na dia orinasa iraisam-pirenena maro aza no nanao fikarohana lalina momba ny fanodinana ara-teknika ny kristaly tokana SiC, ny teknolojia mifandraika dia tazonina ho tsiambaratelo.

Tao anatin'ny taona vitsivitsy, Shina dia nampitombo ny ezaka amin'ny fampandrosoana ny SiC tokana kristaly fitaovana sy ny fitaovana. Na izany aza, ny fandrosoan'ny teknolojia fitaovana SiC ao amin'ny firenena amin'izao fotoana izao dia voafehin'ny famerana ny teknolojia fanodinana sy ny kalitaon'ny wafer. Noho izany, tena ilaina ho an'i Shina ny manatsara ny fahaiza-manaon'ny SiC hanatsarana ny kalitaon'ny substrate kristaly tokana SiC ary hahatratra ny fampiharana azo ampiharina sy ny famokarana faobe.

Ny dingana lehibe amin'ny fanodinana dia ahitana: fanapahana → fikosoham-bary → fikosoham-bary → fikosoham-bary → fikosoham-bary (polising mekanika) → fikosoham-bary tsara (fikoriana simika simika, CMP) → fisafoana.

Fanapahana ny kristaly tokana SiC

Amin'ny fanodinana nySiC kristaly tokana, ny fanapahana no dingana voalohany sy tena manakiana. Ny tsipìka, ny fikosoham-bary ary ny fiovaovan'ny hateviny (TTV) vokatry ny dingan'ny fanapahana dia mamaritra ny kalitao sy ny fahombiazan'ny asa fikosoham-bary sy fanosihosena manaraka.

Ny fitaovana fanapahana dia azo sokajiana araka ny endriny amin'ny tsofa diamondra anatiny (ID), tsofa ivelany (OD), tsofa bandy, ary tsofa tariby. Ny tsofa tariby kosa dia azo sokajiana araka ny karazana fihetseny ho rafitra tariby mifamadika sy miondrika (tsy misy farany). Miorina amin'ny fanapahana mekanika ny abrasive, tariby tsofa slicing teknika azo zaraina ho roa karazana: maimaim-poana abrasive tariby sawing sy raikitra abrasive diamondra tariby sawing.

1.1 Fomba fanapahana nentim-paharazana

Ny halalin'ny savaivony ivelany (OD) dia voafetra amin'ny savaivony ny lelany. Mandritra ny dingan'ny fanapahana dia mora vibration sy fivilian-dàlana ny lelany, ka miteraka tabataba avo sy henjana mahantra. Ny savaivony anatiny (ID) dia mampiasa abrasive diamondra eo amin'ny manodidina ny lelany ho toy ny sisiny. Ireo lelany ireo dia mety ho manify toy ny 0,2 mm. Mandritra ny fitetika dia mihodina amin'ny hafainganam-pandeha avo ny lelan'ny ID raha ny fitaovana hotapahana kosa dia mihetsika amin'ny radiala mifanandrify amin'ny ivon'ny lelany, ka mahatratra ny fitetezana amin'ny alalan'ity fihetsika ity.

Ny tsofa diamondra dia mitaky fiatoana sy fihodinana matetika, ary ambany dia ambany ny hafainganam-pandehan'ny fanapahana — matetika tsy mihoatra ny 2 m/s. Mijaly ihany koa izy ireo noho ny fitafy mekanika lehibe sy ny vidin'ny fikojakojana. Noho ny sakan'ny lelan'ny tsofa dia tsy mety ho kely loatra ny radius fanapahana, ary tsy azo atao ny manapaka maromaro. Ireo fitaovam-pandrefesana nentim-paharazana ireo dia voafetra amin'ny hamafin'ny fotony ary tsy afaka manao fanapahana miolikolika na manana taratra fihodinana voafetra. Tsy mahavita manapaka mahitsy fotsiny izy ireo, mamokatra kerf midadasika, manana taham-pamokarana ambany, ka tsy mety amin'ny fanapahana.kristaly SiC.

1.2 Fanapahana Wire Multi-Wire maimaim-poana

Ny teknika fanetehana tsofa tsofa maimaim-poana dia mampiasa ny fihetsehan'ny tariby haingana mba hitondrana slurry ao anaty kerf, ahafahana manala akora. Izy io no voalohany indrindra mampiasa rafitra reciprocating ary amin'izao fotoana izao dia fomba matotra sy be mpampiasa amin'ny fanapahana multi-wafer mahomby amin'ny silisiôma kristaly tokana. Na izany aza, ny fampiharana azy amin'ny fanapahana SiC dia tsy dia nodinihina loatra.

