Ipo lọwọlọwọ ati Awọn aṣa ti Imọ-ẹrọ Ṣiṣeto SiC Wafer

Gẹgẹbi ohun elo sobusitireti semikondokito iran-kẹta,silikoni carbide (SiC)kirisita ẹyọkan ni awọn ifojusọna ohun elo gbooro ni iṣelọpọ ti igbohunsafẹfẹ giga-giga ati awọn ẹrọ itanna agbara giga. Imọ-ẹrọ ṣiṣe ti SiC ṣe ipa ipinnu ni iṣelọpọ awọn ohun elo sobusitireti didara ga. Nkan yii ṣafihan ipo ti iwadii lọwọlọwọ lori awọn imọ-ẹrọ iṣelọpọ SiC mejeeji ni Ilu China ati ni okeere, itupalẹ ati afiwe awọn ilana ti gige, lilọ, ati awọn ilana didan, ati awọn aṣa ni filati wafer ati aibikita dada. O tun tọka si awọn italaya ti o wa tẹlẹ ni sisẹ wafer SiC ati jiroro awọn itọsọna idagbasoke iwaju.

Silikoni carbide (SiC)wafers jẹ awọn ohun elo ipilẹ to ṣe pataki fun awọn ẹrọ semikondokito iran-kẹta ati mu pataki pataki ati agbara ọja ni awọn aaye bii microelectronics, itanna agbara, ati ina semikondokito. Nitori awọn lalailopinpin giga líle ati kemikali iduroṣinṣin tiSiC nikan kirisita, Awọn ọna ṣiṣe semikondokito ibile ko dara patapata fun ẹrọ wọn. Botilẹjẹpe ọpọlọpọ awọn ile-iṣẹ kariaye ti ṣe iwadii lọpọlọpọ lori sisẹ ibeere imọ-ẹrọ ti awọn kirisita ẹyọkan SiC, awọn imọ-ẹrọ ti o yẹ jẹ aṣiri to muna.

Ni awọn ọdun aipẹ, China ti pọ si awọn akitiyan ni idagbasoke ti SiC awọn ohun elo gara ati awọn ẹrọ. Bibẹẹkọ, ilosiwaju ti imọ-ẹrọ ẹrọ SiC ni orilẹ-ede naa lọwọlọwọ ni ihamọ nipasẹ awọn idiwọn ni awọn imọ-ẹrọ iṣelọpọ ati didara wafer. Nitorinaa, o ṣe pataki fun Ilu China lati mu awọn agbara sisẹ SiC dara si lati jẹki didara awọn sobusitireti kirisita SiC ẹyọkan ati ṣaṣeyọri ohun elo to wulo ati iṣelọpọ ibi-pupọ.

Awọn igbesẹ sisẹ akọkọ pẹlu: gige → lilọ isokuso → lilọ ti o dara → polishing ti o ni inira (polishing mechanical) → didan didan (polishing mechanical polishing, CMP) → ayewo.

Ige ti SiC Single kirisita

Ni awọn processing tiSiC nikan kirisita, Ige ni akọkọ ati ki o kan gíga lominu ni igbese. Teriba wafer, warp, ati iyatọ sisanra lapapọ (TTV) ti o waye lati ilana gige pinnu didara ati imunadoko ti lilọ atẹle ati awọn iṣẹ didan.

Awọn irinṣẹ gige le jẹ tito lẹšẹšẹ nipasẹ apẹrẹ sinu iwọn ila opin inu diamond (ID) ayùn, iwọn ila opin ode (OD) ayùn, ayùn band, ati waya ayùn. Awọn ayùn waya, leteto, le jẹ tito lẹtọ nipasẹ iru iṣipopada wọn si awọn ọna ṣiṣe atunṣe ati lupu (ailopin) awọn ọna ẹrọ waya. Da lori ẹrọ gige ti abrasive, awọn imuposi wiwọn okun waya le pin si awọn oriṣi meji: wiwa waya abrasive ọfẹ ati wiwa okun waya diamond abrasive ti o wa titi.

1.1 Ibile Ige Awọn ọna

Ijinle gige ti iwọn ila opin ode (OD) awọn ayùn jẹ opin nipasẹ iwọn ila opin ti abẹfẹlẹ naa. Lakoko ilana gige, abẹfẹlẹ naa ni itara si gbigbọn ati iyapa, ti o mu ki awọn ipele ariwo ga ati rigidity ti ko dara. Iwọn inu inu (ID) ayùn lo awọn abrasives diamond lori iyipo inu ti abẹfẹlẹ bi eti gige. Awọn abẹfẹlẹ wọnyi le jẹ tinrin bi 0.2 mm. Lakoko slicing, abẹfẹlẹ ID n yi ni iyara giga lakoko ti ohun elo lati ge n gbe ni radially ni ibatan si aarin abẹfẹlẹ, ni iyọrisi slicing nipasẹ išipopada ibatan yii.

