Cacbua silic có đặc tính rất ổn định, do đó nó có thể hoạt động ổn định trong một số môi trường khắc nghiệt. Do các liên kết hóa học ổn định nên ngưỡng kỹ thuật để sản xuất cacbua silic là rất cao. Các điều kiện phát triển của thỏi tinh thể silic cacbua rất khắc nghiệt, đòi hỏi nhiệt độ cao (~ 2600 ℃) và môi trường tăng trưởng áp suất cao (> 350MPa); tốc độ phát triển tinh thể chậm, năng lực sản xuất hạn chế, chất lượng tương đối không ổn định. Bị giới hạn bởi kích thước của lò tăng trưởng wafer, kích thước của thỏi tinh thể bị hạn chế. Cacbua silic là một vật liệu cứng và giòn. Độ cứng đứng thứ hai sau kim cương. Khó cắt và độ chính xác mài khó kiểm soát. Do đó, quá trình sản xuất tấm wafer silicon cacbua cắt từ thỏi cacbua silicon là rất khó khăn.

1. Yêu cầu của ngành đối vớiCacbua silic WaferSản lượng

Các yêu cầu tương ứng của ngành được đưa ra đối với quy trình sản xuất tấm wafer silicon cacbua:

Quá trình	Thông số	Các yêu cầu
Tăng trưởng đơn tinh thể	Kích thước	＞ 4 inch
	Dạng tinh thể	4H-SiC
	Mật độ vi ống	＜ 2 / cm2
	Điện trở	0,015 ~ 0,03Ω * cm (Loại N dẫn điện)
		10 ^ 5 Ω * cm (Bán cách điện)
Yêu cầu xử lý	TTV	＜ 15 μm
	Cây cung	＜ 40 μm
	Làm cong	＜ 60 μm
	Ra	＜ 0,3 nm

* Tấm silicon cacbua (SiC) được sản xuất bởi Xiamen Powerway Advanced Materials Co., Ltd.(viết tắt của PAM-XIAMEN) đáp ứng các yêu cầu của ngành. Để biết thêm chi tiết, vui lòng truy cập:https://www.powerwaywafer.com/sic-wafer/sic-wafer-substrate.html.

Các thông số về TTV, cung, sợi dọc, Ra trong bảng trên không dễ đạt được. Các lý do được liệt kê như sau:

Chất lượng của tinh thể tự nó quyết định quá trình xử lý tiếp theo;

Độ cứng của cacbua silic là 9,2, chỉ có thể được gia công bằng kim cương;

Nếu bạn chỉ đơn giản sử dụng chế biến kim cương, quá nhiều căng thẳng sẽ gây ra hư hỏng cho lớp nền silicon cacbua.

2. Silicon cacbua WaferQuá trình sản xuất

Vì những lý do trên, toàn bộ quy trình sản xuất tấm silicon cacbua được thiết kế như thể hiện trong Hình dưới đây:

Dây kim cương cắt nhiều dây được sử dụng để điều khiển sợi dọc, dây cung, và TTV; mài hai mặt được sử dụng để loại bỏ lớp hư hỏng do cắt và nâng cao sợi dọc, cánh cung, TTV và LTV; đánh bóng hai mặt được sử dụng để giảm độ nhám nhỏ hơn 2nm. Đánh bóng cơ học hóa học được sử dụng để cải thiện chất lượng bề mặt, tạo độ nhám ＜ 0,2nm và không bị trầy xước. SiC wafer làm sạch và SiC wafer bao bì không yêu cầu dính dưới ánh sáng mạnh.

Tất cả các quy trình tạo ra công nghệ chính tương ứng của chế biến tấm SiC:

# Kỹ thuật

# Máy cưa nhiều dây

# Điều khiển sợi dọc / cây cung / TTV / LTV

# CMP

# Làm sạch Wafer

Quy trình sản xuất wafer silicon cacbua được mô tả chi tiết dưới đây.

