Hur erhålls kiselkarbidplattor?

Hur erhålls kiselkarbidplattor?

Kiselkarbid har mycket stabila egenskaper så att det kan fungera stabilt i vissa tuffa miljöer. På grund av de stabila kemiska bindningarna är den tekniska tröskeln för kiselkarbidproduktion mycket hög. Tillväxtförhållandena för kiselkarbidkristallgöt är hårda och kräver hög temperatur (~ 2600 ℃) och högt tryck (> 350MPa) tillväxtmiljö; kristalltillväxthastigheten är långsam, produktionskapaciteten är begränsad och kvaliteten är relativt instabil. Begränsat av storleken på skivtillväxtugnen är kristallgötets storlek begränsad. Kiselkarbid är ett hårt och sprött material. Hårdheten är andra än diamantens. Skärning är svår och slipnoggrannheten är svår att kontrollera. Därför är tillverkningsprocessen för kiselkarbidskivor skuren från kiselkarbidgöt mycket svår.

1. Branschkrav förKiselkarbid RånProduktion

Motsvarande branschkrav läggs fram för tillverkningsprocessen för kiselkarbidskivor:

Förfarande parametrar Krav
Enkel kristalltillväxt Storlek > 4 tum
Kristallform 4H-SiC
Mikrotubuli densitet < 2 / cm2
resistivitet 0,015 ~ 0,03Ω * cm (ledande N-typ)
10 ^ 5 Ω * cm (halvisolerad)
Behandlingskrav TTV < 15 μm
Rosett < 40 μm
Varp < 60 μm
Ra < 0,3 nm

* Kiselkarbidplattor (SiC) som produceras av Xiamen Powerway Advanced Materials Co., Ltd.(förkortning för PAM-XIAMEN) uppfyller branschens krav. För mer information, besök:https://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html.

Parametrarna för TTV, båge, varp och Ra i tabellen ovan är inte lika lätta att uppnå. Anledningarna listas enligt följande:

Kristallens kvalitet bestämmer den efterföljande bearbetningen;

Hårdheten hos kiselkarbid är 9,2, som endast kan bearbetas med diamant;

Om du helt enkelt använder diamantbearbetning kommer för mycket stress att skada kiselkarbidskivans underlag.

2. Wafer av kiselkarbidTillverkningsprocess

Av ovanstående skäl är hela tillverkningsprocessen för kiselkarbidskivor utformad enligt figuren nedan:

tillverkningsprocess för kiselkarbidskivor

Tillverkningsprocess för kiselkarbidskivor

Diamantvajer med flera trådar används för att kontrollera varp, båge och TTV; dubbelsidig slipning används för att ta bort skärskadeskiktet och höja varp, båge, TTV och LTV; dubbelsidig polering används för att minska ojämnheten mindre än 2 nm. Kemisk mekanisk polering används för att förbättra ytkvaliteten, göra grovheten < 0,2 nm och inga repor. SiC wafer rengöring och SiC wafer emballage kräver ingen klibbighet under starkt ljus.

Alla procedurer genererar motsvarande nyckelteknologi för SiC-waferbehandling:

# Metod

# Flertrådssåg

# Kontroll varp / båge / TTV / LTV

# CMP

# Rengöring av rån

Tillverkningsprocessen för kiselkarbidskivor beskrivs i detalj nedan.

2.1Tärning av kiselkarbidgöt av Flertrådsskärning

För att förhindra warpage är skivans tjocklek efter tärning 350um. Generellt kommer den att tunnas ut efter att den tillverkats till ett chip.

2.2Kiselkarbid WaferSlipning

Använd diamantuppslamning för slipning. Partikelstorleken hos diamantpulvret i uppslamningen påverkar borttagningshastigheten och ytskadorna. Genom att använda metoden som kombinerar grovslipning med större partikelstorlek och finmalning med mindre partikelstorlek kan man uppnå bättre slipresultat. Den grova slipskivan är en kopparskiva / glasskiva av harts, och den fina slipskivan är en tennskiva.

Sliptryck och slipskivans hastighet påverkar också SiC-skivans slipkvalitet:

när malningstrycket är högt är sliphastigheten snabb men TTV-värdet ökar därefter;

när trycket är litet blir sliphastigheten långsammare;

ökning av slipskivans hastighet inom ett visst område kan förbättra borttagningshastigheten, men ju högre hastighet, desto sämre är ytorna på substratet.

Sliptrycket regleras i allmänhet vid 0,5-0,8 kN (0,025 MPa), sliphuvudets hastighet är 60-80 r / min och slipskivans hastighet är cirka 60 r / min.