Awọn ayùn band Diamond nilo awọn iduro loorekoore ati awọn iyipada, ati iyara gige jẹ kekere pupọ-ni deede ko kọja 2 m/s. Wọn tun jiya lati yiya ẹrọ pataki ati awọn idiyele itọju giga. Nitori iwọn ti abẹfẹlẹ ri, radius gige ko le kere ju, ati gige gige-pupọ ko ṣeeṣe. Awọn irinṣẹ wiwọn ibile wọnyi ni opin nipasẹ rigidity ti ipilẹ ati pe ko le ṣe awọn gige gige tabi ni ihamọ titan awọn rediosi. Wọn lagbara nikan ti awọn gige taara, gbejade awọn kerfs jakejado, ni oṣuwọn ikore kekere, ati nitorinaa ko yẹ fun gige.Awọn kirisita SiC.

1.2 Free Abrasive Waya ri Multi-Waya Ige

Awọn wiwun abrasive ọfẹ ti o rii ilana slicing nlo gbigbe iyara ti okun waya lati gbe slurry sinu kerf, mimu ohun elo yiyọ kuro. O ni akọkọ ti n gba eto atunṣe ati pe o jẹ ogbo lọwọlọwọ ati ọna lilo pupọ fun gige olona-wafer daradara ti ohun alumọni-orin-kanṣoṣo. Bibẹẹkọ, ohun elo rẹ ni gige SiC ko ti ni iwadi lọpọlọpọ.

Awọn ayùn waya abrasive ọfẹ le ṣe ilana wafers pẹlu sisanra ti o kere ju 300 μm. Wọn funni ni pipadanu kerf kekere, ṣọwọn fa chipping, ati abajade ni didara dada ti o dara. Bibẹẹkọ, nitori ẹrọ yiyọ ohun elo — ti o da lori yiyi ati indentation ti awọn abrasives — dada wafer duro lati ṣe idagbasoke aapọn aloku pataki, microcracks, ati awọn ipele ibajẹ jinle. Eyi nyorisi wafer warping, jẹ ki o nira lati ṣakoso deede profaili oju, ati mu ẹru pọ si lori awọn igbesẹ sisẹ atẹle.

Awọn Ige išẹ ti wa ni darale nfa nipasẹ awọn slurry; o jẹ dandan lati ṣetọju didasilẹ ti awọn abrasives ati ifọkansi ti slurry. Itọju slurry ati atunlo jẹ iye owo. Nigbati o ba ge awọn ingots ti o tobi, abrasives ni iṣoro lati wọ inu jin ati awọn kerfs gigun. Labẹ iwọn ọkà abrasive kanna, ipadanu kerf tobi ju ti awọn ayùn okun waya abrasive ti o wa titi.

1.3 Ti o wa titi Abrasive Diamond Waya Ri Olona-Waya Ige

Ti o wa titi abrasive Diamond waya ays wa ni ojo melo ṣe nipa ifibọ Diamond patikulu pẹlẹpẹlẹ a irin waya sobusitireti nipasẹ electroplating, sintering, tabi resini imora awọn ọna. Awọn wiwọn okun waya diamond electroplated nfunni awọn anfani gẹgẹbi awọn kerfs dín, didara bibẹ ti o dara julọ, ṣiṣe ti o ga julọ, idoti kekere, ati agbara lati ge awọn ohun elo lile-giga.

Iwọn okun waya diamond elekitiroplated reciprocating Lọwọlọwọ ọna ti a lo julọ fun gige SiC. olusin 1 (ko han nibi) sapejuwe awọn dada flatness ti SiC wafers ge lilo yi ilana. Bi gige ti nlọsiwaju, oju-iwe wafer pọ si. Eyi jẹ nitori agbegbe olubasọrọ laarin okun waya ati ohun elo n pọ si bi okun waya ti n lọ si isalẹ, npo resistance ati gbigbọn okun waya. Nigbati okun waya ba de opin iwọn ila opin ti o pọju, gbigbọn wa ni oke rẹ, ti o mu ki oju-iwe ogun ti o pọju.

Ni awọn ipele nigbamii ti gige, nitori okun waya ti o ngba isare, iṣipopada iyara-iduroṣinṣin, idinku, idaduro, ati iyipada, pẹlu awọn iṣoro ni yiyọ idoti pẹlu itutu, didara dada ti wafer dinku. Iyipada okun waya ati awọn iyipada iyara, bakanna bi awọn patikulu diamond nla lori okun waya, jẹ awọn idi akọkọ ti awọn nkan oju ilẹ.

1.4 Tutu Iyapa Technology

Iyapa tutu ti awọn kirisita ẹyọkan SiC jẹ ilana imotuntun ni aaye ti iṣelọpọ ohun elo semikondokito iran-kẹta. Ni awọn ọdun aipẹ, o ti fa akiyesi pataki nitori awọn anfani akiyesi rẹ ni ilọsiwaju ikore ati idinku pipadanu ohun elo. Imọ-ẹrọ le ṣe atupale lati awọn aaye mẹta: ipilẹ iṣẹ, ṣiṣan ilana, ati awọn anfani akọkọ.

Ipinnu Iṣalaye Crystal ati Lilọ Diamita Lode: Ṣaaju sisẹ, iṣalaye gara ti ingot SiC gbọdọ jẹ ipinnu. Awọn ingot ti wa ni ṣe apẹrẹ si ọna ti o ni iyipo (eyiti a npe ni SiC puck) nipasẹ lilọ kiri ni ita. Igbesẹ yii fi ipilẹ lelẹ fun gige itọsọna atẹle ati slicing.

