SiC Wafer эшкәртү технологиясенең хәзерге торышы һәм тенденцияләре

Өченче буын ярымүткәргеч субстрат материал буларак,кремний карбид (SiC)бер кристаллның югары ешлыклы һәм югары көчле электрон җайланмалар җитештерүдә киң куллану перспективалары бар. SiC эшкәртү технологиясе югары сыйфатлы субстрат материаллар җитештерүдә хәлиткеч роль уйный. Бу мәкалә Кытайда да, чит илдә дә SiC эшкәртү технологияләре буенча хәзерге тикшеренү торышы белән таныштыра, кисү, тарту һәм бизәү процесслары механизмнарын анализлый һәм чагыштыра, шулай ук ​​вафин яссылыгы һәм өслекнең тупаслыгы тенденцияләрен тәкъдим итә. Ул шулай ук ​​SiC ваферы эшкәртүдә булган проблемаларны күрсәтә һәм киләчәк үсеш юнәлешләре турында сөйләшә.

Кремний карбид (SiC)ваферлар - өченче буын ярымүткәргеч җайланмалары өчен критик нигез материаллары, һәм микроэлектроника, электр электроникасы, ярымүткәргеч яктырту кебек өлкәләрдә зур әһәмияткә һәм базар потенциалына ия. Бик каты һәм химик тотрыклылык аркасындаSiC бер кристалл, традицион ярымүткәргеч эшкәртү ысуллары аларны эшкәртү өчен бөтенләй яраксыз. Күпчелек халыкара компанияләр SiC бер кристаллларын техник яктан эшкәртү буенча киң тикшеренүләр үткәрсәләр дә, тиешле технологияләр бик яшерен саклана.

Соңгы елларда Кытай SiC бер кристалл материаллар һәм приборлар эшләүдә көчен арттырды. Ләкин, илдә SiC җайланмасы технологияләренең алга китүе эшкәртү технологияләренең чикләнүе һәм вафер сыйфаты белән чикләнә. Шуңа күрә, Кытай өчен SiC эшкәртү мөмкинлекләрен яхшырту, SiC бер кристалл субстратларның сыйфатын күтәрү, практик куллануга һәм массакүләм җитештерүгә ирешү бик мөһим.

Эшкәртүнең төп адымнары: кисү → тупас тарту → нечкә тарту → тупас полировка (механик полировка) → нечкә бизәү (химик механик полировка, CMP) → инспекция.

SiC бер кристаллларны кисү

ЭшкәртүдәSiC бер кристалл, кисү - беренче һәм бик критик адым. Вафинның җәя, эремчек, һәм калынлыкның гомуми үзгәреше (TTV) кисү процессы нәтиҗәсендә киләсе тарту һәм бизәү эшләренең сыйфатын һәм эффективлыгын билгели.

Кисү кораллары форма буенча бриллиантның эчке диаметрына (ID) пыялага, тышкы диаметрга (ОД) пыялага, полосага, чыбык пыялага бүленә. Чылбыр пыяла, үз чиратында, хәрәкәт төре буенча үзара бәйләнешле һәм цикллы (чиксез) чыбык системаларына бүленә. Абразивның кисү механизмына нигезләнеп, чыбык араны кисү техникасын ике төргә бүлеп була: ирекле абразив чыбык һәм тотрыклы абразив бриллиант чыбык.

1.1 Традицион кисү ысуллары

Тышкы диаметрның (ОД) кисү тирәнлеге пычак диаметры белән чикләнгән. Кисү процессында пычак тибрәнүгә һәм тайпылышка омтыла, нәтиҗәдә югары тавыш дәрәҗәсе һәм каты катгыйлык барлыкка килә. Эчке диаметр (ID) пыяла бриллиант абразивларын пычакның эчке әйләнәсендә кисүче кыр итеп куллана. Бу пычаклар 0,2 мм кебек нечкә булырга мөмкин. Кисү вакытында, ID плитасы югары тизлектә әйләнә, киселергә тиешле материал пычак үзәгенә радиаль рәвештә хәрәкәтләнә, бу чагыштырмача хәрәкәт аркасында кисәргә ирешә.