Ny tsofa tariby abrasive maimaim-poana dia afaka manodina ny wafer miaraka amin'ny hateviny latsaky ny 300 μm. Manolotra fatiantoka ambany izy ireo, mahalana miteraka fikorontanana, ary miteraka kalitao tsara tarehy. Na izany aza, noho ny mekanika fanesorana ara-materialy-mifototra amin'ny fihodinkodinana sy ny fidiran'ny abrasives-dia mihamitombo ny adin-tsaina sisa tavela, ny microcracks, ary ny sosona manimba lalindalina kokoa ny endrik'ilay wafer. Izany dia mitarika ho amin'ny wafer warping, manasarotra ny fanaraha-maso ny fahamarinan'ny mombamomba ny ety ivelany, ary mampitombo ny enta-mavesatra amin'ny dingana fanodinana manaraka.

Ny fahombiazan'ny fanapahana dia misy fiantraikany be amin'ny slurry; dia ilaina ny mitazona ny maranitra ny abrasives sy ny fifantohana ny slurry. Lafo be ny fitsaboana sy ny fanodinana slurry. Rehefa manapaka ingot lehibe, abrasives dia sarotra ny miditra lalina sy lava kerfs. Eo ambanin'ny haben'ny varimbazaha abrasive mitovy, ny fahaverezan'ny kerf dia lehibe kokoa noho ny an'ny tsofa tariby raikitra.

1.3 Varavaran'ny diamondra abrasive raikitra fanapahana tariby maro

Ny tsofa tariby diamondra abrasive dia mazàna atao amin'ny alàlan'ny fametahana poti- diamondra eo amin'ny substrate tariby vy amin'ny alàlan'ny electroplating, sintering, na fomba famatorana resin. Ny tsofa tariby diamondra vita amin'ny electroplated dia manome tombony toy ny kerf tery kokoa, ny kalitaon'ny silaka tsara kokoa, ny fahaiza-manao ambony kokoa, ny fandotoana ambany kokoa, ary ny fahafahana manapaka fitaovana avo lenta.

Ny tariby diamondra reciprocating electroplated tsofa no fomba be mpampiasa indrindra amin'ny fanapahana SiC. Ny sary 1 (tsy aseho eto) dia mampiseho ny fisakatry ny sisin-tany amin'ny siC wafers tapaka amin'ny fampiasana ity teknika ity. Rehefa mandroso ny fanapahana, dia mihamitombo ny fikorontanan'ny wafer. Izany dia satria mitombo ny faritra mifandray amin'ny tariby sy ny fitaovana rehefa midina ny tariby, mampitombo ny fanoherana sy ny fihovitrovitra tariby. Rehefa tonga amin'ny savaivony ambony indrindra amin'ny wafer ny tariby, dia eo amin'ny fara tampony ny fihovitrovitra, ka miteraka fiadiana ambony indrindra.

Amin'ny dingana farany amin'ny fanapahana, noho ny fizotry ny tariby, ny hetsika stable-speed, ny fihenam-bidy, ny fijanonana ary ny fiverenana, miaraka amin'ny fahasarotana amin'ny fanesorana ny potipoti-javatra miaraka amin'ny coolant, dia miharatsy ny kalitaon'ny wafer. Ny fiverenan'ny tariby sy ny fiovaovan'ny hafainganam-pandeha, ary koa ny poti- diamondra lehibe eo amin'ny tariby, no antony voalohany mahatonga ny fikorotanana.

1.4 Teknolojia fisarahana mangatsiaka

Ny fisarahana mangatsiaka amin'ny kristaly tokana SiC dia dingana vaovao eo amin'ny sehatry ny fanodinana fitaovana semiconductor andiany fahatelo. Tao anatin'ny taona vitsivitsy izay, nisarika ny sain'ny maro izy io noho ny tombony miavaka amin'ny fanatsarana ny vokatra sy ny fampihenana ny fatiantoka ara-materialy. Ny teknôlôjia dia azo dinihina amin'ny lafiny telo: ny fitsipiky ny asa, ny fizotran'ny dingana ary ny tombony fototra.

Famaritana ny orientation kristaly sy ny fikosoham-bary ivelany: Alohan'ny fanodinana dia tsy maintsy faritana ny orientation kristaly ny ingot SiC. Ny ingot dia amboarina ho rafitra cylindrical (antsoina matetika hoe SiC puck) amin'ny alàlan'ny fikosoham-bary ivelany. Ity dingana ity dia mametraka ny fototra ho an'ny fanapahana tari-dalana manaraka sy fitetika.

Fanapahan-tariby marobe: Ity fomba ity dia mampiasa poti-javatra abrasive miaraka amin'ny tariby manapaka mba hanapahana ny ingot cylindrical. Na izany aza, dia mijaly noho ny fahaverezan'ny kerf lehibe sy ny olana unevenness ambonin'ny.

Teknolojian'ny fanapahana tamin'ny laser: Ny laser dia ampiasaina mba hamoronana sosona ovaina ao anatin'ny kristaly, izay ahafahana misaraka ireo silaka manify. Ity fomba fiasa ity dia mampihena ny fatiantoka ara-materialy ary manatsara ny fahombiazan'ny fanodinana, ka mahatonga azy io ho tari-dalana vaovao mampanantena ho an'ny fanapahana wafer SiC.