Ige Waya Olona: Ọna yii nlo awọn patikulu abrasive ni idapo pẹlu gige awọn onirin lati ge ingot iyipo. Sibẹsibẹ, o jiya lati ipadanu kerf pataki ati awọn ọran aiṣedeede dada.

Imọ-ẹrọ Ige Lesa: A lo lesa lati ṣe fẹlẹfẹlẹ ti a ṣe atunṣe laarin gara, lati eyiti awọn ege tinrin le ya sọtọ. Ọna yii dinku ipadanu ohun elo ati mu ilọsiwaju ṣiṣe ṣiṣẹ, ṣiṣe ni itọsọna tuntun ti o ni ileri fun gige gige SiC wafer.

Imudara Ilana gige

Ti o wa titi Abrasive Multi-Wire Ige: Eyi jẹ lọwọlọwọ imọ-ẹrọ akọkọ, ti o baamu daradara fun awọn abuda lile lile ti SiC.

Ẹrọ Imudanu Itanna (EDM) ati Imọ-ẹrọ Iyapa Tutu: Awọn ọna wọnyi pese awọn solusan oniruuru ti a ṣe deede si awọn ibeere kan pato.

Ilana didan: O ṣe pataki lati dọgbadọgba oṣuwọn yiyọ ohun elo ati ibajẹ oju. Kemikali Mechanical Polishing (CMP) ti wa ni oojọ ti lati mu dada uniformity.

Abojuto Akoko-gidi: Awọn imọ-ẹrọ ayewo ori ayelujara ni a ṣe agbekalẹ lati ṣe atẹle aibikita dada ni akoko gidi.

Bibẹ lesa: Ilana yii dinku pipadanu kerf ati kikuru awọn ọna ṣiṣe kuru, botilẹjẹpe agbegbe ti o kan gbona jẹ ipenija.

Awọn Imọ-ẹrọ Ṣiṣẹpọ Arabara: Apapọ awọn ọna ẹrọ ati awọn ọna kemikali ṣe imudara ṣiṣe ṣiṣe.

Imọ-ẹrọ yii ti ṣaṣeyọri ohun elo ile-iṣẹ tẹlẹ. Infineon, fun apẹẹrẹ, ti gba SILTECTRA ati ni bayi o ni awọn itọsi mojuto ti n ṣe atilẹyin iṣelọpọ ibi-ti awọn wafers 8-inch. Ni Ilu China, awọn ile-iṣẹ bii Delong Laser ti ṣaṣeyọri iṣelọpọ iṣelọpọ ti awọn wafers 30 fun ingot fun sisẹ wafer 6-inch, ti o nsoju ilọsiwaju 40% lori awọn ọna ibile.

Bii iṣelọpọ ohun elo inu ile ni iyara, imọ-ẹrọ yii nireti lati di ojutu akọkọ fun sisẹ sobusitireti SiC. Pẹlu iwọn ila opin ti o pọ si ti awọn ohun elo semikondokito, awọn ọna gige ibile ti di ti atijo. Lara awọn aṣayan lọwọlọwọ, atunṣe okun waya diamond ti o rii imọ-ẹrọ fihan awọn ifojusọna ohun elo ti o ni ileri julọ. Ige lesa, gẹgẹbi ilana ti n yọ jade, nfunni awọn anfani pataki ati pe a nireti lati di ọna gige akọkọ ni ọjọ iwaju.

2,SiC Single Crystal Lilọ

Gẹgẹbi aṣoju ti awọn semikondokito iran-kẹta, ohun alumọni carbide (SiC) nfunni ni awọn anfani pataki nitori bandgap jakejado rẹ, aaye ina gbigbẹ giga, iyara fifẹ elekitironi itẹlọrun giga, ati adaṣe igbona to dara julọ. Awọn ohun-ini wọnyi jẹ ki SiC ṣe anfani ni pataki ni awọn ohun elo foliteji giga (fun apẹẹrẹ, awọn agbegbe 1200V). Imọ-ẹrọ ṣiṣe fun awọn sobusitireti SiC jẹ apakan ipilẹ ti iṣelọpọ ẹrọ. Didara dada ati konge ti sobusitireti taara ni ipa lori didara Layer epitaxial ati iṣẹ ti ẹrọ ikẹhin.

Idi akọkọ ti ilana lilọ ni lati yọ awọn ami ri oju dada ati awọn ipele ibajẹ ti o ṣẹlẹ lakoko slicing, ati lati ṣe atunṣe abuku ti o fa nipasẹ ilana gige. Fi fun SiC ti o ga pupọju lile, lilọ nilo lilo awọn abrasives lile gẹgẹbi boron carbide tabi diamond. Lilọ ti aṣa jẹ igbagbogbo pin si lilọ ti o nipọn ati lilọ daradara.

2.1 Isokuso ati Fine Lilọ

Lilọ le jẹ tito lẹtọ da lori iwọn patiku abrasive:

Lilọ didan: Nlo awọn abrasives nla ni akọkọ lati yọ awọn ami ri kuro ati awọn ipele ibaje ti o ṣẹlẹ lakoko slicing, imudarasi ṣiṣe ṣiṣe.