Алмаз полосалар еш тукталышларны һәм кире әйләнешләрне таләп итәләр, һәм кисү тизлеге бик түбән - гадәттә 2 м / стан артмый. Алар шулай ук ​​зур механик киемнән һәм югары хезмәт күрсәтү чыгымнарыннан интегәләр. Пычакның киңлеге аркасында, кисүче радиус бик кечкенә була алмый, һәм күп кисәк кисү мөмкин түгел. Бу традицион кисү кораллары нигезнең катгыйлыгы белән чикләнгән һәм кәкре кисүләр ясый алмыйлар яки радио боруны чиклиләр. Алар туры кисәргә генә сәләтле, киң керфес җитештерә, уңыш аз, һәм шулай итеп кисү өчен яраксыз.SiC кристаллары.

1.2 Ирекле абразив чыбык күп чыбыклы кисүне күрде

Ирекле абразив чыбыкны кисү техникасы чыбыкның тиз хәрәкәтен куллана, керфкә керер өчен, материалны чыгарырга мөмкинлек бирә. Ул, беренче чиратта, үзара бәйләнешле структураны куллана һәм хәзерге вакытта бер кристалл кремнийны күп ваферлы эффектив кисү өчен җитлеккән һәм киң кулланылган ысул. Ләкин, аның SiC кисүдә кулланылышы аз өйрәнелгән.

Ирекле абразив чыбык пыяла калынлыгы 300 ммнан ким булган ваферларны эшкәртә ала. Алар түбән керф югалту тәкъдим итәләр, сирәк чиптерәләр, һәм чагыштырмача яхшы сыйфатка китерәләр. Ләкин, материалны чыгару механизмы аркасында - абразив матдәләрне әйләндерү һәм индуктивлаштыру нигезендә, вафин өслеге зур калдык стрессын, микрокрекларны һәм тирән зыян катламнарын үстерә. Бу вафинга китерә, өслек профиленең төгәллеген контрольдә тотуны кыенлаштыра, һәм эшкәртү адымнарындагы йөкне арттыра.

Кисү спектакле шакмакка бик нык тәэсир итә; абразивларның үткенлеген һәм пычрак концентрациясен сакларга кирәк. Тизрәк эшкәртү һәм эшкәртү кыйммәткә төшә. Зур размерларны кискәндә, абразивлар тирән һәм озын керфларга үтеп керүдә кыен. Шул ук абразив ашлык зурлыгында, керф югалту тотрыклы-абразив чыбык араларына караганда зуррак.

1.3 Тикшерелгән абразив бриллиант чыбык күп чыбыклы кисүне күрде

Туры абразив бриллиант чыбыклар, гадәттә, бриллиант кисәкчәләрен корыч чыбык субстратына электроплатировкалау, синтерлау яки резин бәйләү ысуллары ярдәмендә ясала. Электроплатланган бриллиант чыбыклар тар керф, өстен кисәкнең сыйфаты, югары эффективлык, түбән пычрану, һәм каты материалларны кисү кебек өстенлекләр тәкъдим итә.

Электроплатланган бриллиант чыбыклары хәзерге вакытта SiC кисү өчен иң киң кулланылган ысул. Рәсем 1 (монда күрсәтелмәгән) бу ысул ярдәмендә киселгән SiC ваферларының өслек тигезлеген күрсәтә. Кисү алга барган саен, вафат битләр арта. Чөнки чыбык белән материал арасындагы контакт мәйданы чыбык түбәнгә таба хәрәкәтләнә, каршылык һәм чыбык тибрәнүе арта. Тимер чыбыкның максималь диаметрына җиткәч, тибрәнү иң югары ноктада була, нәтиҗәдә максималь бит.

Кисүнең соңгы этапларында, чыбык тизләнеш, тотрыклы тизлек хәрәкәте, тизләнеш, туктау һәм кире борылу аркасында, суыткыч белән калдыкларны чыгаруда кыенлыклар белән, вафинның өслеге сыйфаты начарлана. Чылбырның кире әйләнеше һәм тизлекнең үзгәрүләре, шулай ук ​​чыбыктагы зур бриллиант кисәкчәләре - өслек сызуының төп сәбәпләре.

1.4 Салкын аеру технологиясе

SiC бер кристаллларын салкын аеру - өченче буын ярымүткәргеч материал эшкәртү өлкәсендә инновацион процесс. Соңгы елларда ул уңышны яхшыртуда һәм материаль югалту киметүдә зур өстенлекләре аркасында зур игътибар җәлеп итте. Технологияне өч аспекттан анализларга мөмкин: эш принцибы, процесс агымы һәм төп өстенлекләр.

