Il carburo di silicio ha caratteristiche molto stabili, in modo che possa funzionare stabilmente in alcuni ambienti difficili. A causa dei legami chimici stabili, la soglia tecnica per la produzione di carburo di silicio è molto alta. Le condizioni di crescita dei lingotti di cristallo di carburo di silicio sono dure e richiedono un ambiente di crescita ad alta temperatura (~ 2600 ℃) e alta pressione (> 350 MPa); la velocità di crescita dei cristalli è lenta, la capacità di produzione è limitata e la qualità è relativamente instabile. Limitata dalla dimensione del forno di crescita del wafer, la dimensione del lingotto di cristallo è limitata. Il carburo di silicio è un materiale duro e fragile. La durezza è seconda a quella del diamante. Il taglio è difficile e l'accuratezza della molatura è difficile da controllare. Pertanto, il processo di fabbricazione del wafer di carburo di silicio che affetta dal lingotto di carburo di silicio è molto difficile.
1. Requisiti del settore perCarburo di silicio WaferProduzione
Vengono proposti requisiti industriali corrispondenti per il processo di produzione dei wafer in carburo di silicio:
| Processo | Parametri | Requisiti |
| Crescita monocristallina | Dimensione | ＞ 4 pollici |
| Forma di cristallo | 4H-SiC | |
| Densità dei microtubuli | ＜ 2 / cm2 | |
| resistività | 0,015 ~ 0,03Ω * cm (tipo N conduttivo) | |
| 10 ^ 5 Ω * cm (semi-isolato) | ||
| Requisiti di elaborazione | TTV | ＜ 15 μm |
| Arco | ＜ 40 μm | |
| Ordito | ＜ 60 μm | |
| RA | ＜ 0,3 nm |
* I wafer in carburo di silicio (SiC) prodotti da Xiamen Powerway Advanced Materials Co., Ltd.(abbreviazione di PAM-XIAMEN) soddisfano i requisiti del settore. Per maggiori dettagli, visita:https://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html.
I parametri di TTV, arco, ordito e Ra nella tabella sopra non sono così facili da ottenere. I motivi sono elencati come segue:
La qualità del cristallo stesso determina la successiva lavorazione;
La durezza del carburo di silicio è 9.2, che può essere lavorata solo dal diamante;
Se si utilizza semplicemente la lavorazione del diamante, uno stress eccessivo causerà danni ai substrati dei wafer di carburo di silicio.
2. Wafer al carburo di silicioProcesso di fabbricazione
Per i motivi di cui sopra, l'intero processo di produzione dei wafer in carburo di silicio è progettato come mostrato nella figura seguente:
Processo di produzione di wafer in carburo di silicio
Il taglio multifilo con filo diamantato viene utilizzato per controllare ordito, arco e TTV; La molatura su due lati viene utilizzata per rimuovere lo strato danneggiato dal taglio e sollevare ordito, arco, TTV e LTV; La lucidatura su due lati viene utilizzata per ridurre la rugosità inferiore a 2 nm. La lucidatura chimica meccanica viene utilizzata per migliorare la qualità della superficie, rendere la rugosità ＜ 0,2 nm e senza graffi. La pulizia dei wafer SiC e il confezionamento dei wafer SiC non richiedono appiccicosità sotto una forte luce.
Tutte le procedure generano la corrispondente tecnologia chiave della lavorazione dei wafer SiC:
# Tecnica
# Sega multifilo
# Controlla ordito / arco / TTV / LTV
# CMP
# Pulizia dei wafer
Il processo di fabbricazione del wafer di carburo di silicio è descritto in dettaglio di seguito.
2.1Lingotto di carburo di silicio a cubetti di Taglio multifilo
Per evitare deformazioni, lo spessore del wafer dopo la cubettatura è di 350 um. Generalmente, sarà diluito dopo essere stato fabbricato in un chip.
2.2Carburo di silicio WaferRettifica
Utilizzare un impasto diamantato per la molatura. La dimensione delle particelle della polvere di diamante nella sospensione influisce sulla velocità di rimozione e sullo strato di danneggiamento superficiale. Utilizzando il metodo che combina la macinazione grossolana con una granulometria maggiore e la macinazione fine con una granulometria più piccola può ottenere risultati di macinatura migliori. Il disco per molatura ruvida è un disco in resina di rame / disco di vetro e il disco per molatura fine è un disco di stagno.
Anche la pressione di molatura e la velocità del disco di molatura influiscono sulla qualità di macinazione dei wafer SiC:
quando la pressione di molatura è alta, la velocità di molatura è veloce, ma il valore TTV aumenterà di conseguenza;
quando la pressione è piccola, la velocità di macinazione diventa più lenta;
aumentare la velocità del disco di molatura entro un certo intervallo può migliorare la velocità di rimozione, ma maggiore è la velocità, peggiore è la planarità della superficie del substrato.
La pressione di molatura è generalmente controllata a 0,5-0,8 kN (0,025 MPa), la velocità della testa di molatura è di 60-80 giri / min e la velocità del disco di molatura è di circa 60 giri / min.
Il disco abrasivo deve essere affilato durante il processo di molatura per garantire la velocità di rimozione del substrato monocristallino di carburo di silicio. Il sistema di ravvivatura del disco di macinazione può rendere il liquido di macinazione distribuito uniformemente e garantire l'effetto di rimozione della macinazione. Quando la velocità di rimozione del disco di molatura viene ridotta e la velocità di rimozione non può essere garantita dalla ravvivatura in linea, è necessario tagliare il disco di molatura offline.