Lilọ ti o dara: Nlo awọn abrasives ti o dara julọ lati yọkuro ipele ibajẹ ti o fi silẹ nipasẹ lilọ isokuso, dinku aijẹ oju, ati imudara didara oju.

Ọpọlọpọ awọn aṣelọpọ sobusitireti SiC ti ile lo awọn ilana iṣelọpọ iwọn-nla. Ọna ti o wọpọ pẹlu lilọ ni apa meji ni lilo simẹnti irin awo ati monocrystalline diamond slurry. Ilana yii ni imunadoko yọkuro ipele ibajẹ ti o fi silẹ nipasẹ wiwa waya, ṣe atunṣe apẹrẹ wafer, ati dinku TTV (Iyatọ Sisanra Lapapọ), Teriba, ati Warp. Oṣuwọn yiyọ ohun elo jẹ iduroṣinṣin, deede de 0.8-1.2 μm/min. Bibẹẹkọ, dada wafer ti o yọrisi jẹ matte pẹlu aibikita ti o ga pupọ-ni deede ni ayika 50 nm-eyiti o fa awọn ibeere ti o ga julọ lori awọn igbesẹ didan ti o tẹle.

2.2 Nikan-apa Lilọ

Awọn ilana lilọ-nikan nikan ni ẹgbẹ kan ti wafer ni akoko kan. Lakoko ilana yii, wafer ti wa ni epo-eti lori awo irin kan. Labẹ titẹ ti a lo, sobusitireti faragba abuku diẹ, ati pe oke ti wa ni fifẹ. Lẹhin lilọ, ipele isalẹ ti wa ni ipele. Nigbati a ba yọ titẹ kuro, oke oke duro lati gba pada si apẹrẹ atilẹba rẹ, eyiti o tun ni ipa lori ilẹ ti o wa ni isalẹ ti ilẹ-ti o nfa awọn ẹgbẹ mejeeji lati yapa ati ki o dinku ni fifẹ.

Jubẹlọ, awọn lilọ awo le di concave ni kukuru akoko, nfa wafer lati di convex. Lati ṣetọju filati ti awo, wiwu loorekoore nilo. Nitori iṣẹ ṣiṣe kekere ati alapin wafer ti ko dara, lilọ-apa kan ko dara fun iṣelọpọ pupọ.

Ojo melo, # 8000 lilọ wili ti wa ni lilo fun itanran lilọ. Ni ilu Japan, ilana yii ti dagba ati paapaa lo #30000 awọn kẹkẹ didan. Eyi ngbanilaaye aibikita dada ti awọn wafers ti a ṣe ilana lati de isalẹ 2 nm, ṣiṣe awọn wafers ti o ṣetan fun CMP ikẹhin (Ṣiṣe Imọ-iṣe Kemikali) laisi sisẹ afikun.

2.3 Nikan-apa Thinning Technology

Imọ-ẹrọ Thinning Single-Sided Diamond jẹ ọna aramada ti lilọ-ẹgbẹ ẹyọkan. Gẹgẹbi a ti ṣe afihan ni olusin 5 (ko han nibi), ilana naa nlo awo lilọ ti o ni asopọ diamond. Wafer jẹ ti o wa titi nipasẹ adsorption igbale, lakoko ti mejeeji wafer ati kẹkẹ lilọ diamond yiyi ni nigbakannaa. Kẹkẹ lilọ maa n lọ si isalẹ lati tinrin wafer si sisanra ibi-afẹde kan. Lẹhin ti ẹgbẹ kan ti pari, wafer ti wa ni yiyi lati ṣe ilana apa keji.

Lẹhin tinrin, wafer 100 mm le ṣaṣeyọri:

Teriba <5 μm

TTV <2 μm

Idoju oju <1 nm

Ọna sisẹ-wafer ẹyọkan yii nfunni ni iduroṣinṣin to gaju, aitasera to dara julọ, ati oṣuwọn yiyọ ohun elo giga. Ti a ṣe afiwe si lilọ ni apa meji ti aṣa, ilana yii ṣe ilọsiwaju iṣẹ ṣiṣe lilọ nipasẹ diẹ sii ju 50%.

2.4 Double-Apa Lilọ

Lilọ-apa-meji nlo mejeeji oke ati isalẹ awo lilọ lati lọ nigbakanna awọn ẹgbẹ mejeeji ti sobusitireti, ni idaniloju didara dada ti o dara julọ ni ẹgbẹ mejeeji.

Lakoko ilana naa, awọn abọ lilọ kọkọ lo titẹ si awọn aaye ti o ga julọ ti iṣẹ ṣiṣe, nfa ibajẹ ati yiyọ ohun elo mimu ni awọn aaye yẹn. Bi awọn aaye giga ti wa ni ipele, titẹ lori sobusitireti di diẹdiẹ aṣọ ile diẹ sii, ti o yorisi ibajẹ deede ni gbogbo oju. Eyi ngbanilaaye mejeeji awọn ipele oke ati isalẹ lati wa ni ilẹ boṣeyẹ. Ni kete ti lilọ ba ti pari ati pe titẹ naa ti tu silẹ, apakan kọọkan ti sobusitireti n pada ni iṣọkan nitori titẹ dogba ti o ni iriri. Eleyi nyorisi pọọku warping ati ti o dara flatness.

