Silikon karbida mempunyai ciri-ciri yang sangat stabil, sehingga dapat berfungsi dengan stabil di beberapa lingkungan yang keras. Oleh kerana ikatan kimia yang stabil, ambang teknikal untuk pengeluaran silikon karbida sangat tinggi. Keadaan pertumbuhan jongkong kristal silikon karbida adalah keras, memerlukan persekitaran pertumbuhan suhu tinggi (~ 2600 ℃) dan tekanan tinggi (> 350MPa); kelajuan pertumbuhan kristal perlahan, kapasiti pengeluaran terhad, dan kualiti agak tidak stabil. Terhad oleh ukuran tungku pertumbuhan wafer, ukuran jongkong kristal adalah terhad. Silikon karbida adalah bahan yang keras dan rapuh. Kekerasan adalah yang kedua daripada berlian. Keratan itu sukar, dan ketepatan pengisaran sukar dikawal. Oleh itu, proses pembuatan wafer silikon karbida dari jongkong silikon karbida sangat sukar.

1. Keperluan Industri untukSilikon karbida WaferPengeluaran

Keperluan industri yang sesuai dikemukakan untuk proses pembuatan wafer silikon karbida:

Proses	Parameter	keperluan
Pertumbuhan kristal tunggal	Saiz	＞ 4 inci
	Bentuk kristal	4H-SiC
	Ketumpatan mikrotubulus	＜ 2 / cm2
	kerintangan	0.015 ~ 0.03Ω * cm (Jenis N Konduktif)
		10 ^ 5 Ω * cm (Separa bertebat)
Keperluan pemprosesan	TTV	＜ 15 μm
	Bow	＜ 40 μm
	Warp	＜ 60 μm
	Ra	＜ 0.3 nm

* Wafer silikon karbida (SiC) yang dihasilkan oleh Xiamen Powerway Advanced Materials Co., Ltd.(kependekan dari PAM-XIAMEN) memenuhi keperluan industri. Untuk maklumat lebih lanjut, sila lawati:https://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html.

Parameter TTV, busur, melengkung, dan Ra dalam jadual di atas tidak semudah dicapai. Sebabnya disenaraikan seperti berikut:

Kualiti kristal itu sendiri menentukan pemprosesan seterusnya;

Kekerasan silikon karbida adalah 9.2, yang hanya dapat diproses dengan berlian;

Sekiranya anda hanya menggunakan pemprosesan berlian, tekanan yang terlalu banyak akan menyebabkan kerosakan pada substrat wafer silikon karbida.

2. Wafer Silikon KarbidaProses Pembuatan

Atas sebab-sebab di atas, keseluruhan proses pembuatan wafer silikon karbida dirancang seperti yang ditunjukkan dalam Gambar di bawah:

Pemotongan wayar berlian digunakan untuk mengawal lengkungan, busur, dan TTV; penggilingan dua sisi digunakan untuk menghilangkan lapisan kerosakan pemotongan dan menaikkan lengkungan, busur, TTV dan LTV; penggilap dua sisi digunakan untuk mengurangkan kekasaran kurang dari 2nm. Penggilap mekanikal kimia digunakan untuk meningkatkan kualiti permukaan, membuat kekasaran ＜ 0,2nm dan tidak ada calar. Pembersihan wafer SiC dan pembungkusan wafer SiC tidak memerlukan lengket di bawah cahaya yang kuat.

Semua prosedur menghasilkan teknologi utama pemprosesan wafer SiC yang sesuai:

# Teknik

# Gergaji pelbagai wayar

# Kawal melengkung / busur / TTV / LTV

# CMP

# Pembersihan wafer

Proses pembuatan wafer silikon karbida dijelaskan secara terperinci di bawah.

2.1Dicing Silicon Carbide Ingot oleh Pemotongan pelbagai wayar

Untuk mengelakkan warpage, ketebalan wafer selepas dicing adalah 350um. Secara amnya, ia akan menjadi nipis setelah dibuat menjadi cip.

2.2Silikon karbida WselepasPengisaran

Gunakan buburan berlian untuk mengisar. Ukuran zarah serbuk berlian dalam buburan mempengaruhi kadar penyingkiran dan lapisan kerosakan permukaan. Menggunakan kaedah yang menggabungkan penggilingan kasar dengan ukuran partikel yang lebih besar dan pengisaran halus dengan ukuran partikel yang lebih kecil dapat mencapai hasil pengisaran yang lebih baik. Cakera kasar adalah cakera tembaga resin / cakera kaca, dan cakera penggiling halus adalah cakera timah.

Tekanan pengisaran dan kelajuan cakera pengisaran juga mempengaruhi kualiti pengisaran wafer SiC:

apabila tekanan pengisaran tinggi, kelajuan pengisaran cepat, tetapi nilai TTV akan meningkat dengan sewajarnya;

apabila tekanan kecil, kelajuan pengisaran menjadi lebih perlahan;

meningkatkan kelajuan cakera pengisaran dalam julat tertentu dapat meningkatkan kadar penyingkiran, tetapi semakin tinggi kelajuannya, semakin buruk rata permukaan substrat.

Tekanan pengisaran umumnya dikawal pada 0,5-0,8 kN (0,025 MPa), kelajuan kepala pengisaran adalah 60-80 r / min, dan kelajuan cakera penggilingan adalah sekitar 60 r / min.

Cakera pengisaran perlu diasah semasa proses pengisaran untuk memastikan kadar penyingkiran substrat kristal tunggal silikon karbida. Sistem pembalut cakera pengisaran dapat menjadikan cecair pengisar diedarkan secara merata dan memastikan kesan penyingkiran pengisaran. Apabila kadar penyingkiran cakera pengisar dikurangkan dan kadar penyingkiran tidak dapat dijamin dengan berpakaian dalam talian, cakera pengisar perlu dipangkas di luar talian.