Manapa-kevitra ny fomba Optimization

Fixed Abrasive Multi-Wire Cutting: Ity no teknolojia mahazatra amin'izao fotoana izao, mifanentana tsara amin'ny toetran'ny hamafin'ny SiC.

Fikirakirana herinaratra elektrika (EDM) sy Teknolojia fanasarahana mangatsiaka: Ireo fomba ireo dia manome vahaolana samihafa mifanaraka amin'ny fepetra manokana.

Fizotry ny Polisy: Tena ilaina ny mampifandanja ny tahan'ny fanesorana akora sy ny fahasimbana ambonin'ny tany. Ny fametahana mekanika simika (CMP) dia ampiasaina hanatsarana ny fitoviana amin'ny tany.

Fanaraha-maso amin'ny fotoana tena izy: Ampidirina ny teknolojia fanaraha-maso an-tserasera mba hanaraha-maso ny hamafin'ny tany amin'ny fotoana tena izy.

Laser Slicing: Ity teknika ity dia mampihena ny fahaverezan'ny kerf ary manafoana ny fizotran'ny fanodinana, na dia mbola sarotra aza ny faritra voakasik'izany.

Hybrid Processing Technologies: Ny fampifangaroana ny fomba mekanika sy simika dia manatsara ny fahombiazan'ny fanodinana.

Ity teknolojia ity dia efa nahavita fampiharana indostrialy. Infineon, ohatra, dia nahazo SILTECTRA ary manana patanty fototra manohana ny famokarana faobe ny wafers 8-inch. Any Shina, ny orinasa toa an'i Delong Laser dia nahavita vokatra 30 wafers isaky ny ingot ho an'ny fanodinana wafer 6-inch, mampiseho fanatsarana 40% amin'ny fomba nentim-paharazana.

Satria mihamitombo ny famokarana fitaovana an-trano, ity teknolojia ity dia antenaina ho lasa vahaolana mahazatra amin'ny fanodinana substrate SiC. Miaraka amin'ny fitomboan'ny savaivony ny fitaovana semiconductor, ny fomba fanapahana nentim-paharazana dia lasa lany andro. Anisan'ireo safidy amin'izao fotoana izao, ny reciprocating diamondra tariby nahita teknolojia dia mampiseho ny fampanantenana indrindra fampiharana prospects. Ny fanapahana laser, amin'ny maha teknika vao misondrotra, dia manome tombony lehibe ary antenaina ho lasa fomba fanapahana voalohany amin'ny ho avy.

2,SiC Single Crystal Grinding

Amin'ny maha solontenan'ny semiconductor andiany fahatelo, silisiôma carbide (SiC) dia manome tombony lehibe noho ny elanelana midadasika, ny sehatry ny herinaratra avo lenta, ny hafainganam-pandehan'ny elektronika saturation avo, ary ny conductivity mafana tsara. Ireo fananana ireo dia mahatonga ny SiC ho tombony manokana amin'ny fampiharana amin'ny voly avo lenta (oh: tontolo iainana 1200V). Ny teknolojia fanodinana ho an'ny substrate SiC dia ampahany fototra amin'ny fanamboarana fitaovana. Ny kalitao ambonin'ny 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 dingan'ny fikosoham-bary dia ny hanesorana ireo marika tsofa eny ambonin'ny tany sy ireo sosona manimba nateraky ny fitetezana, ary hanitsiana ny fanimbana ateraky ny fizotry ny fanapahana. Noho ny hamafin'ny SiC avo dia avo, ny fikosoham-bary dia mitaky ny fampiasana abrasive mafy toy ny boron carbide na diamondra. Ny fikosoham-bary mahazatra dia matetika mizara ho fikosoham-bary sy fikosoham-bary.

2.1 Fikosoham-bary mafonja sy tsara

Ny fikosoham-bary dia azo sokajiana araka ny haben'ny sombin-javatra abrasive:

Fikosoham-bary: Mampiasa abrasive lehibe kokoa hanesorana ny marika tsofa sy ny sosona manimba nateraky ny fitetika, hanatsarana ny fahombiazan'ny fanodinana.

Fikosoham-bary: Mampiasa abrasive tsara kokoa hanesorana ny sosona simba tavela amin'ny fikosoham-bary, hampihenana ny hamafin'ny tany ary hanatsara ny kalitaon'ny tany.

