Sitiyasyon aktyèl la ak tandans teknoloji pwosesis wafer SiC la

Kòm yon materyèl substrat semi-kondiktè twazyèm jenerasyon,carbure Silisyòm (SiC)Kristal sèl la gen gwo posiblite pou itilize nan fabrikasyon aparèy elektwonik ki gen gwo frekans ak gwo puisans. Teknoloji pwosesis SiC a jwe yon wòl desizif nan pwodiksyon materyèl substrats ki gen bon kalite. Atik sa a prezante eta aktyèl rechèch sou teknoloji pwosesis SiC yo ni nan peyi Lachin ni aletranje, li analize epi konpare mekanis pwosesis koupe, fanm k'ap pile ak polisaj, ansanm ak tandans ki genyen nan platè ak aspè sifas wafer yo. Li mete aksan tou sou defi ki egziste deja nan pwosesis wafer SiC yo epi li diskite sou direksyon devlopman nan lavni.

Silisyòm carbure (SiC)Wafer yo se materyèl fondamantal kritik pou aparèy semi-kondiktè twazyèm jenerasyon yo epi yo gen yon enpòtans siyifikatif ak yon potansyèl mache nan domèn tankou mikwoelektwonik, elektwonik pouvwa, ak ekleraj semi-kondiktè. Akòz dite ekstrèmman wo ak estabilite chimikKristal sèl SiC, metòd tradisyonèl pou pwosesis semi-kondiktè yo pa totalman apwopriye pou machinasyon yo. Malgre ke anpil konpayi entènasyonal te fè rechèch apwofondi sou pwosesis teknikman difisil kristal SiC yo, teknoloji ki enpòtan yo kenbe estrikteman konfidansyèl.

Nan dènye ane sa yo, Lachin te ogmante efò nan devlopman materyèl ak aparèy monokristal SiC. Sepandan, avansman teknoloji aparèy SiC nan peyi a aktyèlman limite pa limitasyon nan teknoloji pwosesis ak kalite waf. Se poutèt sa, li esansyèl pou Lachin amelyore kapasite pwosesis SiC pou amelyore kalite substrats monokristal SiC yo epi reyalize aplikasyon pratik yo ak pwodiksyon an mas.

 

Prensipal etap pwosesis yo enkli: koupe → fanm k'ap pile koryas → fanm k'ap pile amann → polisaj ki graj (polisaj mekanik) → polisaj amann (polisaj chimik mekanik, CMP) → enspeksyon.

Etap

Pwosesis wafer SiC

Pwosesis Materyèl Monokristal Semikondiktè Tradisyonèl

Koupe Itilize teknoloji si milti-fil pou koupe lengote SiC an tranch mens. Tipikman itilize teknik koupe lam dyamèt enteryè oswa dyamèt ekstèn
Broyage Divize an fanm k'ap pile koryas ak fanm k'ap pile amann pou retire mak si ak kouch domaj ki koze pa koupe Metòd pou moulen yo ka varye, men objektif la se menm nan.
Polisaj Gen ladan polisaj ki graj ak ultra-presizyon lè l sèvi avèk polisaj mekanik ak chimik mekanik (CMP) Anjeneral gen ladan polisaj mekanik chimik (CMP), byenke etap espesifik yo ka diferan.

 

 

Koupe kristal sèl SiC yo

Nan pwosesis la nanKristal sèl SiC, koupe a se premye etap la epi li se yon etap ki trè kritik. Koub, chèn, ak varyasyon epesè total (TTV) waf la ki soti nan pwosesis koupe a detèmine kalite ak efikasite operasyon fanm ak polisaj ki vin apre yo.

 

Zouti koupe yo ka klase pa fòm an si dyamèt enteryè dyaman (ID), si dyamèt ekstèn (OD), si bann, ak si fil. Si fil yo, bò kote pa yo, ka klase pa kalite mouvman yo an sistèm fil resipwòk ak bouk (san fen). Baze sou mekanis koupe abrazif la, teknik tranche si fil yo ka divize an de kalite: si fil abrazif lib ak si fil dyaman abrazif fiks.

1.1 Metòd Koupe Tradisyonèl yo

Pwofondè koupe si dyamèt ekstèn (OD) yo limite pa dyamèt lam la. Pandan pwosesis koupe a, lam la gen tandans pou vibrasyon ak devyasyon, sa ki lakòz gwo nivo bri ak move rijidite. Si dyamèt entèn (ID) yo itilize abrazif dyaman sou sikonferans entèn lam la kòm kwen koupe. Lam sa yo ka osi mens ke 0.2 mm. Pandan tranchaj la, lam ID a Thorne ak gwo vitès pandan materyèl ki pral koupe a deplase radyalman an relasyon ak sant lam la, pou reyalize tranchaj la atravè mouvman relatif sa a.