Бәллүр юнәлешне билгеләү һәм тышкы диаметр тарту: эшкәртү алдыннан, SiC инготының кристалл юнәлеше билгеле булырга тиеш. Аннары ингот цилиндрик структурага (гадәттә SiC шакмак дип атала) тышкы диаметр тарту аша формалаштырыла. Бу адым алдагы юнәлешле кисү һәм кисү өчен нигез сала.

Күп чыбыклы кисү: Бу ысул цилиндрик инготны кисәр өчен чыбыклар белән кушылган абразив кисәкчәләрне куллана. Ләкин, ул зур керф югалтудан һәм өслекнең тигезсезлегеннән интегә.

Лазер кисү технологиясе: кристалл эчендә үзгәртелгән катлам формалаштыру өчен лазер кулланыла, аннан нечкә кисәкләр аерыла ала. Бу ысул материаль югалтуны киметә һәм эшкәртү эффективлыгын арттыра, аны SiC ваферы кисү өчен өметле яңа юнәлеш итә.

Кисү процессын оптимизацияләү

Тикшерелгән абразив күп чыбыклы кисү: Бу хәзерге вакытта төп технология, SiC-ның югары каты характеристикалары өчен бик яраклы.

Электр агымы эшкәртү (EDM) һәм салкын аеру технологиясе: Бу ысуллар махсус таләпләргә туры китереп күптөрле чишелешләр тәкъдим итә.

Оештыру процессы: Материалны чыгару дәрәҗәсен һәм өслеккә зыянны баланслау мөһим. Химик механик полировка (CMP) өслекнең бердәмлеген яхшырту өчен кулланыла.

Реаль Вакыт Мониторингы: Реаль вакытта өслекнең тупаслыгын күзәтү өчен онлайн инспекция технологияләре кертелә.

Лазер кисү: Бу техника керф югалтуын киметә һәм эшкәртү циклын кыскара, җылылык тәэсир иткән зона проблема булып кала.

Гибрид эшкәртү технологияләре: механик һәм химик ысулларны берләштерү эшкәртү нәтиҗәлелеген күтәрә.

Бу технология инде сәнәгать кулланылышына иреште. Infineon, мәсәлән, SILTECTRA сатып алды һәм хәзерге вакытта 8 дюймлы вафер җитештерүне тәэмин итүче төп патентларга ия. Кытайда, Delong Laser кебек компанияләр 6 дюймлы вафер эшкәртү өчен 30 вафер җитештерү нәтиҗәлелегенә ирештеләр, бу традицион ысулларга караганда 40% яхшыруны күрсәтә.

Эчке җиһаз җитештерү тизләнгәч, бу технология SiC субстрат эшкәртү өчен төп чишелеш булыр дип көтелә. Ярымүткәргеч материалларның диаметры арту белән традицион кисү ысуллары искерде. Агымдагы вариантлар арасында бриллиант чыбыкның үзара бәйләнеше куллану перспективаларын күрсәтә. Лазер кисү, барлыкка килүче техника буларак, зур өстенлекләр тәкъдим итә һәм киләчәктә төп кисү ысулы булыр дип көтелә.

2 、SiC бер кристалл тарту

Өченче буын ярымүткәргечләр вәкиле буларак, кремний карбид (SiC) киң полосасы, югары ватылу электр кыры, югары туендыру электрон тизлеге, һәм җылылык үткәрүчәнлеге аркасында зур өстенлекләр тәкъдим итә. Бу үзлекләр SiC-ны югары көчәнешле кушымталарда аеруча отышлы итәләр (мәсәлән, 1200В мохит). SiC субстратлары өчен эшкәртү технологиясе җайланма җитештерүнең төп өлеше булып тора. Субстратның өслеге сыйфаты һәм төгәллеге эпитаксиаль катламның сыйфаты һәм соңгы җайланманың эшенә турыдан-туры тәэсир итә.

Тегермән тарту процессының төп максаты - кисү вакытында барлыкка килгән катламнарны һәм зыян катламнарын бетерү, һәм кисү процессы китергән деформацияне төзәтү. SiC-ның бик каты булуын исәпкә алып, тарту бор карбид яки бриллиант кебек каты абразив куллануны таләп итә. Гадәттәге тарту гадәттә каты тарту һәм нечкә тартуга бүленә.