Irora oju ti wafer lẹhin lilọ da lori iwọn patiku abrasive — awọn patikulu kekere ti nso awọn ipele ti o rọra. Nigbati o ba nlo awọn abrasives 5 μm fun lilọ ni apa meji, fifẹ wafer ati iyatọ sisanra le jẹ iṣakoso laarin 5 μm. Awọn wiwọn Atomic Force Maikirosipiti (AFM) ṣe afihan aibikita dada (Rq) ti iwọn 100 nm, pẹlu awọn ọfin lilọ soke si 380 nm jin ati awọn ami laini ti o han ti o ṣẹlẹ nipasẹ iṣẹ abrasive.

Ọna to ti ni ilọsiwaju diẹ sii ni pẹlu lilọ ni apa meji nipa lilo awọn paadi foam polyurethane ni idapo pelu polycrystalline diamond slurry. Ilana yii ṣe agbejade awọn wafers pẹlu aibikita dada pupọ, iyọrisi Ra <3 nm, eyiti o jẹ anfani pupọ fun didan atẹle ti awọn sobusitireti SiC.

Bibẹẹkọ, fifin oju ilẹ jẹ ọrọ ti a ko yanju. Ni afikun, okuta iyebiye polycrystalline ti a lo ninu ilana yii jẹ iṣelọpọ nipasẹ iṣelọpọ ohun ibẹjadi, eyiti o jẹ nija imọ-ẹrọ, ti nso awọn iwọn kekere, ati pe o gbowolori pupọ.

Didan ti SiC Single kirisita

Lati ṣaṣeyọri oju didan didara to gaju lori awọn wafers silikoni carbide (SiC), didan gbọdọ yọkuro patapata awọn pits lilọ ati awọn undulations dada iwọn nanometer. Ibi-afẹde ni lati ṣe agbejade didan, dada ti ko ni abawọn laisi ibajẹ tabi ibajẹ, ko si ibajẹ abẹlẹ, ati pe ko si aapọn oju aye to ku.

3.1 Mechanical Polishing ati CMP of SiC Wafers

Lẹhin idagba ti ingot kirisita SiC kan, awọn abawọn dada ṣe idiwọ fun lilo taara fun idagbasoke epitaxial. Nitorinaa, a nilo sisẹ siwaju sii. Ingot ti kọkọ ṣe apẹrẹ sinu fọọmu iyipo boṣewa nipasẹ yiyi, lẹhinna ge wẹwẹ sinu awọn wafers ni lilo gige waya, atẹle nipasẹ iṣeduro iṣalaye crystallographic. Didan jẹ igbesẹ to ṣe pataki ni imudarasi didara wafer, ti n ba sọrọ ibajẹ oju ilẹ ti o pọju ti o fa nipasẹ awọn abawọn idagbasoke gara ati awọn igbesẹ sisẹ ṣaaju.

Awọn ọna akọkọ mẹrin wa fun yiyọ awọn ipele ibajẹ oju ilẹ lori SiC:

Darí polishing: Simple sugbon fi oju scratches; o dara fun ibẹrẹ polishing.

Kemikali Mechanical Polishing (CMP): Yọ awọn scratches nipasẹ kemikali etching; o dara fun konge polishing.

Hydrogen etching: Nilo ohun elo eka, ti o wọpọ ni awọn ilana HTCVD.

Pilasima-iranlọwọ polishing: Complex ati ṣọwọn lo.

Ṣiṣan didan ẹrọ-nikan duro lati fa awọn ikọlu, lakoko ti didan kemikali-nikan le ja si etching ti ko ni deede. CMP daapọ awọn anfani mejeeji ati funni ni imunadoko, ojutu idiyele-doko.

Ilana Ṣiṣẹ CMP

CMP ṣiṣẹ nipa yiyi wafer labẹ titẹ ti a ṣeto si paadi didan yiyi. Iṣipopada ojulumo yii, ni idapo pẹlu abrasion ẹrọ lati awọn abrasives ti o ni iwọn nano ni slurry ati iṣe kemikali ti awọn aṣoju ifaseyin, ṣaṣeyọri ero oju ilẹ.

Awọn ohun elo pataki ti a lo:

slurry didan: Ni abrasives ati awọn reagents kemikali ninu.

Paadi didan: Wọ silẹ lakoko lilo, idinku iwọn pore ati ṣiṣe ifijiṣẹ slurry. Aṣọ wiwọ deede, ni deede ni lilo aṣọ ọṣọ diamond, ni a nilo lati mu aibikita pada.

Ilana CMP Aṣoju

Abrasive: 0.5 μm diamond slurry

Aibikita oju ibi-afẹde: ~ 0.7 nm

Ṣiṣaro ẹrọ Kemikali:

Ohun elo didan: AP-810 polisher apa kan

Titẹ: 200 g/cm²

Iyara awo: 50 rpm

Iyara dimu seramiki: 38 rpm

Akopọ Slurry:

SiO₂ (30 wt%, pH = 10.15)

0–70 wt% H₂O₂ (30 wt%, ite reagent)

Ṣatunṣe pH si 8.5 ni lilo 5 wt% KOH ati 1 wt% HNO₃

Oṣuwọn ṣiṣan slurry: 3 L / min, ti tun pin kaakiri

Ilana yii ṣe imunadoko didara SiC wafer ati pade awọn ibeere fun awọn ilana isale.