Maro amin'ireo mpanamboatra substrate SiC an-trano no mampiasa dingana famokarana lehibe. Ny fomba mahazatra dia ny fikosoham-bary roa sosona amin'ny fampiasana takelaka vy sy slurry diamondra monocrystalline. Ity dingana ity dia manala amin'ny fomba mahomby ny sosona simba tavela amin'ny tsofa tariby, manitsy ny endriky ny wafer, ary mampihena ny TTV (Total Thickness Variation), Bow ary Warp. Ny tahan'ny fanesorana ara-nofo dia maharitra, matetika mahatratra 0.8-1.2 μm / min. Na izany aza, ny endrik'ilay wafer aterak'izany dia matte miaraka amin'ny haratsiana avo lenta - matetika eo amin'ny 50 nm - izay mitaky fitakiana ambony kokoa amin'ny dingana fanosihosena manaraka.

2.2 Fikosoham-bary tokana

Ny fikosoham-bary amin'ny lafiny iray ihany amin'ny lafiny iray amin'ny wafer amin'ny fotoana iray. Mandritra io dingana io, ny wafer dia apetaka amin'ny takelaka vy. Amin'ny fanerena ampiharina, ny substrate dia mandalo kely deformation, ary ny ambony ambonin'ny fisaka. Aorian'ny fikosoham-bary dia atsofohy ny ambany. Rehefa esorina ny fanerena, dia mirona hiverina amin'ny endriny tany am-boalohany ny ambonin'ny tany, izay misy fiantraikany amin'ny faritra ambany efa voaloto ihany koa — ka mahatonga ny andaniny roa hivadika sy hiharatsy.

Ankoatr'izay, ny takelaka fikosoham-bary dia mety ho miondrika ao anatin'ny fotoana fohy, ka mahatonga ny wafer ho lasa convex. Mba hitazonana ny fisaka amin'ny takelaka dia ilaina ny fitafy matetika. Noho ny fahaiza-manao ambany sy ny tsy fahampian'ny wafer flatness, ny fitotoana tokana dia tsy mety amin'ny famokarana faobe.

Amin'ny ankapobeny, kodiaran'ny #8000 no ampiasaina amin'ny fikosoham-bary. Any Japon, ity dingana ity dia somary matotra ary mampiasa kodiaran'ny #30000 aza. Izany dia mamela ny hamafin'ny etỳ ambonin'ny ovy voahodina ho any ambanin'ny 2 nm, ka mahatonga ny wafer ho vonona amin'ny farany CMP (Chemical Mechanical Polishing) tsy misy fanodinana fanampiny.

2.3 Teknolojian'ny fanivanana lafiny tokana

Diamond Single-Sided Thinning Technology dia fomba vaovao amin'ny fitotoana lafiny tokana. Araka ny asehon'ny sary 5 (tsy aseho eto), ny dingana dia mampiasa takelaka fikosoham-bary misy diamondra. Ny wafer dia raikitra amin'ny alàlan'ny vacuum adsorption, fa ny wafer sy ny kodiaran'ny diamondra dia mihodina miaraka. Mikisaka midina miandalana ny kodiarana fikosoham-bary mba hanesorana ny wafer amin'ny hatevin'ny kendrena. Rehefa vita ny lafiny iray, dia avadika ny wafer mba hikarakarana ny ilany iray.

Aorian'ny fanivanana, ny wafer 100 mm dia afaka mahatratra:

Bow <5 μm

TTV < 2 μm

Habetsan'ny ambonin'ny < 1 nm

Ity fomba fanodinana wafer tokana ity dia manome fitoniana avo lenta, tsy miovaova tsara, ary avo lenta ny fanesorana fitaovana. Raha ampitahaina amin'ny fikosoham-bary mahazatra, ity teknika ity dia manatsara ny fahombiazan'ny fikosoham-bary mihoatra ny 50%.

2.4 Fikosoham-bary roa sosona

Ny fikosoham-bary roa sosona dia mampiasa lovia fikosoham-bary ambony sy ambany mba hitotoana ny andaniny roa amin'ny substrate, hiantohana ny kalitaon'ny ety amin'ny lafiny roa.

Mandritra ny dingana, ny takelaka fikosoham-bary voalohany dia mampihatra tsindry amin'ny teboka avo indrindra amin'ny workpiece, ka miteraka fikorontanana sy fanesorana tsikelikely amin'ireo teboka ireo. Rehefa miorim-paka ny toerana avo dia mihamitombo tsikelikely ny tsindry eo amin'ny substrate, ka miteraka fiovana tsy tapaka manerana ny tany manontolo. Izany dia ahafahan'ny tany ambony sy ambany ho voatoto tsara. Rehefa vita ny fikosoham-bary ary avoaka ny tsindry, dia miverina amin'ny laoniny ny ampahany tsirairay amin'ny substrate noho ny tsindry mitovy niainany. Izany dia mitarika ho amin'ny warping faran'izay kely sy fisaka tsara.

