Le carbure de silicium a des caractéristiques très stables, de sorte qu'il peut fonctionner de manière stable dans certains environnements difficiles. En raison des liaisons chimiques stables, le seuil technique pour la production de carbure de silicium est très élevé. Les conditions de croissance des lingots de cristal de carbure de silicium sont difficiles, nécessitant un environnement de croissance à haute température (~ 2600 ℃) et haute pression (> 350MPa); la vitesse de croissance des cristaux est lente, la capacité de production est limitée et la qualité est relativement instable. Limitée par la taille du four de croissance de plaquette, la taille du lingot de cristal est restreinte. Le carbure de silicium est un matériau dur et cassant. La dureté est seconde par rapport à celle du diamant. La coupe est difficile et la précision de meulage est difficile à contrôler. Par conséquent, le processus de fabrication de tranche de carbure de silicium découpant à partir d'un lingot de carbure de silicium est très difficile.
1. Exigences de l'industrie pourCarbure de silicium TrancheProduction
Les exigences de l'industrie correspondantes sont avancées pour le processus de fabrication de plaquettes de carbure de silicium:
| Processus | Paramètres | Exigences |
| Croissance monocristalline | Taille | ＞ 4 pouces |
| Forme cristalline | 4H-SiC | |
| Densité des microtubules | ＜ 2 / cm2 | |
| Résistivité | 0,015 ~ 0,03Ω * cm (type N conducteur) | |
| 10 ^ 5 Ω * cm (semi-isolé) | ||
| Exigences de traitement | TTV | ＜ 15 μm |
| Arc | ＜ 40 μm | |
| Chaîne | ＜ 60 μm | |
| Ra | ＜ 0,3 nm |
* Les plaquettes de carbure de silicium (SiC) produites par Xiamen Powerway Advanced Materials Co., Ltd.(abréviation de PAM-XIAMEN) répondent aux exigences de l'industrie. Pour plus de détails, veuillez visiter:https://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html.
Les paramètres TTV, arc, chaîne et Ra dans le tableau ci-dessus ne sont pas aussi faciles à obtenir. Les raisons sont énumérées comme suit:
La qualité du cristal lui-même détermine le traitement ultérieur;
La dureté du carbure de silicium est de 9,2, qui ne peut être traitée que par le diamant;
Si vous utilisez simplement un traitement au diamant, une contrainte excessive endommagera les substrats de plaquette de carbure de silicium.
2.Plaquette de carbure de siliciumProcessus de fabrication
Pour les raisons ci-dessus, l'ensemble du processus de fabrication de plaquettes de carbure de silicium est conçu comme illustré dans la figure ci-dessous:
Processus de fabrication de plaquettes de carbure de silicium
La découpe multi-fils à fil diamanté est utilisée pour contrôler la chaîne, l'arc et le TTV; le meulage double face est utilisé pour éliminer la couche endommagée par la coupe et soulever la chaîne, l'arc, le TTV et le LTV; le polissage double face est utilisé pour réduire la rugosité inférieure à 2 nm. Le polissage mécanique chimique est utilisé pour améliorer la qualité de la surface, rendre la rugosité ＜ 0,2 nm et pas de rayures. Le nettoyage des plaquettes de SiC et l'emballage des plaquettes de SiC ne nécessitent aucune adhérence sous une forte lumière.
Toutes les procédures génèrent la technologie clé correspondante du traitement des plaquettes de SiC:
# Technique
# Scie multi-fils
# Contrôle chaîne / arc / TTV / LTV
# CMP
# Nettoyage des plaquettes
Le procédé de fabrication de plaquette de carbure de silicium est décrit en détail ci-dessous.
2,1Lingot de carbure de silicium en dés par Découpe multi-fils
Pour éviter le gauchissement, l'épaisseur de la plaquette après le découpage en dés est de 350 um. Généralement, il sera dilué après avoir été transformé en puce.
2.2Le carbure de silicium WaprèsAffûtage
Utilisez une suspension de diamant pour le meulage. La taille des particules de la poudre de diamant dans la suspension affecte la vitesse d'élimination et la couche d'endommagement de la surface. L'utilisation de la méthode qui combine le broyage grossier avec une taille de particule plus grande et un broyage fin avec une taille de particule plus petite peut obtenir de meilleurs résultats de broyage. Le disque de meulage grossier est un disque de cuivre / verre en résine et le disque de meulage fin est un disque d'étain.
La pression de meulage et la vitesse du disque de meulage affectent également la qualité de meulage des plaquettes de SiC:
lorsque la pression de broyage est élevée, la vitesse de broyage est rapide, mais la valeur TTV augmentera en conséquence;
lorsque la pression est faible, la vitesse de broyage devient plus lente;
l'augmentation de la vitesse du disque de meulage dans une certaine plage peut améliorer la vitesse d'enlèvement, mais plus la vitesse est élevée, plus la planéité de la surface du substrat est mauvaise.
La pression de meulage est généralement contrôlée à 0,5-0,8 kN (0,025 MPa), la vitesse de la tête de meulage est de 60 à 80 tr / min et la vitesse du disque de meulage est d'environ 60 tr / min.
Le disque de meulage doit être affûté pendant le processus de meulage pour assurer la vitesse d'élimination du substrat monocristallin en carbure de silicium. Le système de dressage du disque de broyage peut répartir uniformément le liquide de broyage et assurer l'effet d'élimination du broyage. Lorsque le taux d'enlèvement du disque abrasif est réduit et que le taux d'enlèvement ne peut pas être garanti par un dressage en ligne, le disque abrasif doit être coupé hors ligne.