Imọ italaya ni Mechanical Polishing

SiC, gẹgẹbi semikondokito bandgap jakejado, ṣe ipa pataki ninu ile-iṣẹ itanna. Pẹlu awọn ohun-ini ti ara ati awọn ohun-ini kemikali ti o dara julọ, awọn kirisita SiC ẹyọkan ni o baamu fun awọn agbegbe to gaju, bii iwọn otutu giga, igbohunsafẹfẹ giga, agbara giga, ati resistance itankalẹ. Sibẹsibẹ, iseda lile ati brittle rẹ ṣafihan awọn italaya pataki fun lilọ ati didan.

Gẹgẹbi iyipada awọn aṣelọpọ agbaye lati 6-inch si awọn wafers 8-inch, awọn ọran bii fifọ ati ibajẹ wafer lakoko sisẹ ti di olokiki diẹ sii, ti o ni ipa ikore ni pataki. Ti nkọju si awọn italaya imọ-ẹrọ ti awọn sobusitireti SiC 8-inch jẹ bayi ipilẹ pataki fun ilosiwaju ile-iṣẹ naa.

Ni akoko 8-inch, sisẹ wafer SiC dojukọ awọn italaya lọpọlọpọ:

Iwọn wiwọn wafer jẹ pataki lati mu iṣelọpọ chirún pọ si fun ipele kan, dinku pipadanu eti, ati awọn idiyele iṣelọpọ kekere-paapaa fifun ibeere ti nyara ni awọn ohun elo ọkọ ina.

Lakoko ti idagba ti 8-inch SiC awọn kirisita ẹyọkan ti dagba, awọn ilana ipari-ipari bi lilọ ati didan si tun dojukọ awọn igo, Abajade ni awọn eso kekere (nikan 40-50%).

Awọn wafers ti o tobi julọ ni iriri awọn ipinpinpin titẹ idiju diẹ sii, jijẹ iṣoro ti iṣakoso aapọn didan ati aitasera ikore.

Botilẹjẹpe sisanra ti awọn wafers 8-inch n sunmọ ti awọn wafers 6-inch, wọn jẹ diẹ sii ni ifaragba si ibajẹ lakoko mimu nitori aapọn ati warping.

Lati dinku aapọn ti o ni ibatan gige, oju-iwe ogun, ati fifọ, gige lesa ti wa ni lilo siwaju sii. Sibẹsibẹ:

Awọn lasers gigun-gigun fa ibajẹ gbona.

Awọn ina lesa gigun-kukuru ṣe ina awọn idoti ti o wuwo ati ki o jinlẹ si Layer ibaje, jijẹ idiju didan.

Ṣiṣan Ṣiṣan didan ẹrọ fun SiC

Sisan ilana gbogbogbo pẹlu:

Ige iṣalaye

Isokuso lilọ

Fine lilọ

Darí polishing

Kemikali Mechanical Polishing (CMP) bi ik igbese

Yiyan ọna CMP, apẹrẹ ipa ọna ilana, ati iṣapeye ti awọn paramita jẹ pataki. Ni iṣelọpọ semikondokito, CMP jẹ igbesẹ ipinnu fun iṣelọpọ awọn wafers SiC pẹlu didan-diẹ, ti ko ni abawọn, ati awọn aaye ti ko ni ibajẹ, eyiti o ṣe pataki fun idagbasoke epitaxial didara ga.

(a) Yọ awọn ingot SiC kuro lati inu crucible;

(b) Ṣe apẹrẹ akọkọ nipa lilo lilọ iwọn ila opin ita;

(c) Ṣe ipinnu iṣalaye gara nipa lilo awọn filati titete tabi awọn notches;

(d) Ge ingot sinu awọn wafers tinrin nipa lilo wiwa waya olona-pupọ;

(e) Ṣe aṣeyọri didan dada bii digi nipasẹ lilọ ati awọn igbesẹ didan.

Lẹhin ipari lẹsẹsẹ awọn igbesẹ sisẹ, eti ita ti wafer SiC nigbagbogbo di didasilẹ, eyiti o mu eewu chipping pọ si lakoko mimu tabi lilo. Lati yago fun iru fragility, lilọ eti nilo.

Ni afikun si awọn ilana slicing ibile, ọna imotuntun fun murasilẹ SiC wafers pẹlu imọ-ẹrọ imora. Ọna yii ngbanilaaye iṣelọpọ wafer nipa didarapọ Layer SiC-orin kirisita kan tinrin si sobusitireti oniruuru (sobusitireti atilẹyin).

Nọmba 3 ṣe afihan ṣiṣan ilana:

Ni akọkọ, Layer delamination ti wa ni akoso ni ijinle kan pato lori dada ti SiC ẹyọkan kirisita nipasẹ fifin ion hydrogen tabi awọn ilana ti o jọra. Kirisita SiC ẹyọkan ti a ti ni ilọsiwaju lẹhinna jẹ asopọ si sobusitireti atilẹyin alapin ati tẹriba si titẹ ati ooru. Eyi ngbanilaaye gbigbe aṣeyọri ati iyapa ti Layer-crystal SiC sori sobusitireti atilẹyin.