 

Scie à ruban dyaman yo bezwen arè ak bak souvan, epi vitès koupe a trè ba—jeneralman li pa depase 2 m/s. Yo soufri tou anba gwo usure mekanik ak gwo depans antretyen. Akòz lajè lam si a, reyon koupe a pa ka twò piti, epi koupe plizyè tranch pa posib. Zouti si tradisyonèl sa yo limite pa rijidite baz la epi yo pa ka fè koupe koube oswa gen reyon vire limite. Yo sèlman kapab fè koupe dwat, pwodui gwo kerf, yo gen yon to sede ki ba, e pakonsekan yo pa apwopriye pou koupe.Kristal SiC yo.

 

 elektwonik

1.2 Koupe plizyè fil ak si abrazif gratis

Teknik koupe ak si fil abrazif lib la itilize mouvman rapid fil la pou pote labou a nan koupe a, sa ki pèmèt retire materyèl la. Li prensipalman itilize yon estrikti resipwòk e kounye a se yon metòd ki byen devlope e ki lajman itilize pou koupe efikas plizyè wafer silikon monokristal. Sepandan, aplikasyon li nan koupe SiC te mwens etidye an pwofondè.

 

Si fil abrazif lib yo ka trete waf ki gen epesè mwens pase 300 μm. Yo ofri pèt kerf ki ba, raman lakòz chipping, epi yo bay yon bon jan kalite sifas relativman bon. Sepandan, akòz mekanis retire materyèl la—ki baze sou woule ak endantasyon abrazif yo—sifas waf la gen tandans devlope yon estrès rezidyèl siyifikatif, mikwo-krak, ak kouch domaj ki pi pwofon. Sa mennen nan deformation waf la, fè li difisil pou kontwole presizyon pwofil sifas la, epi ogmante chaj sou etap pwosesis ki vin apre yo.

 

Pèfòmans koupe a enfliyanse anpil pa sispansyon an; li nesesè pou kenbe file abrazif yo ak konsantrasyon sispansyon an. Tretman ak resiklaj sispansyon an koute chè. Lè w ap koupe lengote gwo gwosè, abrazif yo gen difikilte pou penetre fant pwofon ak long. Anba menm gwosè grenn abrazif la, pèt fant lan pi gran pase sa ki genyen nan si fil abrazif fiks yo.

 

1.3 Koupe plizyè fil ak fil dyaman abrazif fiks

Si fil dyaman abrazif fiks yo tipikman fabrike lè yo mete patikil dyaman sou yon substra fil asye atravè metòd galvanoplasti, sinterizasyon, oswa lyezon résine. Si fil dyaman galvanoplasti yo ofri avantaj tankou koupe ki pi etwat, pi bon kalite tranch, pi gwo efikasite, mwens kontaminasyon, ak kapasite pou koupe materyèl ki gen gwo dite.

 

Kounye a, si fil dyaman elektwodepoze resipwòk la se metòd ki pi lajman itilize pou koupe SiC. Figi 1 (ki pa montre isit la) montre planite sifas waf SiC ki koupe lè l sèvi avèk teknik sa a. Ofiramezi koupe a ap pwogrese, defòmasyon waf la ogmante. Sa a se paske zòn kontak ant fil la ak materyèl la ogmante pandan fil la ap desann, sa ki ogmante rezistans ak vibrasyon fil la. Lè fil la rive nan dyamèt maksimòm waf la, vibrasyon an nan pik li, sa ki lakòz defòmasyon maksimòm.

 

Nan dènye etap koupe yo, akòz akselerasyon, mouvman vitès ki estab, deselerasyon, arè, ak ranvèsman fil la, ansanm ak difikilte pou retire debri ak likid refwadisman an, kalite sifas waf la deteryore. Ranvèsman fil la ak varyasyon vitès yo, ansanm ak gwo patikil dyaman sou fil la, se prensipal kòz reyur sifas yo.

 

1.4 Teknoloji Separasyon Fwad

Separasyon frèt kristal monosiC yo se yon pwosesis inovatè nan domèn pwosesis materyèl semi-kondiktè twazyèm jenerasyon an. Nan dènye ane yo, li te atire anpil atansyon akòz avantaj remakab li yo nan amelyore sede ak diminye pèt materyèl. Teknoloji a ka analize sou twa aspè: prensip fonksyònman, koule pwosesis, ak avantaj prensipal yo.