Slipskivan måste slipas under slipningsprocessen för att säkerställa avlägsnande av kiselkarbidsubstrat. Slipskivans förbandssystem kan göra slipvätskan jämnt fördelad och säkerställa att slipningen avlägsnas. När slipskivans borttagningshastighet minskas och borttagningshastigheten inte kan garanteras genom onlineförband måste slipskivan trimmas offline.

powerwaywafer

2.3SiC WaferPolering av Kemisk mekanik under tillverkning av kiselkarbidskivor

Använd mekanisk verkan (tryck) och kemisk / oxidation (väteperoxid, pH-värde) för att arbeta tillsammans för att göra ytan slät och ren. Balansen mellan kemisk verkan och mekanisk verkan bör ägnas mer uppmärksamhet. Den typ av poleringsvätska, polermatta, poleringstryck, poleringsskivhastighet och många andra förhållanden kommer att avgöra poleringskvaliteten:

  1. Inverkan av poleringslösningskoncentration: ju högre koncentration av poleringslösning, desto starkare är poleringens borttagningsförmåga. Emellertid kommer substratytans grovhet att öka, ytkvaliteten kommer att minska. Koncentrationen minskar, poleringsborttagningsförmågan minskar och effektiviteten blir låg;
  2. Hårdare poleringskuddar kan få en bättre planhet och mjukare poleringskuddar kan få en yta med färre defekter;
  3. Ökande poleringstryck eller rotationshastighet kan förbättra materialets borttagningshastighet, men samtidigt ökar materialets ytjämnhet och skiktet på underytan, vilket påverkar ytkvaliteten.

När borttagningsmängden är för stor på grund av den höga hårdheten hos kiselkarbidmaterialet, slipas slippartiklarna av sliphjulet gradvis och tråkiga under inverkan av friktion och strängsprutning. Sliprester inbäddade i porerna på slipskivans yta orsakar blockering av diamantslipskivan, vilket resulterar i en minskning av slipskivans slipeffekt och effektivitet och ojämnhet på arbetsstyckets yta.

För att lösa detta problem har SiC-rivningsprocessen förbättrats och online-förbandsprocessen med oilstone har lagts till. Å ena sidan kan det avlägsna det slipande skräpet som är igensatt på sliphjulets yta och få slippartiklarna att skjuta ut på ytan; å andra sidan, när sliphjulet blir trubbigt kan det slipas igen genom slipning, vilket underlättar slip- och skärprocessen.

Maximal skärtjocklek = 2 * arbetsstyckets hastighet / (sliphjulets hastighet * sliphjulets partikelstorlek) * √ (radiell matning / sliphjulets diameter)

Ju mindre matning av sliphjulet är, desto bättre är arbetsstyckets ytjämnhet och desto högre ytnoggrannhet. Under bearbetningsprocessen kan du välja lämplig matning utifrån den ytjämnhet som ska uppnås.

Den allmänna slipprocessen är uppdelad i: höghastighetsmatningssteg, tommatningssteg, P1-steg, P2-steg, P3-steg och höghastighetsretursteg.

Mängden avlägsnande av material kan erhållas genom att mäta kvaliteten på kiselskivor före och efter polering med Sartorius CP225D precision elektronisk balans. Ytmorfologikarakteristiken för kiselkarbidskivorna analyseras med Olympus OLS4100 optiskt mikroskop. Mät ytjämnheten hos kiselkarbidskivan av Zygo Newview5022 Surface Profiler och ta 3 lika stora punkter på cirkeln 1/2 skivdiametern för att mäta medelvärdet. Efter finpolering mäts ytjämnheten hos kiselkarbidskivan med XE-200 atomkraftmikroskop.

2.4 Wafer av kiselkarbidRengöring

Stegen för RCA-rengöring av kiselkarbid är:

  1. Använd aceton (C3H6O) för ultraljudsrengöring i 15 minuter;
  2. Använd avjoniserat vatten i 3 gånger ultraljudsrengöring, 10 minuter varje gång;
  3. Efter kokning av en lösning av H2O2 + NH3H2O: H2O med volymförhållandet 1: 1: 5 i 15 minuter, rengör skivan (koncentrationen av H2O2 är 30%);
  4. Använd avjoniserat vatten i 3 gånger ultraljudsrengöring, 10 minuter varje gång;
  5. Efter kokning av en lösning av H2O2 + HCl: H2O med volymförhållandet 1: 1: 5 under 15 minuter, rengör skivan (koncentrationen av HCl är 37%);
  6. Använd avjoniserat vatten i 3 gånger ultraljudsrengöring, 10 minuter varje gång;
  7. När du har tagit ut skivan, torka den med kväve med hög renhet

RCA-behandling kan effektivt avlägsna föroreningsskiktet och andra föroreningar som finns kvar på ytan av kiselkarbidskivan efter glödgning, och det påverkar inte strukturen på kiselkarbidskivans yta.

PAM-XIAMEN följer strikt tillverkningsprocessen för kiselkarbidskivor och syftar till att ge kunderna högkvalitativ kiselkarbidskiva.

För mer information, kontakta oss via e-post på victorchan@powerwaywafer.com och powerwaymaterial@gmail.com.

Dela det här inlägget