Miankina amin'ny haben'ny poti-tsigara ny habetsan'ny ety ambonin'ny wafer aorian'ny fitotoana — ny potikely kely kokoa dia manome lanja kokoa. Rehefa mampiasa abrasives 5 μm ho an'ny fikosoham-bary roa sosona, dia azo fehezina ao anatin'ny 5 μm ny fisaka sy ny hateviny. Ny fandrefesana Atomic Force Microscopy (AFM) dia mampiseho ny hamafin'ny ety (Rq) eo amin'ny 100 nm, miaraka amin'ny lavaka fikosoham-bary hatramin'ny 380 nm lalina ary marika tsipika hita maso vokatry ny hetsika abrasive.

Ny fomba mandroso kokoa dia ny fikosoham-bary roa sosona amin'ny alàlan'ny pads polyurethane foam miaraka amin'ny slurry diamondra polycrystalline. Ity dingana ity dia mamokatra wafer miaraka amin'ny hamafin'ny tany ambany dia ambany, mahatratra Ra <3 nm, izay tena mahasoa ho an'ny fanosorana ny substrate SiC manaraka.

Na izany aza, mbola olana tsy voavaha ny scratching surface. Fanampin'izany, ny diamondra polycrystalline ampiasaina amin'ity dingana ity dia novokarina tamin'ny alàlan'ny synthesis mipoaka, izay sarotra ara-teknika, mamokatra be dia be ary lafo be.

Polisy ny SiC tokana kristaly

Mba hahazoana endrika voapoizina avo lenta amin'ny wafers silisiôma karbida (SiC), ny fanosehana dia tsy maintsy manala tanteraka ny lavaka fikosoham-bary sy ny fihodinana amin'ny haavon'ny nanometer. Ny tanjona dia ny hamokatra faritra malama sy tsy misy kilema tsy misy loto na fahasimbana, tsy misy fahasimbana ambanin'ny tany, ary tsy misy adin-tsaina sisa tavela.

3.1 Fanafody mekanika sy CMP an'ny SiC Wafers

Taorian'ny fitomboan'ny ingot kristaly tokana SiC, ny kilema amin'ny tany dia manakana azy tsy hampiasa mivantana amin'ny fitomboan'ny epitaxial. Noho izany, ilaina ny fanodinana fanampiny. Ny ingot dia amboarina amin'ny endrika cylindrical mahazatra amin'ny alàlan'ny fihodinana, avy eo tetehina ho ovy amin'ny alàlan'ny fanapahana tariby, arahin'ny fanamarinana orientation kristaly. Ny poloney dia dingana lehibe amin'ny fanatsarana ny kalitaon'ny wafer, ny fiatrehana ny mety ho fahasimbana amin'ny tany vokatry ny tsy fahampian'ny fitomboan'ny kristaly sy ny dingana fanodinana teo aloha.

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

Fikosana mekanika: Tsotra nefa mamela rangotra; mety amin'ny famolahana voalohany.

Fikosehana mekanika simika (CMP): Manala ny ratra amin'ny alàlan'ny etsa simika; mety amin'ny famolahana mazava tsara.

Etching hydrogène: Mitaky fitaovana be pitsiny, fampiasa matetika amin'ny fizotran'ny HTCVD.

Polisy manampy amin'ny plasma: Sarotra ary zara raha ampiasaina.

Ny fakosana mekanika fotsiny dia matetika miteraka ratra, fa ny famolahana simika ihany dia mety hitarika ho amin'ny etching tsy mitovy. CMP dia manambatra ny tombontsoa roa ary manolotra vahaolana mahomby sy mahomby.

Fitsipika fiasana CMP

Ny CMP dia miasa amin'ny alàlan'ny fanodinkodinana ny wafer amin'ny tsindry napetraka amin'ny pad poloney mihodina. Ity hetsika mifandraika ity, miaraka amin'ny abrasion mekanika avy amin'ny abrasives nano-habe ao amin'ny slurry sy ny hetsika simika ataon'ny reactive agents, dia mahatratra ny planarization ambonin'ny tany.

Fitaovana fototra ampiasaina:

slurry fanosotra: misy abrasives sy reagents simika.

Pad poloney: Mihena mandritra ny fampiasana, mampihena ny haben'ny mason-koditra sy ny fahombiazan'ny fandefasana slurry. Ny fiakanjo tsy tapaka, amin'ny ankapobeny amin'ny fampiasana diamondra, dia ilaina mba hamerenana ny harato.

Fomba mahazatra CMP

Abrasive: slurry diamondra 0,5 μm

Habetsan'ny velarantany kendrena: ~0.7 nm

Polisy mekanika simika:

Fitaovana fametahana: Polisy tokana AP-810

Fanerena: 200 g/cm²

Vidin'ny takelaka: 50 rpm

Hafainganam-pitaterana seramika: 38 rpm

Famoronana slurry:

SiO₂ (30 wt%, pH = 10,15)

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

Amboary ny pH amin'ny 8,5 amin'ny fampiasana 5 wt% KOH sy 1 wt% HNO₃

Ny tahan'ny fikorianan'ny slurry: 3 L/min, recirculated

Ity dingana ity dia manatsara amin'ny fomba mahomby ny kalitaon'ny wafer SiC ary mahafeno ny fepetra takian'ny dingana midina.