 

Detèminasyon Oryantasyon Kristal ak Broyaj Dyamèt Eksteryè: Anvan tretman an, yo dwe detèmine oryantasyon kristal lengote SiC la. Apre sa, yo fòme lengote a pou fè l tounen yon estrikti silendrik (souvan yo rele l yon disk SiC) atravè broyaj dyamèt ekstèn. Etap sa a poze fondasyon pou koupe direksyonèl ak tranchaj ki vin apre.

Koupe ak plizyè fil: Metòd sa a itilize patikil abrazif konbine avèk fil koupe pou koupe lengote silendrik la. Sepandan, li soufri de pèt kerf enpòtan ak pwoblèm inegalite sifas.

 

Teknoloji Koupe Lazè: Yo itilize yon lazè pou fòme yon kouch modifye andedan kristal la, kote yo ka detache tranch mens. Apwòch sa a diminye pèt materyèl epi amelyore efikasite pwosesis la, sa ki fè li yon nouvo direksyon pwomèt pou koupe waf SiC.

 

koupe lazè

 

Optimizasyon Pwosesis Koupe

Koupe plizyè fil abrazif fiks: Sa a se teknoloji endikap kounye a, byen adapte pou karakteristik dite segondè SiC la.

 

Machinaj pa egzeyat elektrik (EDM) ak teknoloji separasyon frèt: Metòd sa yo bay solisyon divèsifye ki adapte ak bezwen espesifik.

 

Pwosesis Polisaj: Li esansyèl pou balanse vitès retire materyèl la ak domaj sifas la. Yo itilize Polisaj Chimik Mekanik (CMP) pou amelyore inifòmite sifas la.

 

Siveyans an tan reyèl: Yo prezante teknoloji enspeksyon sou entènèt pou kontwole brutality sifas yo an tan reyèl.

 

Tranche Lazè: Teknik sa a diminye pèt kerf epi li diminye sik pwosesis yo, byenke zòn ki afekte tèmikman an rete yon defi.

 

Teknoloji Pwosesis Ibrid: Konbinezon metòd mekanik ak chimik amelyore efikasite pwosesis la.

 

Teknoloji sa a deja jwenn aplikasyon endistriyèl. Pa egzanp, Infineon te achte SILTECTRA e kounye a li gen patant prensipal ki sipòte pwodiksyon an mas wafer 8 pous. Nan Lachin, konpayi tankou Delong Laser te reyalize yon efikasite pwodiksyon 30 wafer pou chak lengote pou pwosesis wafer 6 pous, sa ki reprezante yon amelyorasyon 40% parapò ak metòd tradisyonèl yo.

 

Tank fabrikasyon ekipman domestik yo ap akselere, teknoloji sa a espere vin solisyon prensipal pou pwosesis substrat SiC. Avèk ogmantasyon dyamèt materyèl semi-kondiktè yo, metòd koupe tradisyonèl yo vin demode. Pami opsyon aktyèl yo, teknoloji si fil dyaman resipwòk la montre kandida aplikasyon ki pi pwomèt yo. Koupe lazè, kòm yon teknik émergentes, ofri avantaj enpòtan epi yo prevwa li pral vin metòd koupe prensipal la nan lavni.

 

2,Broyage kristal sèl SiC

 

Kòm yon reprezantan semi-kondiktè twazyèm jenerasyon yo, carbure Silisyòm (SiC) ofri avantaj enpòtan akòz gwo espas bann li, gwo chan elektrik pann li, gwo vitès derive elektwon saturation li, ak ekselan konduktivite tèmik li. Pwopriyete sa yo fè SiC patikilyèman avantaje nan aplikasyon wo vòltaj (pa egzanp, anviwònman 1200V). Teknoloji pwosesis pou substrats SiC se yon pati fondamantal nan fabrikasyon aparèy. Kalite sifas ak presizyon substrats la afekte dirèkteman kalite kouch epitaksyal la ak pèfòmans aparèy final la.

 

Prensipal objektif pwosesis fanm k'ap pile a se pou retire mak si sou sifas la ak kouch domaj ki koze pandan tranchaj la, epi pou korije defòmasyon ki pwovoke pa pwosesis koupe a. Etandone dite ekstrèmman wo SiC a, fanm k'ap pile a mande pou itilize abrazif di tankou carbure bor oswa dyaman. Fanm k'ap pile konvansyonèl la tipikman divize an fanm k'ap pile koryas ak fanm k'ap pile amann.