2.1Thái thỏi Silicon Carbide bởi Cắt nhiều dây

Để ngăn ngừa sự cong vênh, độ dày của tấm wafer sau khi làm mờ là 350um. Nói chung, nó sẽ mỏng đi sau khi được chế tạo thành chip.

2,2Silicon Carbide WaferMài

Sử dụng bùn kim cương để mài. Kích thước hạt của bột kim cương trong bùn ảnh hưởng đến tốc độ loại bỏ và lớp phá hủy bề mặt. Sử dụng phương pháp kết hợp nghiền thô với cỡ hạt lớn hơn và nghiền mịn với cỡ hạt nhỏ hơn có thể đạt được kết quả nghiền tốt hơn. Đĩa mài thô là đĩa đồng nhựa / đĩa thủy tinh, và đĩa mài mịn là đĩa thiếc.

Áp suất mài và tốc độ đĩa mài cũng ảnh hưởng đến chất lượng mài tấm SiC:

khi áp suất nghiền cao, tốc độ nghiền nhanh, nhưng giá trị TTV sẽ tăng tương ứng;

khi áp suất nhỏ, tốc độ nghiền trở nên chậm hơn;

tăng tốc độ đĩa mài trong một phạm vi nhất định có thể cải thiện tốc độ loại bỏ, nhưng tốc độ càng cao, độ phẳng của bề mặt đế càng xấu.

Áp suất nghiền thường được kiểm soát ở mức 0,5-0,8 kN (0,025 MPa), tốc độ đầu mài là 60-80 vòng / phút và tốc độ đĩa mài khoảng 60 vòng / phút.

Đĩa mài cần được mài sắc trong quá trình mài để đảm bảo tỷ lệ loại bỏ chất nền đơn tinh thể cacbua silic. Hệ thống làm sạch đĩa mài có thể làm cho chất lỏng mài được phân phối đồng đều và đảm bảo hiệu quả loại bỏ mài. Khi tốc độ loại bỏ của đĩa mài giảm và không thể đảm bảo tốc độ loại bỏ bằng cách thay băng trực tuyến, đĩa mài cần được cắt ngoại tuyến.

2.3SiC waferĐánh bóng bằng Hóa chất Mechenical trong quá trình sản xuất Wafer Silicon Carbide

Sử dụng tác động cơ học (áp suất) và hóa học / oxy hóa (hydrogen peroxide, giá trị pH) để làm việc cùng nhau để làm cho bề mặt nhẵn và sạch. Sự cân bằng giữa tác dụng hóa học và tác dụng cơ học cần được chú ý nhiều hơn. Loại dung dịch đánh bóng, đệm đánh bóng, áp suất đánh bóng, tốc độ đĩa đánh bóng và nhiều điều kiện khác sẽ quyết định chất lượng đánh bóng:

1. Ảnh hưởng của nồng độ dung dịch đánh bóng: nồng độ dung dịch đánh bóng càng cao thì khả năng loại bỏ chất đánh bóng càng mạnh, tuy nhiên độ nhám bề mặt nền sẽ tăng lên, chất lượng bề mặt giảm. Nồng độ giảm, khả năng loại bỏ đánh bóng sẽ giảm, và hiệu quả sẽ thấp;
2. Miếng đánh bóng cứng hơn có thể có độ phẳng tốt hơn, và miếng đánh bóng mềm hơn có thể có bề mặt ít khuyết tật hơn;
3. Việc tăng áp suất đánh bóng hoặc tốc độ quay sẽ cải thiện tốc độ loại bỏ vật liệu, nhưng đồng thời, nó sẽ làm tăng độ nhám bề mặt của vật liệu và lớp hư hỏng bề mặt phụ, ảnh hưởng đến chất lượng bề mặt.

