高効率SiC研磨：先進の研磨技術の探求

PAM-XIAMEN は研磨済み SiC ウェーハを提供できます。詳細な仕様については、以下をご覧ください。https://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html。または、要件を当社の営業チームに送信してください。[email protected].

炭化珪素半導体は、高い熱伝導率、広いバンドギャップ、高い耐電界、高い電子移動度などの特徴を有しており、現在研究開発が進められている半導体材料の一つである。ただし、実際の用途では、炭化ケイ素は非常に硬く、モース硬度は約 9.5 でダイヤモンドに近いです。現在のCMPに代表される化学反応研磨技術はSiC基板の加工の重要な手段ですが、加工効率が非常に低く、材料の除去速度は0.5μm/h程度しかありません。したがって、研究者は超硬材料のウェーハ研磨プロセスを研究しました。その詳細は次のとおりです。

1. 金属摩擦反応研削技術によりSiC基板を研磨

金属摩擦誘起反応研削技術は、主に金属摩擦誘起化学作用の原理に基づいており、反応改質層の連続生成と除去のサイクルプロセスで炭化ケイ素の高速除去を実現します。

Although SiC wafer has a very high Mohs hardness, it is not suitable for processing black metals because SiC decomposes at high temperatures, and carbon and silicon atoms diffuse into the metal to form metal silicides and unstable metal carbides. During the cooling process, it gradually decomposes, causing extremely severe wear. Based on this characteristic, it is inferred that pure metals can undergo chemical reactions with silicon carbide under certain conditions.

During the experimental process, the carbon(C) surface of the SiC substrate often has a nearly undamaged surface, while the silicon(Si) surface has a large number of crystal defects such as cracks, dislocations, stacking faults, and lattice distortions. The removal rate of carbon surface material on SiC substrate by iron friction can reach 330 µ m/h. The removal rate of Si surface material on SiC substrate rubbed with pure nickel is 534 µ m/h.

At present, there is relatively little research on this method, mainly focusing on the processing of small-sized SiC. However, it has great potential in the grinding and polishing of SiC substrates and the thinning of SiC chips.

2. Sol Gel Polishing Technology on SiC Substrate

ゾルゲル研磨技術は環境に優しく効率的な研磨方法です。半固化研磨材と柔軟な基板の使用により、また柔らかい基板の柔軟な特性により、研磨粒子の「閉じ込め」効果が達成され、非常に硬い半導体基板上に超滑らかで欠陥密度の低い表面が実現されます。この方法は、化学的作用と機械的作用を組み合わせて、表面または表面下に深刻な損傷を与えることなく、非常に硬い半導体基板を効果的に研磨します。

従来のCMPと比較して、ゾルゲル研磨技術は短時間で表面粗さを大幅に低減し、より高い材料除去率を達成できます。柔軟性に優れているため、柔らかい基板は低い研磨圧力でも作業でき、ワークピースや装置にかかる圧力要件が軽減され、研磨材の磨耗や剥離が最小限に抑えられ、研磨材の耐用年数が長くなります。

前駆体物質（通常は金属有機化合物）をゾル化し、加水分解・縮合反応によりゲルを形成します。ゾルゲル研磨パッドでは、研磨粒子がゲルマトリックス中に部分的に固定されているため、研磨粒子の活性を維持しながら一定の機械的強度を得ることができます。学者たちはこの技術を使用して、HTHP 単結晶ダイヤモンドの (111) 面を加工しました。 22時間研磨した後、表面粗さは230nmから1.3nmに減少しました。

3.砥粒の傷つきにより炭化ケイ素と水の反応を引き起こす研削・研磨技術

SiCの砥粒と水の反応による研削・研磨技術は、主にSiCなどの硬脆性材料の精密加工に用いられる先端材料加工技術です。

この技術は、加工中に SiC 表面に研磨粒子が及ぼす引っ掻き効果と水の反応を利用して、材料の除去効率と表面品質を向上させます。研磨粒子の含有効果を制御して研磨粒子を同じ高さに維持することにより、研磨スクラッチによって SiC 表面にアモルファス SiC が形成されます。アモルファス SiC は水と反応して柔らかいシリカを生成し、その後、シリカの劣化した層が研磨スクラッチによって除去されます。

ナノスケールでは、ダイヤモンド加圧ヘッドの繰り返しの機械的作用により、SiC 基板の表面が非晶質炭化ケイ素になるように誘導されます。アモルファス炭化ケイ素と水との反応による二酸化ケイ素の生成に影響を与える要因には、荷重、接触状態、速度、温度などが含まれます。このプロセスを合理的に利用することで、SiC基板の加工効率と表面品質を大幅に向上させることができ、クラックの発生を合理的に回避することができます。

これらの加工技術は、硬質半導体基板の加工効率や表面品質の向上、特に大型SiC基板の加工において幅広い応用が期待されており、大きな可能性を秘めています。インテリジェント製造と材料科学の進歩により、これらの技術はさらに最適化され、半導体やオプトエレクトロニクスなどの分野の発展を促進する可能性があります。

SiC ウェーハが研究用または産業用アプリケーションで必要な場合は、次のアドレスまで電子メールでお問い合わせください。[email protected] と [email protected].