 

2.1 Broyage koryas ak byen file

Yo ka klase fanm k'ap pile a selon gwosè patikil abrazif yo:

 

Broyaj koryas: Itilize pi gwo abrazif prensipalman pou retire mak si ak kouch domaj ki koze pandan tranchaj, pou amelyore efikasite pwosesis la.

 

Broyaj Fin: Itilize abrazif ki pi rafine pou retire kouch domaj ki rete pa broyaj koryas, diminye aspè sifas la, epi amelyore kalite sifas la.

 

Anpil manifakti substrat SiC domestik yo itilize pwosesis pwodiksyon sou gwo echèl. Yon metòd komen enplike fanm k'ap pile sou de bò lè l sèvi avèk yon plak fè fonn ak yon melanj dyaman monokristalin. Pwosesis sa a retire efektivman kouch domaj ki te kite pa si fil la, korije fòm wafer la, epi diminye TTV (Varyasyon Epesè Total), Bow, ak Warp. To retire materyèl la estab, tipikman rive nan 0.8–1.2 μm/min. Sepandan, sifas wafer ki rezilta a mat ak yon aspè relativman wo—tipikman alantou 50 nm—ki enpoze plis demand sou etap polisaj ki vin apre yo.

 

2.2 Broyage sou yon sèl bò

Broyaj yon sèl bò a trete sèlman yon bò waf la alafwa. Pandan pwosesis sa a, yo monte waf la ak sir sou yon plak asye. Anba presyon ki aplike a, substra a sibi yon ti defòmasyon, epi sifas anwo a aplati. Apre broyaj la, yo nivele sifas anba a. Lè presyon an retire, sifas anwo a gen tandans reprann fòm orijinal li, sa ki afekte tou sifas anba ki te deja broye a—sa ki lakòz tou de bò yo defòme epi degrade nan plat.

 

Anplis, plak fanm k'ap pile a ka vin konkav nan yon ti tan, sa ki lakòz waf la vin konvèks. Pou kenbe platè plak la, li nesesè pou abiye souvan. Akòz efikasite ki ba ak platè waf la ki pòv, fanm k'ap pile yon sèl bò pa apwopriye pou pwodiksyon an mas.

 

Tipikman, yo itilize wou fanm #8000 pou fanm byen file. Nan Japon, pwosesis sa a relativman matirite e menm itilize wou polisaj #30000. Sa pèmèt sifas waf yo rive anba 2 nm, sa ki fè waf yo pare pou CMP final la (Polisaj Chimik Mekanik) san lòt pwosesis.

 

2.3 Teknoloji eklèsi sou yon sèl bò

Teknoloji pou Ralisman Yon Sèl Fas ak Dyaman an se yon nouvo metòd pou fanm k'ap pile yon sèl bò. Jan Figi 5 la montre (pa montre isit la), pwosesis la itilize yon plak fanm k'ap pile ki lye ak dyaman. Waf la fikse atravè yon adsorption vakyòm, pandan waf la ak wou fanm k'ap pile dyaman an ap vire an menm tan. Wou fanm k'ap pile a desann piti piti pou fanm k'ap pile a rive nan yon epesè sib. Apre yo fin fè yon bò, yo vire waf la pou trete lòt bò a.

 

Apre yo fin diminye l, yon waf 100 mm ka reyalize:

 

Koupe < 5 μm

 

TTV < 2 μm

Aspè sifas < 1 nm

Metòd pwosesis yon sèl wafer sa a ofri gwo estabilite, ekselan konsistans, ak yon gwo pousantaj retire materyèl. Konpare ak fanm k'ap pile doub fas konvansyonèl la, teknik sa a amelyore efikasite fanm k'ap pile a plis pase 50%.

 

chip

2.4 Broyage doub fas

Broyaj doub-fas itilize tou de yon plak broyaj anwo ak yon plak broyaj anba pou broye tou de bò substra a an menm tan, sa ki asire yon kalite sifas ekselan sou tou de bò yo.