2.3SiC WaferLucidatura da Meccanica chimica durante il processo di produzione di wafer in carburo di silicio
Utilizzando l'azione meccanica (pressione) e chimica / ossidazione (perossido di idrogeno, valore di pH) per lavorare insieme per rendere la superficie liscia e pulita. Occorre prestare maggiore attenzione all'equilibrio tra azione chimica e azione meccanica. Il tipo di fluido lucidante, tampone lucidante, pressione lucidante, velocità del disco lucidante e molte altre condizioni determineranno la qualità della lucidatura:
- Influenza della concentrazione della soluzione lucidante: maggiore è la concentrazione della soluzione lucidante, maggiore è la capacità di rimozione della lucidatura.Tuttavia, la rugosità della superficie del substrato aumenterà, la qualità della superficie diminuirà. La concentrazione diminuisce, la capacità di rimozione della lucidatura diminuirà e l'efficienza sarà bassa;
- I tamponi per lucidatura più duri possono ottenere una migliore planarità e i tamponi per lucidatura più morbidi possono ottenere una superficie con meno difetti;
- L'aumento della pressione di lucidatura o della velocità di rotazione può migliorare la velocità di rimozione del materiale, ma allo stesso tempo aumenterà la rugosità superficiale del materiale e lo strato di danneggiamento sub-superficiale, che influirà sulla qualità della superficie.
Quando la quantità di asportazione è troppo grande, a causa dell'elevata durezza del materiale di carburo di silicio, le particelle abrasive della mola vengono gradualmente arrotondate e opache sotto l'azione dell'attrito e dell'estrusione. I detriti di molatura incorporati nei pori sulla superficie della mola causeranno il blocco della mola diamantata, con conseguente diminuzione della capacità di levigatura e dell'efficienza della mola e irregolarità sulla superficie del pezzo in lavorazione.
Per risolvere questo problema, il processo di macinazione dei wafer SiC è stato migliorato ed è stato aggiunto il processo di ravvivatura in linea con pietra oleosa. Da un lato è in grado di rimuovere i detriti abrasivi intasati sulla superficie della mola e di far sporgere in superficie le particelle abrasive; d'altra parte, quando la mola diventa smussata, può essere riaffilata riaffilando, facilitando il processo di molatura e taglio.
Spessore massimo di taglio = 2 * velocità del pezzo in lavorazione / (velocità della mola * numero delle dimensioni delle particelle della mola) * √ (avanzamento radiale / diametro della mola)
Minore è l'avanzamento della mola, migliore è la rugosità superficiale del pezzo e maggiore è la precisione della superficie. Durante il processo di lavorazione è possibile scegliere l'avanzamento appropriato in base alla rugosità superficiale da ottenere.
Il processo di macinazione generale è suddiviso in: fase di alimentazione ad alta velocità, fase di alimentazione vuota, fase P1, fase P2, fase P3 e fase di ritorno ad alta velocità.
La quantità di materiale rimosso può essere ottenuta misurando la qualità dei wafer di silicio prima e dopo la lucidatura con la bilancia elettronica di precisione Sartorius CP225D. Le caratteristiche morfologiche della superficie dei wafer di carburo di silicio vengono analizzate dal microscopio ottico Olympus OLS4100. Misurare la rugosità superficiale del wafer in carburo di silicio di Zygo Newview5022 Surface Profiler e prendere 3 punti uguali sul cerchio del diametro di 1/2 wafer per misurare il valore medio. Dopo la lucidatura fine, la rugosità superficiale del wafer in carburo di silicio viene misurata dal microscopio a forza atomica XE-200.
2.4 Wafer al carburo di silicioPulizia
Le fasi della pulizia RCA del carburo di silicio sono:
- Utilizzare acetone (C3H6O) per una pulizia ad ultrasuoni di 15 minuti;
- Utilizzare acqua deionizzata per 3 volte di pulizia ad ultrasuoni, 10 minuti ogni volta;
- Dopo aver fatto bollire una soluzione di H2O2 + NH3H2O: H2O con un rapporto in volume di 1: 1: 5 per 15 minuti, pulire il wafer (la concentrazione di H2O2 è del 30%);
- Utilizzare acqua deionizzata per 3 volte di pulizia ad ultrasuoni, 10 minuti ogni volta;
- Dopo aver fatto bollire una soluzione di H2O2 + HCl: H2O con un rapporto in volume di 1: 1: 5 per 15 minuti, pulire il wafer (la concentrazione di HCl è del 37%);
- Utilizzare acqua deionizzata per 3 volte di pulizia ad ultrasuoni, 10 minuti ogni volta;
- Dopo aver estratto la cialda, asciugala con azoto purissimo
Il trattamento RCA può rimuovere efficacemente lo strato di contaminazione e altre impurità rimanenti sulla superficie del wafer di carburo di silicio dopo la ricottura e non influenzerà la struttura della superficie del wafer di carburo di silicio.
PAM-XIAMEN segue rigorosamente il processo di produzione dei wafer in carburo di silicio, con l'obiettivo di fornire ai clienti wafer in carburo di silicio di alta qualità.
Per ulteriori informazioni, contattaci tramite e-mail all'indirizzo victorchan@powerwaywafer.com e powerwaymaterial@gmail.com.