Fanamby ara-teknika amin'ny famolahana mekanika

SiC, amin'ny maha semiconductor bandgap midadasika, dia manana anjara toerana lehibe amin'ny indostrian'ny elektronika. Miaraka amin'ny fananana ara-batana sy simika tena tsara, ny kristaly tokana SiC dia mety amin'ny tontolo faran'izay henjana, toy ny mari-pana ambony, matetika, hery avo ary fanoherana taratra. Na izany aza, ny toetrany mafy sy mora vaky dia miteraka fanamby lehibe amin'ny fikosoham-bary sy ny famolahana.

Satria ireo mpamokatra lehibe eran-tany dia niova avy amin'ny 6-inch ho 8-inch wafers, dia nanjary nisongadina kokoa ny olana toy ny fikorotanana sy ny fahasimban'ny wafer mandritra ny fanodinana, izay misy fiantraikany lehibe amin'ny vokatra. Ny famahana ny fanamby ara-teknika amin'ny substrate SiC 8-inch dia mari-pamantarana lehibe ho an'ny fandrosoan'ny indostria.

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

Ilaina ny fanamafisam-peo Wafer mba hampitomboana ny vokatra chip isaky ny andiany, hampihenana ny fatiantoka amin'ny sisiny, ary hampihenana ny vidin'ny famokarana—indrindra fa noho ny fitomboan'ny fangatahana amin'ny fiara elektrika.

Na dia efa matotra aza ny fitomboan'ny kristaly tokana SiC 8-inch, dia mbola miatrika bottleneck ny fizotran'ny lamosina toy ny fikosoham-bary sy ny famolahana, ka miteraka vokatra kely (40-50%) ihany.

Ny wafers lehibe kokoa dia miaina fitsinjarana tsindry sarotra kokoa, mampitombo ny fahasarotan'ny fitantanana ny adin-tsaina sy ny tsy fitoviana amin'ny vokatra.

Na dia manakaiky ny hatevin'ny wafer 8-inch aza ny hatevin'ny wafer 6-inch, dia mora simba izy ireo mandritra ny fikarakarana noho ny adin-tsaina sy ny fikorontanana.

Mba hampihenana ny adin-tsaina mifandray amin'ny fanapahana, warpage ary famoretana, ny fanapahana tamin'ny laser dia mihamaro hatrany. Kanefa:

Ny laser lava lava dia miteraka fahasimbana amin'ny hafanana.

Ny laser fohy amin'ny halavan'ny onjam-peo dia miteraka potipoti-javatra mavesatra ary manalefaka ny sosona fahasimbana, mampitombo ny fahasarotan'ny polishing.

Fizotry ny asa fanosihosena mekanika ho an'ny SiC

Ny fizotry ny dingana ankapobeny dia ahitana:

fanapahana orientation

Fikosoham-bary

Fitotoana tsara

Polisy mekanika

Chemical Mechanical Polishing (CMP) ho dingana farany

Zava-dehibe ny fisafidianana ny fomba CMP, ny famolavolana lalana ary ny fanatsarana ny masontsivana. Amin'ny famokarana semiconductor, CMP no dingana voafaritra amin'ny famokarana wafers SiC miaraka amin'ny surface malefaka, tsy misy kilema ary tsy misy fahasimbana, izay tena ilaina amin'ny fitomboan'ny epitaxial avo lenta.

(a) Esory ny ingot SiC avy amin'ny fako;

(b) Manaova endrika voalohany amin'ny fampiasana fanosehana savaivony ivelany;

(c) Famaritana ny orientation kristaly amin'ny alàlan'ny alignment flats na notches;

(d) Tetehina ho ovy manify ny ingot amin'ny fampiasana tsofa tariby maro;

(e) Mahazoa fikosoham-bary mitovitovy amin'ny fitaratra amin'ny alàlan'ny fikosoham-bary sy fikosoham-bary.

Rehefa vita ny dingana fanodinana dia matetika manjavozavo ny sisiny ivelany amin'ny wafer SiC, izay mampitombo ny mety hikorontana mandritra ny fikarakarana na fampiasana. Mba hisorohana ny fragility toy izany dia ilaina ny fikosoham-bary.

Ho fanampin'ny fizotran'ny fanosihosena nentim-paharazana, ny fomba fiasa vaovao amin'ny fanomanana ny wafers SiC dia misy ny teknolojia famatorana. Ity fomba ity dia ahafahana manamboatra wafer amin'ny famatorana sosona kristaly tokana SiC manify amin'ny substrate heterogène (subtrate manohana).