Layer SiC ti o ya sọtọ n gba itọju dada lati ṣaṣeyọri fifẹ ti a beere ati pe o le tun lo ni awọn ilana isọpọ atẹle. Ti a ṣe afiwe si slicing ibile ti awọn kirisita SiC, ilana yii dinku ibeere fun awọn ohun elo gbowolori. Botilẹjẹpe awọn italaya imọ-ẹrọ wa, iwadii ati idagbasoke n tẹsiwaju ni itara lati jẹ ki iṣelọpọ wafer idiyele kekere.

Fi fun líle giga ati iduroṣinṣin kemikali ti SiC-eyiti o jẹ ki o ni sooro si awọn aati ni iwọn otutu yara — polishing mechanical nilo lati yọkuro awọn ọfin lilọ daradara, dinku ibajẹ oju, imukuro awọn idọti, pitting, ati awọn abawọn peeli osan, ailagbara ilẹ kekere, mu flatness, ati ilọsiwaju didara dada.

Lati ṣaṣeyọri oju didan didara to gaju, o jẹ dandan lati:

Ṣe atunṣe awọn iru abrasive,

Din iwọn patiku,

Mu awọn iwọn ilana pọ si,

Yan awọn ohun elo didan ati awọn paadi pẹlu lile to peye.

Nọmba 7 fihan pe didan apa-meji pẹlu awọn abrasives 1 μm le ṣe iṣakoso flatness ati iyatọ sisanra laarin 10 μm, ati dinku aipe oju si nipa 0.25 nm.

3.2 Kemikali Mechanical Polishing (CMP)

Kemikali Mechanical Polishing (CMP) daapọ ultrafine patiku abrasion pẹlu kemikali etching lati fẹlẹfẹlẹ kan ti dan, planar dada lori awọn ohun elo ti ni ilọsiwaju. Ilana ipilẹ ni:

Idahun kẹmika kan waye laarin didan didan ati dada wafer, ti o di Layer rirọ.

Iyatọ laarin awọn patikulu abrasive ati Layer rirọ yọ awọn ohun elo kuro.

Awọn anfani CMP:

Bori awọn aapọn ti ẹrọ didan tabi didan kemikali,

Ṣe aṣeyọri eto eto agbaye ati agbegbe,

Ṣe agbejade awọn oju-ilẹ pẹlu fifẹ giga ati aibikita kekere,

Ko fi oju silẹ tabi ibajẹ abẹlẹ.

Ni alaye:

Wafer n gbe ni ibatan si paadi didan labẹ titẹ.

Awọn abrasives-iwọn Nanometer (fun apẹẹrẹ, SiO₂) ninu slurry kopa ninu irẹrun, irẹwẹsi awọn ifunmọ covalent Si–C ati imudara yiyọ ohun elo.

Awọn oriṣi ti Awọn ilana CMP:

Polishing Abrasive Ọfẹ: Abrasives (fun apẹẹrẹ, SiO₂) ti daduro ni slurry. Iyọkuro ohun elo waye nipasẹ abrasion ara mẹta (wafer-pad-abrasive). Iwọn abrasive (eyiti o jẹ 60-200 nm), pH, ati iwọn otutu gbọdọ wa ni iṣakoso ni deede lati mu iṣọkan dara sii.

Ti o wa titi Abrasive Polishing: Awọn abrasives ti wa ni ifibọ sinu paadi didan lati ṣe idiwọ agglomeration-o dara fun sisẹ deede-giga.

Isọsọ Didan lẹhin:

Awọn wafer didan faragba:

Kemikali ninu (pẹlu omi DI ati yiyọ iyọkuro slurry),

DI omi rinsing, ati

Gbona nitrogen gbigbe

lati dinku awọn contaminants dada.

Dada Quality & amupu;

Irora oju le dinku si Ra <0.3 nm, ipade awọn ibeere epitaxy semikondokito.

Eto Eto Agbaye: Apapo ti rirọ kẹmika ati yiyọ ẹrọ n dinku awọn idọti ati etching aiṣedeede, ti o ṣe adaṣe ẹrọ mimọ tabi awọn ọna kemikali.

Ṣiṣe giga: Dara fun awọn ohun elo lile ati brittle bi SiC, pẹlu awọn oṣuwọn yiyọ ohun elo loke 200 nm / h.

Miiran Nyoju polishing imuposi

Ni afikun si CMP, awọn ọna omiiran ti dabaa, pẹlu:

Electrochemical didan, ayase-iranlọwọ polishing tabi etching, ati

Tribochemical polishing.

Sibẹsibẹ, awọn ọna wọnyi tun wa ni ipele iwadii ati pe o ti ni idagbasoke laiyara nitori awọn ohun-ini ohun elo ti o nija SiC.

Nikẹhin, SiC processing jẹ ilana mimu ti idinku oju-iwe ogun ati aibikita lati mu didara oju dada dara, nibiti iyẹfun ati iṣakoso aibikita jẹ pataki jakejado ipele kọọkan.