 

Pandan pwosesis la, plak fanm yo premye aplike presyon sou pwen ki pi wo nan pyès travay la, sa ki lakòz defòmasyon ak retire materyèl piti piti nan pwen sa yo. Pandan pwen ki pi wo yo ap nivele, presyon sou substra a piti piti vin pi inifòm, sa ki lakòz yon defòmasyon konsistan sou tout sifas la. Sa pèmèt tou de sifas anwo ak anba yo dwe fanm respire. Yon fwa fanm lan fini epi presyon an lage, chak pati nan substra a refè inifòmman akòz presyon egal li te sibi a. Sa mennen nan yon deformation minimòm ak yon bon plat.

 

Asperite sifas waf la apre fanm lan fin moulen l depann de gwosè patikil abrazif yo—patikil ki pi piti yo bay sifas ki pi lis. Lè w ap itilize abrazif 5 μm pou fanm doub fas, ou ka kontwole planite ak varyasyon epesè waf la nan 5 μm. Mezi mikwoskòp fòs atomik (AFM) yo montre yon asperite sifas (Rq) anviwon 100 nm, ak twou fanm ki rive jiska 380 nm pwofondè ak mak lineyè vizib ki koze pa aksyon abrazif la.

 

Yon metòd ki pi avanse enplike fanm k'ap pile sou de bò lè l sèvi avèk kousinen kim an poliyiretàn konbine avèk yon melanj dyaman polikristalin. Pwosesis sa a pwodui waf ki gen yon sifas ki pa twò aspère, rive nan yon Ra < 3 nm, ki trè benefik pou polisaj substrats SiC yo apre sa.

 

Sepandan, grate sifas la rete yon pwoblèm ki pa rezoud. Anplis de sa, dyaman polikristalin yo itilize nan pwosesis sa a pwodui atravè sentèz eksplozif, ki teknikman difisil, bay ti kantite, epi ki trè chè.

 

Polisaj kristal sèl SiC yo

Pou reyalize yon sifas poli kalite siperyè sou waf Silisyòm carbure (SiC), polisaj la dwe retire nèt twou moulen yo ak ondilasyon sifas nanomèt yo. Objektif la se pwodui yon sifas lis, san domaj, san kontaminasyon oswa degradasyon, san domaj anba sifas, epi san estrès sifas rezidyèl.

 

3.1 Polisaj mekanik ak CMP nan wafè SiC yo

Apre kwasans yon lengote monokristal SiC, domaj sifas yo anpeche li itilize dirèkteman pou kwasans epitaksyal. Se poutèt sa, plis pwosesis nesesè. Premye fòm lengote a se awondi pou l pran yon fòm silendrik estanda, answit koupe l an tranch lè l sèvi avèk koupe fil, epi apre sa, yo verifye oryantasyon kristalografik la. Polisaj se yon etap enpòtan nan amelyore kalite tranch la, pou adrese domaj potansyèl sou sifas la ki koze pa domaj kwasans kristal ak etap pwosesis anvan yo.

 

Gen kat metòd prensipal pou retire kouch domaj sifas sou SiC:

 

Polisaj mekanik: Senp men li kite reyur; apwopriye pou premye polisaj.

 

Polisaj Mekanik Chimik (CMP): Retire reyur atravè grave chimik; apwopriye pou polisaj presizyon.

 

Gravure idwojèn: Mande ekipman konplèks, souvan itilize nan pwosesis HTCVD.

 

Polisaj ak asistans plasma: Konplèks e raman itilize.

 

Polisaj mekanik sèlman gen tandans lakòz reyur, alòske polisaj chimik sèlman ka lakòz yon grave inegal. CMP konbine tou de avantaj yo epi li ofri yon solisyon efikas e abòdab.

 

Prensip Travay CMP

CMP fonksyone lè li vire waf la anba yon presyon fiks kont yon kousen polisaj ki ap vire. Mouvman relatif sa a, konbine avèk fwotman mekanik ki soti nan abrazif gwosè nano nan sispansyon an ak aksyon chimik ajan reyaktif yo, reyalize planarizasyon sifas la.

 

Materyèl prensipal yo itilize:

Sispansyon polisaj: Gen abrazif ak reyaktif chimik.

 

Kousen polisaj: Li ize pandan itilizasyon an, sa ki diminye gwosè pò yo ak efikasite livrezon labou a. Li nesesè pou netwaye sifas la regilyèman, anjeneral avèk yon zouti dyaman, pou retabli sifas ki graj.

Pwosesis CMP tipik

Abrazif: 0.5 μm sispansyon dyaman

Sib sifas sib: ~0.7 nm

Polisaj Mekanik Chimik:

Ekipman polisaj: AP-810 poliseur yon sèl bò

Presyon: 200 g/cm²

Vitès plak: 50 rpm

Vitès detantè seramik: 38 rpm

Konpozisyon sispansyon:

SiO₂ (30% an pwa, pH = 10.15)

0–70% pwa H₂O₂ (30% pwa, klas reyaktif)

Ajiste pH a 8.5 lè l sèvi avèk 5% pwa KOH ak 1% pwa HNO₃.