2.3SiC WaferMenggilap oleh Kimia Mechenikal Semasa Proses Pembuatan Wafer Silikon Karbida

Menggunakan tindakan mekanikal (tekanan) dan kimia / pengoksidaan (hidrogen peroksida, nilai pH) untuk bekerjasama untuk menjadikan permukaan licin dan bersih. Keseimbangan antara tindakan kimia dan tindakan mekanikal harus diberi perhatian lebih. Jenis cecair penggilap, pad penggilap, tekanan penggilap, kelajuan cakera penggilap dan banyak keadaan lain akan menentukan kualiti penggilap:

1. Pengaruh kepekatan larutan penggilap: semakin tinggi kepekatan larutan penggilap, semakin kuat keupayaan penyingkiran penggilap. Walau bagaimanapun, kekasaran permukaan substrat akan meningkat, kualiti permukaan akan menurun. Kepekatan menurun, keupayaan penyingkiran penggilap akan menurun, dan kecekapannya rendah;
2. Pad penggilap yang lebih keras dapat memperoleh kerataan yang lebih baik, dan pad penggilap yang lebih lembut dapat memperoleh permukaan dengan kecacatan yang lebih sedikit;
3. Meningkatkan tekanan penggilap atau kelajuan putaran dapat meningkatkan kadar penyingkiran bahan, tetapi pada masa yang sama, ia akan meningkatkan kekasaran permukaan bahan dan lapisan kerosakan permukaan bawah, yang akan mempengaruhi kualiti permukaan.

Apabila jumlah penyingkiran terlalu besar, kerana kekerasan tinggi bahan silikon karbida, zarah-zarah kasar dari roda pencanai secara beransur-ansur bulat dan kusam di bawah tindakan geseran dan penyemperitan. Serpihan pengisaran yang tertanam di liang-liang pada permukaan roda pengisaran akan menyebabkan penyumbatan roda pengisaran berlian, yang mengakibatkan penurunan kapasiti dan kecekapan roda pengisar, dan ketidakseragaman pada permukaan benda kerja.

Untuk menyelesaikan masalah ini, proses penggilingan wafer SiC telah diperbaiki, dan proses berpakaian dalam talian batu minyak telah ditambahkan. Di satu pihak, ia dapat menghilangkan serpihan kasar yang tersumbat di permukaan roda pencanai dan membuat zarah-zarah pelelas menonjol ke permukaan; sebaliknya, apabila roda pengisaran menjadi tumpul, ia dapat diasah lagi dengan mengasah, menjadikan proses penggilingan dan pemotongan lebih mudah.

Ketebalan pemotongan maksimum = 2 * kelajuan benda kerja / (kelajuan roda pengisaran * nombor zarah roda pengisaran) * √ (umpan jejarian / diameter roda pengisaran)

Semakin kecil umpan roda pengisar, semakin baik kekasaran permukaan benda kerja, dan semakin tinggi ketepatan permukaannya. Semasa proses pemesinan, anda boleh memilih suapan yang sesuai mengikut kekasaran permukaan yang akan dicapai.

Proses pengisaran umum dibahagikan kepada: tahap umpan berkelajuan tinggi, tahap umpan kosong, tahap P1, tahap P2, tahap P3, dan tahap pengembalian berkelajuan tinggi.

Jumlah penyingkiran bahan dapat diperoleh dengan mengukur kualiti wafer silikon sebelum dan sesudah penggilap oleh imbangan elektronik ketepatan Sartorius CP225D. Ciri-ciri morfologi permukaan wafer silikon karbida dianalisis oleh mikroskop optik Olympus OLS4100. Ukur kekasaran permukaan wafer silikon karbida oleh Zygo Newview5022 Surface Profiler, dan ambil 3 titik yang sama pada lingkaran diameter wafer 1/2 untuk mengukur nilai purata. Selepas penggilap halus, kekasaran permukaan wafer silikon karbida diukur dengan mikroskop daya atom XE-200.

2.4 Wafer Silikon KarbidaPembersihan

Langkah-langkah membersihkan RCA silikon karbida adalah:

1. Gunakan aseton (C3H6O) untuk pembersihan ultrasonik selama 15 minit;
2. Gunakan air deionisasi selama 3 kali pembersihan ultrasonik, 10 minit setiap kali;
3. Setelah mendidih larutan H2O2 + NH3H2O: H2O dengan nisbah isipadu 1: 1: 5 selama 15 minit, bersihkan wafer (kepekatan H2O2 adalah 30%);
4. Gunakan air deionisasi selama 3 kali pembersihan ultrasonik, 10 minit setiap kali;
5. Setelah mendidih larutan H2O2 + HCl: H2O dengan nisbah isipadu 1: 1: 5 selama 15 minit, bersihkan wafer (kepekatan HCl adalah 37%);
6. Gunakan air deionisasi selama 3 kali pembersihan ultrasonik, 10 minit setiap kali;
7. Setelah mengeluarkan wafer, keringkan dengan nitrogen berkurnian tinggi

Rawatan RCA dapat menghilangkan lapisan pencemaran dan kekotoran lain yang tersisa di permukaan wafer silikon karbida setelah penyepuhlindapan, dan ia tidak akan mempengaruhi struktur permukaan wafer silikon karbida.

PAM-XIAMEN mematuhi sepenuhnya proses pembuatan wafer silikon karbida, bertujuan untuk menyediakan wafer silikon karbida berkualiti tinggi kepada pelanggan.

Untuk maklumat lebih lanjut, sila hubungi kami melalui e-mel di victorchan@powerwaywafer.com dan powerwaymaterial@gmail.com.