Ny sary 3 dia mampiseho ny fizotran'ny dingana:

Voalohany, misy sosona delamination miforona amin'ny halaliny voafaritra eo amin'ny tontolon'ny kristaly tokana SiC amin'ny alàlan'ny implantation ion hydrogen na teknika mitovy amin'izany. Ny kristaly tokana SiC voahodina dia mifamatotra amin'ny substrate mpanohana fisaka ary iharan'ny tsindry sy ny hafanana. Izany dia mamela ny famindrana mahomby sy ny fisarahana ny sosona kristaly tokana SiC eo amin'ny substrate mpanohana.

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

Noho ny hamafin'ny avo sy ny fahamarinan-toerana simika ny SiC-izay mahatohitra ny fanehoan-kevitra amin'ny mari-pana ao amin'ny efitrano-ny fanosotra mekanika dia ilaina mba hanesorana lavaka fikosoham-bary tsara, hampihenana ny fahasimban'ny ambonin'ny, hanafoana ny scratches, pitting, ary ny hoditra voasary makirana kilema, ambany roughness ambonin'ny, hanatsarana fisaka, ary hanatsarana ny kalitaon'ny ambonin'ny.

Mba hahazoana ny tany voapoizina avo lenta dia ilaina ny:

Ahitsio ireo karazana abrasive,

Ahena ny haben'ny potikely,

Optimize ny process parameters,

Mifidiana fitaovana sy pads amin'ny hamafin'ny sahaza.

Ny sary 7 dia mampiseho fa ny famolahana amin'ny lafiny roa miaraka amin'ny abrasive 1 μm dia afaka mifehy ny fiovaovan'ny fisaka sy ny hateviny ao anatin'ny 10 μm, ary mampihena ny hamafin'ny tany ho 0,25 nm.

3.2 Fanafody mekanika simika (CMP)

Chemical Mechanical Polishing (CMP) dia manambatra ny abrasion ultrafine particle miaraka amin'ny etching chimique mba hamoronana endrika malefaka sy planar amin'ny akora amboarina. Ny fitsipika fototra dia:

Misy fanehoan-kevitra simika eo anelanelan'ny slurry fanosotra sy ny tampon'ny wafer, mamorona sosona malefaka.

Ny fikorontanana eo amin'ny poti-javatra abrasive sy ny sosona malefaka dia manala ny fitaovana.

Tombontsoa CMP:

Mandresy ny tsy fahampian'ny famolahana mekanika na simika,

Manatontosa planarization manerantany sy eo an-toerana,

Mamokatra gorodona manana fisaka avo sy ambany henjana,

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

Amin'ny antsipiriany:

Ny wafer dia mihetsika amin'ny pad polishing amin'ny tsindry.

Mandray anjara amin'ny fanetezana, manalefaka ny fatoran'ny covalent Si-C ary manatsara ny fanesorana akora ny abrasives amin'ny mizana nanometer (ohatra, SiO₂) ao amin'ny slurry.

Karazana teknika CMP:

Fanafody abrasive maimaim-poana: Abrasive (oh: SiO₂) dia mihantona amin'ny slurry. Ny fanesorana ny akora dia mitranga amin'ny alàlan'ny abrasion amin'ny vatana telo (wafer-pad-abrasive). Ny haben'ny abrasive (matetika 60-200 nm), pH ary ny mari-pana dia tsy maintsy fehezina tsara mba hanatsarana ny fitoviana.

Fixed Abrasive Polishing: Abrasive dia tafiditra ao amin'ny pad polishing mba hisorohana ny agglomeration-mety ho an'ny fanodinana avo lenta.

Fanadiovana aorian'ny fanosihosena:

Ny wafer voapoizina dia mandalo:

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

DI rano fanadiovana, ary

Fanamainana azota mafana

mba hampihenana ny loto ambonin'ny.

Ny kalitaon'ny Surface & Performance

Ny hamafin'ny epitra dia azo ahena ho Ra <0.3 nm, mahafeno ny fepetra takian'ny epitaxy semiconductor.

Planarization Maneran-tany: Ny fampifangaroana ny fanalefahana simika sy ny fanesorana mekanika dia mampihena ny scratches sy ny etching uneven, mihoatra ny fomba mekanika na simika madio.

Fahombiazana avo: Mety amin'ny fitaovana mafy sy marefo toa ny SiC, miaraka amin'ny tahan'ny fanesorana fitaovana mihoatra ny 200 nm / h.

Teknôlôjia fanosorana hafa mipoitra

Ho fanampin'ny CMP, dia nisy fomba hafa naroso, ao anatin'izany:

Electrochemical polishing, Catalyst-assisted polishing na etching, ary

Tribochemical polishing.

Na izany aza, ireo fomba ireo dia mbola eo amin'ny sehatry ny fikarohana ary nivoatra tsikelikely noho ny fanamby ara-materialy an'ny SiC.

Amin'ny farany, ny fanodinana SiC dia dingana miandalana amin'ny fampihenana ny ady sy ny haratsiana mba hanatsarana ny kalitaon'ny tany, izay tena zava-dehibe ny fanaraha-maso ny fisaka sy ny haratsiana mandritra ny dingana tsirairay.