Debi sispansyon: 3 L/min, resikle

 

Pwosesis sa a amelyore kalite waf SiC a yon fason efikas epi li satisfè egzijans pou pwosesis en yo.

 

Difikilte teknik nan polisaj mekanik

SiC, kòm yon semi-kondiktè ak yon gwo espas bann (bandgap), jwe yon wòl vital nan endistri elektwonik la. Avèk ekselan pwopriyete fizik ak chimik yo, kristal sèl SiC yo apwopriye pou anviwònman ekstrèm, tankou tanperati ki wo, frekans ki wo, puisans ki wo, ak rezistans radyasyon. Sepandan, nati di ak frajil li prezante gwo defi pou fanm k'ap pile ak polisaj.

 

Pandan dirijan manifaktirè mondyal yo ap chanje soti nan waf 6 pous pou rive nan waf 8 pous, pwoblèm tankou fann ak domaj waf pandan pwosesis la vin pi enpòtan, sa ki afekte anpil rannman an. Adrese defi teknik substrats SiC 8 pous yo se kounye a yon referans kle pou avansman endistri a.

 

Nan epòk 8 pous la, pwosesis waf SiC yo fè fas ak anpil defi:

 

Eskalad wafer la nesesè pou ogmante pwodiksyon chip pa pakèt, diminye pèt sou kwen, epi diminye pri pwodiksyon—sitou lè nou konsidere demann k ap monte nan aplikasyon pou machin elektrik yo.

 

Malgre ke kwasans kristal sèl SiC 8 pous yo te rive nan matirite, pwosesis dèyè yo tankou fanm k'ap pile ak polisaj toujou fè fas a blokaj, sa ki lakòz sede ki ba (sèlman 40-50%).

 

Pi gwo waflè yo fè eksperyans distribisyon presyon ki pi konplèks, sa ki ogmante difikilte pou jere estrès polisaj ak konsistans sede.

 

Malgre ke epesè wafer 8 pous yo ap apwoche epesè wafer 6 pous yo, yo gen plis tandans pou domaje pandan manyen akòz estrès ak defòmasyon.

 

Pou diminye estrès ki gen rapò ak koupe, defòmasyon, ak fann, yo itilize koupe lazè de pli zan pli. Sepandan:

Lazè ki gen longèdonn long lakòz domaj tèmik.

Lazè ki gen longèdonn kout yo pwodui debri lou epi yo vin pi fon nan kouch domaj la, sa ki ogmante konpleksite polisaj la.

 

Pwosesis travay polisaj mekanik pou SiC

Pwosesis jeneral la gen ladan l:

Koupe oryantasyon

Broyage koryas

Broyage amann

Polisaj mekanik

Polisaj Mekanik Chimik (CMP) kòm dènye etap la

 

Chwa metòd CMP a, konsepsyon wout pwosesis la, ak optimize paramèt yo enpòtan anpil. Nan fabrikasyon semi-kondiktè, CMP se etap detèminan pou pwodui tranch SiC ak sifas ultra-lis, san defo, ak san domaj, ki esansyèl pou kwasans epitaksyal kalite siperyè.

 Koupe lengot SiC

 

(a) Retire lengote SiC a nan krisòl la;

(b) Fè premye fòmasyon an lè l sèvi avèk fanm dyamèt ekstèn lan;

(c) Detèmine oryantasyon kristal la lè l sèvi avèk plat oswa dan aliyman;

(d) Koupe lengote a an ti moso mens avèk si milti-fil;

(e) Reyalize yon lis sifas ki sanble ak yon glas grasa etap fanm ak polisaj.

 Enjeksyon iyon

Apre yo fin konplete seri etap pwosesis yo, kwen ekstèn waf SiC a souvan vin byen file, sa ki ogmante risk pou l fann pandan manyen oswa itilizasyon. Pou evite frajilite sa a, li nesesè pou yo file kwen yo.

 

Anplis pwosesis koupe tradisyonèl yo, yon metòd inovatè pou prepare waf SiC yo enplike teknoloji lyezon. Apwòch sa a pèmèt fabrikasyon waf la lè yo lye yon kouch mens monokristal SiC sou yon substrat etewojèn (substrat sipò).