Khi lượng loại bỏ quá lớn, do vật liệu silic cacbua có độ cứng cao, các hạt mài của đá mài dần dần bị tròn và xỉn màu dưới tác dụng của ma sát và ép đùn. Các mảnh vụn bám vào các lỗ rỗng trên bề mặt đá mài sẽ gây tắc nghẽn đá mài kim cương, dẫn đến giảm khả năng mài và hiệu quả của đá mài, đồng thời trên bề mặt phôi không đều.

Để giải quyết vấn đề này, quy trình nghiền tấm SiC đã được cải tiến và quy trình gia công trực tuyến đá dầu đã được thêm vào. Một mặt, nó có thể loại bỏ các hạt mài bị bám trên bề mặt đá mài và làm cho các hạt mài nhô ra bề mặt; Mặt khác, khi đá mài bị cùn, có thể mài lại bằng cách mài nhẵn, giúp quá trình mài và cắt dễ dàng hơn.

Chiều dày cắt tối đa = 2 * tốc độ phôi / (tốc độ bánh mài * số kích thước hạt đá mài) * √ (thức ăn xuyên tâm / đường kính bánh mài)

Bước tiến của đá mài càng nhỏ thì độ nhám bề mặt của phôi càng tốt và độ chính xác bề mặt càng cao. Trong quá trình gia công, bạn có thể chọn cấp liệu phù hợp theo độ nhám bề mặt cần đạt được.

Quá trình nghiền chung được chia thành: giai đoạn cấp liệu tốc độ cao, giai đoạn cấp liệu rỗng, giai đoạn P1, giai đoạn P2, giai đoạn P3 và giai đoạn hồi tốc độ cao.

Lượng vật liệu loại bỏ có thể thu được thông qua việc đo chất lượng của tấm silicon trước và sau khi đánh bóng bằng cân điện tử chính xác Sartorius CP225D. Các đặc điểm hình thái bề mặt của các tấm silicon cacbua được phân tích bằng kính hiển vi quang học Olympus OLS4100. Đo độ nhám bề mặt của tấm silicon carbide bằng Zygo Newview5022 Surface Profiler và lấy 3 điểm bằng nhau trên 1/2 đường kính tấm wafer để đo giá trị trung bình. Sau khi đánh bóng mịn, độ nhám bề mặt của tấm silicon cacbua được đo bằng kính hiển vi lực nguyên tử XE-200.

2,4 Silicon cacbua WaferLàm sạch

Các bước của RCA làm sạch cacbua silicon là:

1. Sử dụng axeton (C3H6O) để làm sạch siêu âm trong 15 phút;
2. Sử dụng nước khử ion để làm sạch bằng sóng siêu âm 3 lần, mỗi lần 10 phút;
3. Sau khi đun sôi dung dịch H2O2 + NH3H2O: H2O với tỷ lệ thể tích 1: 1: 5 trong 15 phút, rửa sạch phiến mỏng (nồng độ của H2O2 là 30%);
4. Sử dụng nước khử ion để làm sạch bằng sóng siêu âm 3 lần, mỗi lần 10 phút;
5. Sau khi đun sôi dung dịch H2O2 + HCl: H2O với tỉ lệ thể tích 1: 1: 5 trong 15 phút, rửa sạch phiến mỏng (nồng độ HCl là 37%);
6. Sử dụng nước khử ion để làm sạch bằng sóng siêu âm 3 lần, mỗi lần 10 phút;
7. Sau khi lấy tấm wafer ra, làm khô nó bằng nitơ có độ tinh khiết cao

Xử lý RCA có thể loại bỏ hiệu quả lớp ô nhiễm và các tạp chất khác còn lại trên bề mặt của tấm silicon cacbua sau khi ủ, và nó sẽ không ảnh hưởng đến cấu trúc của bề mặt tấm silicon cacbua.

PAM-XIAMEN tuân thủ nghiêm ngặt quy trình sản xuất wafer silicon carbide, nhằm cung cấp cho khách hàng wafer silicon carbide chất lượng cao.

Để biết thêm thông tin, vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email victorchan@powerwaywafer.com và powerwaymaterial@gmail.com.