Ilana ọna ẹrọ

Lakoko ipele lilọ wafer, slurry diamond pẹlu awọn iwọn patiku oriṣiriṣi ni a lo lati lọ wafer si filati ti a beere ati aibikita dada. Eyi ni atẹle nipasẹ didan, lilo mejeeji ẹrọ ati awọn imọ-ẹrọ didan ẹrọ kemikali (CMP) lati ṣe agbejade awọn wafers ohun alumọni didan ti ko ni ibajẹ (SiC).

Lẹhin didan, awọn wafers SiC ṣe ayewo didara lile ni lilo awọn ohun elo bii microscopes opiti ati awọn diffractometers X-ray lati rii daju pe gbogbo awọn aye imọ-ẹrọ ni ibamu pẹlu awọn iṣedede ti a beere. Nikẹhin, awọn wafer didan ti wa ni mimọ nipa lilo awọn aṣoju mimọ amọja ati omi ultrapure lati yọ awọn idoti oju ilẹ kuro. Wọn ti gbẹ lẹhinna ni lilo gaasi nitrogen mimọ ti o ga pupọ ati awọn ẹrọ gbigbẹ alayipo, ni ipari gbogbo ilana iṣelọpọ.

Lẹhin awọn ọdun ti igbiyanju, ilọsiwaju pataki ni a ti ṣe ni sisẹ kirisita ẹyọkan SiC laarin China. Ni ile, 100 mm doped ologbele-idabobo 4H-SiC awọn kirisita ẹyọkan ti ni idagbasoke ni aṣeyọri, ati pe n-type 4H-SiC ati 6H-SiC awọn kirisita ẹyọkan le ni iṣelọpọ ni awọn ipele. Awọn ile-iṣẹ bii TankeBlue ati TYST ti ni idagbasoke 150 mm SiC awọn kirisita ẹyọkan.

Ni awọn ofin ti imọ-ẹrọ ṣiṣiṣẹ wafer SiC, awọn ile-iṣẹ inu ile ti ṣawari awọn ipo ilana iṣaaju ati awọn ipa-ọna fun slicing gara, lilọ, ati didan. Wọn ni agbara lati ṣe agbejade awọn apẹẹrẹ ti o ni ipilẹ pade awọn ibeere fun iṣelọpọ ẹrọ. Sibẹsibẹ, akawe si okeere awọn ajohunše, awọn dada processing didara ti abele wafers si tun lags pataki. Ọpọlọpọ awọn oran ni o wa:

Awọn imọ-jinlẹ SiC ti kariaye ati awọn imọ-ẹrọ sisẹ jẹ aabo ni wiwọ ati pe ko ni irọrun wiwọle.

Aini iwadi imọ-jinlẹ ati atilẹyin fun ilọsiwaju ilana ati iṣapeye.

Awọn iye owo ti akowọle ajeji ẹrọ ati irinše jẹ ga.

Iwadi inu ile lori apẹrẹ ohun elo, iṣedede ṣiṣe, ati awọn ohun elo tun ṣafihan awọn ela pataki ni akawe si awọn ipele kariaye.

Lọwọlọwọ, ọpọlọpọ awọn ohun elo ti o ga julọ ti a lo ni Ilu China ni a gbe wọle. Ohun elo idanwo ati awọn ilana tun nilo ilọsiwaju siwaju.

Pẹlu ilọsiwaju ti ilọsiwaju ti awọn semikondokito iran-kẹta, iwọn ila opin ti awọn sobusitireti kirisita SiC ẹyọkan n pọ si ni imurasilẹ, pẹlu awọn ibeere ti o ga julọ fun didara sisẹ dada. Imọ-ẹrọ ṣiṣe Wafer ti di ọkan ninu awọn igbesẹ ti imọ-ẹrọ nija julọ lẹhin idagbasoke SiC ẹyọkan.

Lati koju awọn italaya ti o wa tẹlẹ ni sisẹ, o ṣe pataki lati ṣe iwadi siwaju si awọn ọna ṣiṣe ti o wa ninu gige, lilọ, ati didan, ati lati ṣawari awọn ọna ilana ti o dara ati awọn ipa-ọna fun iṣelọpọ SiC wafer. Ni akoko kanna, o jẹ dandan lati kọ ẹkọ lati awọn imọ-ẹrọ iṣelọpọ agbaye ti ilọsiwaju ati gba awọn imọ-ẹrọ imọ-ẹrọ ultra-denge ati ohun elo lati ṣe agbejade awọn sobusitireti didara ga.

Bi iwọn wafer ṣe pọ si, iṣoro ti idagbasoke gara ati sisẹ tun dide. Bibẹẹkọ, ṣiṣe iṣelọpọ ti awọn ẹrọ isale dara si ni pataki, ati pe iye owo ẹyọkan dinku. Lọwọlọwọ, awọn olupese SiC wafer akọkọ ni agbaye nfunni ni awọn ọja ti o wa lati 4 inches si 6 inches ni iwọn ila opin. Awọn ile-iṣẹ aṣaaju bii Cree ati II-VI ti bẹrẹ igbero fun idagbasoke awọn laini iṣelọpọ SiC wafer 8-inch.