 

Figi 3 la montre kijan pwosesis la ap dewoule:

Premyèman, yo fòme yon kouch delaminasyon nan yon pwofondè espesifik sou sifas monokristal SiC la atravè enplantasyon iyon idwojèn oswa teknik menm jan an. Apre sa, yo kole monokristal SiC trete a sou yon substrat sipò plat epi yo sibi presyon ak chalè. Sa pèmèt transfè ak separasyon avèk siksè kouch monokristal SiC la sou substrat sipò a.

Kouch SiC ki separe a sibi tretman sifas pou l rive nan planè ki nesesè a epi li ka itilize ankò nan pwosesis lyezon ki vin apre yo. Konpare ak koupe tradisyonèl kristal SiC yo, teknik sa a diminye demann pou materyèl chè. Malgre ke defi teknik yo rete, rechèch ak devlopman ap avanse aktivman pou pèmèt pwodiksyon waf ki pi bon mache.

 

Etandone gwo dite ak estabilite chimik SiC a—ki fè li rezistan a reyaksyon nan tanperati chanm—li nesesè pou polisaj mekanik pou retire twou amann, diminye domaj sifas, elimine reyur, twou, ak domaj kale zoranj, diminye britalite sifas, amelyore platè, epi amelyore kalite sifas la.

 

Pou reyalize yon sifas poli ki gen bon kalite, li nesesè pou:

 

Ajiste kalite abrazif yo,

 

Diminye gwosè patikil yo,

 

Optimize paramèt pwosesis yo,

 

Chwazi materyèl polisaj ak kousinen ki gen ase dite.

 

Figi 7 la montre ke polisaj doub fas ak abrazif 1 μm ka kontwole platite ak varyasyon epesè nan 10 μm, epi redwi brutality sifas la a anviwon 0.25 nm.

 

3.2 Polisaj Mekanik Chimik (CMP)

Polisaj Mekanik Chimik (CMP) konbine fwotman patikil ultrafin ak grave chimik pou fòme yon sifas lis ak plan sou materyèl k ap trete a. Prensip debaz la se:

 

Yon reyaksyon chimik fèt ant sispansyon polisaj la ak sifas wafer la, sa ki fòme yon kouch mou.

 

Friksyon ant patikil abrazif yo ak kouch mou a retire materyèl la.

 

Avantaj CMP yo:

 

Simonte dezavantaj polisaj mekanik oswa chimik sèlman,

 

Reyalize planarizasyon global ak lokal,

 

Pwodui sifas ki gen anpil platitid epi ki pa twò aspère,

 

Pa kite okenn domaj sou sifas la oswa anba tè.

 

An detay:

Wafer la deplase an relasyon ak pad polisaj la anba presyon.

Abrazif nanomèt (pa egzanp, SiO₂) nan sispansyon an patisipe nan tayisman, febli lyen kovalan Si-C epi amelyore retire materyèl.

 

Kalite teknik CMP yo:

Polisaj ak abrazif lib: Abrazif yo (pa egzanp, SiO₂) sispann nan yon labou. Retire materyèl la fèt atravè yon fwotman twa kò (wafer-pad-abrazif). Gwosè abrazif la (jeneralman 60-200 nm), pH la, ak tanperati a dwe kontwole avèk presizyon pou amelyore inifòmite.

 

Polisaj abrazif fiks: Abrazif yo entegre nan kousinen polisaj la pou anpeche aglomerasyon—ideyal pou pwosesis gwo presizyon.

 

Netwayaj apre polisaj:

Gofr poli yo sibi:

 

Netwayaj chimik (ki gen ladan retire dlo DE ak rezidi labou),

 

Rense ak dlo DI, epi

 

Siye azòt cho

pou minimize kontaminan sou sifas la.

 

Kalite ak Pèfòmans Sifas

Yo ka redwi aspè sifas la a Ra < 0.3 nm, pou satisfè egzijans epitaksi semikondiktè yo.

 

Planarizasyon Global: Konbinezon adousisman chimik ak retire mekanik diminye reyur ak grave inegal, depase metòd mekanik oswa chimik pi.

 

Segondè Efikasite: Apwopriye pou materyèl di ak frajil tankou SiC, ak to retire materyèl ki pi wo pase 200 nm/h.

 

Lòt teknik polisaj émergentes

Anplis CMP, yo te pwopoze lòt metòd, tankou:

 

Polisaj elektwochimik, polisaj oswa grave ak asistans katalizè, ak

Polisaj tribochimik.