2,3Sic WaferPolissage par Mécanique chimique pendant le processus de fabrication de plaquettes de carbure de silicium
Utilisation d'une action mécanique (pression) et chimique / oxydation (peroxyde d'hydrogène, valeur de pH) pour travailler ensemble pour rendre la surface lisse et propre. L'équilibre entre l'action chimique et l'action mécanique doit faire l'objet d'une plus grande attention. Le type de fluide de polissage, le tampon de polissage, la pression de polissage, la vitesse du disque de polissage et de nombreuses autres conditions détermineront la qualité du polissage:
- Influence de la concentration de la solution de polissage: plus la concentration de la solution de polissage est élevée, plus la capacité d'élimination du polissage est forte.Cependant, la rugosité de la surface du substrat augmentera, la qualité de la surface diminuera. La concentration diminue, la capacité d'élimination du polissage diminuera et l'efficacité sera faible;
- Des tampons de polissage plus durs peuvent obtenir une meilleure planéité, et des tampons de polissage plus souples peuvent obtenir une surface avec moins de défauts;
- L'augmentation de la pression de polissage ou de la vitesse de rotation peut améliorer le taux d'enlèvement de matière, mais en même temps, elle augmentera la rugosité de surface du matériau et la couche d'endommagement de la sous-surface, ce qui affectera la qualité de la surface.
Lorsque la quantité d'enlèvement est trop importante, en raison de la dureté élevée du matériau en carbure de silicium, les particules abrasives de la meule sont progressivement arrondies et ternes sous l'action du frottement et de l'extrusion. Les débris de meulage incrustés dans les pores à la surface de la meule entraîneront le blocage de la meule diamantée, entraînant une diminution de la capacité de meulage et de l'efficacité de la meule, et des irrégularités sur la surface de la pièce à usiner.
Afin de résoudre ce problème, le processus de meulage de plaquette de SiC a été amélioré et le processus de dressage en ligne de pierre à huile a été ajouté. D'une part, il permet d'éliminer les débris abrasifs obstrués à la surface de la meule et de faire saillir les particules abrasives vers la surface; D'autre part, lorsque la meule devient émoussée, elle peut être à nouveau affûtée par affûtage, ce qui facilite le processus de meulage et de coupe.
Épaisseur de coupe maximale = 2 * vitesse de la pièce / (vitesse de la meule * nombre de particules de la meule) * √ (avance radiale / diamètre de la meule)
Plus l'avance de la meule est petite, meilleure est la rugosité de surface de la pièce et plus la précision de surface est élevée. Au cours du processus d'usinage, vous pouvez choisir l'avance appropriée en fonction de la rugosité de surface à obtenir.
Le processus de broyage général est divisé en: étage d'alimentation à grande vitesse, étage d'alimentation vide, étage P1, étage P2, étage P3 et étage de retour à grande vitesse.
La quantité d'enlèvement de matière peut être obtenue en mesurant la qualité des plaquettes de silicium avant et après le polissage par la balance électronique de précision Sartorius CP225D. Les caractéristiques de morphologie de surface des plaquettes de carbure de silicium sont analysées au microscope optique Olympus OLS4100. Mesurez la rugosité de surface de la plaquette de carbure de silicium par Zygo Newview5022 Surface Profiler et prenez 3 points égaux sur le cercle de 1/2 diamètre de la plaquette pour mesurer la valeur moyenne. Après un polissage fin, la rugosité de surface de la tranche de carbure de silicium est mesurée par un microscope à force atomique XE-200.
2,4 Plaquette de carbure de siliciumNettoyage
Les étapes de nettoyage du carbure de silicium RCA sont:
- Utilisez de l'acétone (C3H6O) pour un nettoyage par ultrasons de 15 minutes;
- Utilisez de l'eau déminéralisée pour 3 fois le nettoyage par ultrasons, 10 minutes à chaque fois;
- Après avoir fait bouillir une solution de H2O2 + NH3H2O: H2O avec un rapport volumique de 1: 1: 5 pendant 15 minutes, nettoyer la plaquette (la concentration de H2O2 est de 30%);
- Utilisez de l'eau déminéralisée pour 3 fois le nettoyage par ultrasons, 10 minutes à chaque fois;
- Après avoir fait bouillir une solution de H2O2 + HCl: H2O avec un rapport volumique de 1: 1: 5 pendant 15 minutes, nettoyer la plaquette (la concentration de HCl est de 37%);
- Utilisez de l'eau déminéralisée pour 3 fois le nettoyage par ultrasons, 10 minutes à chaque fois;
- Après avoir retiré la plaquette, séchez-la avec de l'azote de haute pureté
Le traitement RCA peut éliminer efficacement la couche de contamination et d'autres impuretés restant sur la surface de la tranche de carbure de silicium après le recuit, et il n'affectera pas la structure de la surface de la tranche de carbure de silicium.
PAM-XIAMEN obéit strictement au processus de fabrication des plaquettes de carbure de silicium, visant à fournir aux clients des plaquettes de carbure de silicium de haute qualité.
Pour plus d'informations, veuillez nous contacter par e-mail à victorchan@powerwaywafer.com et powerwaymaterial@gmail.com.