Teknolojia fanodinana

Mandritra ny dingan'ny fikosoham-bary, ny slurry diamondra misy habe samihafa dia ampiasaina hanotofana ny wafer ho amin'ny fisaka sy ny hamafin'ny tany ilaina. Manaraka izany ny famolahana, amin'ny fampiasana teknika mekanika sy simika mekanika (CMP) mba hamokarana wafers silicon carbide (SiC) tsy misy fahasimbana.

Aorian'ny famolahana, ny wafers SiC dia mandalo fanaraha-maso kalitao henjana amin'ny fampiasana fitaovana toy ny mikraoskaopy optika sy ny diffractometers X-ray mba hahazoana antoka fa mifanaraka amin'ny fenitra takiana ny masontsivana ara-teknika rehetra. Farany, diovina amin'ny alalan'ny fitaovana fanadiovana manokana sy rano madio indrindra ny wafer voapoizina mba hanesorana ny loto. Avy eo izy ireo dia maina amin'ny fampiasana entona azota madio indrindra sy milina fanamainana, mamita ny dingana famokarana manontolo.

Taorian'ny ezaka nandritra ny taona maro, dia nisy fandrosoana lehibe natao tamin'ny fanodinana kristaly tokana SiC ao Shina. Ao an-trano, 100 mm doped semi-insulating 4H-SiC kristaly tokana novolavolaina, ary n-karazana 4H-SiC sy 6H-SiC kristaly tokana dia azo amboarina amin'ny andiany. Ny orinasa toa an'i TankeBlue sy TYST dia efa namolavola kristaly tokana 150 mm SiC.

Raha ny momba ny teknolojia fanodinana wafer SiC, ny andrim-panjakana ao an-toerana dia nandinika mialoha ny fepetra momba ny fizotran'ny dingana sy ny lalana ho an'ny fitetezana kristaly, fikosoham-bary ary fikosoham-bary. Izy ireo dia afaka mamokatra santionany izay mahafeno ny fepetra takiana amin'ny fanamboarana fitaovana. Na izany aza, raha ampitahaina amin'ny fenitra iraisam-pirenena, ny kalitaon'ny fanodinana eny ambonin'ny wafer ao an-toerana dia mbola tara be. Misy olana maromaro:

Ny teoria SiC iraisam-pirenena sy ny teknolojia fanodinana dia voaaro mafy ary tsy mora azo.

Tsy ampy ny fikarohana ara-teorika sy ny fanohanana ny fanatsarana sy ny fanatsarana ny dingana.

Lafo ny vidin’ny fanafarana fitaovana sy kojakoja vahiny.

Ny fikarohana ao an-toerana momba ny famolavolana fitaovana, ny fampandehanana tsara ary ny fitaovana dia mbola mampiseho banga lehibe raha oharina amin'ny sehatra iraisam-pirenena.

Amin'izao fotoana izao, ny ankamaroan'ny fitaovana avo lenta ampiasaina any Shina dia avy any ivelany. Mitaky fanatsarana bebe kokoa koa ny fitaovana fitiliana sy ny fomba fiasa.

Miaraka amin'ny fivoaran'ny semiconductor andiany fahatelo, mitombo hatrany ny savaivony ny substrate kristaly tokana SiC, miaraka amin'ny fepetra avo lenta kokoa amin'ny kalitaon'ny fanodinana. Ny teknolojia fanodinana wafer dia lasa iray amin'ireo dingana sarotra indrindra ara-teknika taorian'ny fitomboan'ny kristaly tokana SiC.

Mba hamahana ireo fanamby efa misy eo amin'ny fanodinana dia ilaina ny mandalina bebe kokoa ny fomba fiasa mifandraika amin'ny fanapahana, ny fikosoham-bary ary ny famolahana, ary ny fijerena ireo fomba fiasa sy lalana mety amin'ny famokarana wafer SiC. Mandritra izany fotoana izany, ilaina ny mianatra avy amin'ny teknolojia fanodinana iraisam-pirenena mandroso ary mampiasa teknika sy fitaovana fanodinana faran'izay tsara indrindra amin'ny famokarana substrate avo lenta.

Rehefa mitombo ny haben'ny wafer dia mitombo ihany koa ny fahasarotan'ny fitomboan'ny kristaly sy ny fanodinana. Na izany aza, ny fahombiazan'ny famokarana fitaovana ambany dia mihatsara, ary mihena ny vidin'ny fitaovana. Amin'izao fotoana izao, ny mpamatsy wafer SiC lehibe indrindra manerantany dia manolotra vokatra manomboka amin'ny 4 santimetatra ka hatramin'ny 6 santimetatra amin'ny savaivony. Ny orinasa lehibe toa an'i Cree sy II-VI dia efa nanomboka nanomana ny fampandrosoana ny tsipika famokarana wafer SiC 8-inch.