Sepandan, metòd sa yo toujou nan etap rechèch epi yo devlope dousman akòz pwopriyete materyèl SiC ki difisil yo.

Finalman, pwosesis SiC a se yon pwosesis gradyèl pou diminye defòmasyon ak aspè brital pou amelyore kalite sifas la, kote kontwòl platè ak aspè brital yo enpòtan nan chak etap.

 

Teknoloji Pwosesis

 

Pandan etap fanm k'ap pile waf la, yo itilize yon melanj dyaman ak diferan gwosè patikil pou fanm k'ap pile waf la jiskaske li rive nan yon sifas plat ak brital. Apre sa, yo poli l, lè l sèvi avèk teknik polisaj mekanik ak chimik (CMP) pou pwodui waf Silisyòm kabid (SiC) poli san domaj.

 

Apre polisaj, waf SiC yo sibi yon enspeksyon kalite rigoureux lè l sèvi avèk enstriman tankou mikwoskòp optik ak difraktomèt reyon X pou asire tout paramèt teknik yo satisfè estanda yo mande yo. Finalman, waf poli yo netwaye lè l sèvi avèk ajan netwayaj espesyalize ak dlo ultra pi pou retire kontaminan sifas yo. Apre sa, yo seche yo lè l sèvi avèk gaz nitwojèn ultra pite ak seche radyatè, sa ki konplete tout pwosesis pwodiksyon an.

 

Apre plizyè ane efò, yo fè pwogrè siyifikatif nan pwosesis monokristal SiC an Lachin. Nan peyi a, yo devlope avèk siksè monokristal 4H-SiC semi-izolan 100 mm dopé, epi kounye a yo ka pwodui monokristal 4H-SiC ak 6H-SiC tip n an gwo kantite. Konpayi tankou TankeBlue ak TYST deja devlope monokristal SiC 150 mm.

 

An tèm de teknoloji pwosesis waf SiC, enstitisyon lokal yo te deja eksplore kondisyon pwosesis ak wout pou koupe kristal, fanm, ak poli. Yo kapab pwodui echantiyon ki fondamantalman satisfè egzijans pou fabrikasyon aparèy. Sepandan, konpare ak estanda entènasyonal yo, kalite pwosesis sifas waf lokal yo toujou anreta anpil. Gen plizyè pwoblèm:

 

Teyori ak teknoloji pwosesis entènasyonal SiC yo byen pwoteje epi yo pa fasil pou jwenn.

 

Pa gen ase rechèch teyorik ak sipò pou amelyorasyon ak optimize pwosesis.

 

Pri pou enpòte ekipman ak konpozan etranje yo wo anpil.

 

Rechèch domestik sou konsepsyon ekipman, presizyon pwosesis, ak materyèl toujou montre gwo diferans konpare ak nivo entènasyonal yo.

 

Kounye a, pifò enstriman presizyon ki itilize nan peyi Lachin yo enpòte. Ekipman ak metodoloji tès yo bezwen plis amelyorasyon tou.

 

Avèk devlopman kontinyèl semi-kondiktè twazyèm jenerasyon yo, dyamèt substrats monokristal SiC yo ap ogmante piti piti, ansanm ak pi gwo egzijans pou kalite pwosesis sifas la. Teknoloji pwosesis wafer la vin tounen youn nan etap ki pi difisil teknikman apre kwasans monokristal SiC la.

 

Pou adrese defi ki egziste deja nan pwosesis la, li esansyèl pou etidye plis mekanis ki enplike nan koupe, fanm k'ap pile, ak polisaj, epi pou eksplore metòd ak wout pwosesis ki apwopriye pou fabrikasyon waf SiC yo. An menm tan, li nesesè pou aprann nan teknoloji pwosesis entènasyonal avanse yo epi adopte teknik ak ekipman machinasyon ultra-presizyon ki dènye kri pou pwodui substrats kalite siperyè.

 

Tank gwosè waf yo ap ogmante, difikilte pou kwasans kristal la ak pwosesis la ap ogmante tou. Sepandan, efikasite fabrikasyon aparèy en yo amelyore anpil, epi pri inite a ap redwi. Kounye a, prensipal founisè waf SiC yo atravè lemond ofri pwodwi ki varye ant 4 pous ak 6 pous an dyamèt. Konpayi dirijan tankou Cree ak II-VI deja kòmanse planifye pou devlopman liy pwodiksyon waf SiC 8 pous.


Dat piblikasyon: 23 me 2025