2.1 Каты һәм матур тарту

Тегермәнне абразив кисәкчәләр күләменә карап бүләргә мөмкин:

Каты тарту: эре абразивларны, беренче чиратта, киселгән билгеләрне һәм кисү вакытында китерелгән катламнарны бетерү, эшкәртү эффективлыгын яхшырту өчен куллана.

Нечкә тарту: Нечкә абразив куллана, тупас тартудан калган зыян катламын бетерү, өслекнең тупаслыгын киметү, өслек сыйфатын күтәрү.

Күпчелек эчке SiC субстрат җитештерүчеләре зур масштаблы җитештерү процессларын кулланалар. Гомуми ысул чуен тәлинкә һәм монокристалл бриллиант плитасы ярдәмендә ике яклы тарттыруны үз эченә ала. Бу процесс чыбык кисүдән калган зыян катламын эффектив рәвештә бетерә, вафин формасын төзәтә, һәм TTV (Гомуми калынлык үзгәреше), җәя һәм варны киметә. Материалны чыгару дәрәҗәсе тотрыклы, гадәттә 0,8-1,2 мм / мин. Ләкин, барлыкка килгән вафин өслеге чагыштырмача югары тупаслык белән мат, гадәттә 50 нм тирәсе - бу алдагы полировка адымнарына зур таләпләр куя.

2.2 Бер яклы тарту

Бер яклы тарту процессы берьюлы вафинның бер ягын гына. Бу процесс вакытында вафин корыч тәлинкәгә балавыз белән куелган. Кулланылган басым астында субстрат бераз деформация кичерә, өске өслеге тигезләнгән. Тегермәннән соң аскы өслек тигезләнде. Басым алынгач, өске өслек элеккеге формасына кайтырга омтыла, бу инде җирнең аскы өслегенә тәэсир итә - ике якның да тигезләнүенә китерә.

Моннан тыш, тарту тәлинкәсе кыска вакыт эчендә конвейкка әйләнергә мөмкин, вафин конвекс булып китә. Тәлинкәнең яссылыгын саклар өчен, еш киенергә кирәк. Түбән эффективлык һәм вафин яссылыгы аркасында бер яклы тарту массалы җитештерү өчен яраксыз.

Гадәттә, # 8000 тарту тәгәрмәчләре яхшы тарту өчен кулланыла. Япониядә бу процесс чагыштырмача җитлеккән һәм хәтта # 30000 полировка тәгәрмәчләрен куллана. Бу эшкәртелгән ваферларның өслегенең тупаслыгы 2 нмнан түбәнгә җитәргә мөмкинлек бирә, ваферларны өстәмә эшкәртмичә соңгы CMP (Химик механик полировка) өчен әзерли.

2.3 Бер яклы нечкә технология

Алмаз бер яклы нечкә технология - бер яклы тартуның яңа ысулы. 5 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә (монда күрсәтелмәгән), процесс бриллиант белән бәйләнгән тартма тәлинкәсен куллана. Вафу вакуум adsorption аша тоташтырылган, вафер да, бриллиант тарту тәгәрмәче дә бер үк вакытта әйләнәләр. Тегермәнле тәгәрмәч акрынлап аска таба хәрәкәтләнә, максатлы калынлыкка кадәр. Бер ягы беткәч, вафер икенче якны эшкәртү өчен борыла.

Нечкәннән соң, 100 мм вафер ирешә ала:

Bowәя <5 мм

TTV <2 μm

Faceир өслегенең тупаслыгы <1 нм

Бу бер вафер эшкәртү ысулы югары тотрыклылык, искиткеч эзлеклелек һәм югары материалны чыгару дәрәҗәсен тәкъдим итә. Гадәттәге ике яклы тарту белән чагыштырганда, бу ысул тарту эффективлыгын 50% тан арттыра.

2.4 Ике яклы тарту

Ике яклы тарту өске һәм аскы тарту тәлинкәсен бер үк вакытта субстратның ике ягын да тарту өчен куллана, ике ягында да өслекнең яхшы сыйфатын тәэмин итә.

Процесс барышында, тегермән тәлинкәләре башта эшнең иң югары нокталарына басым ясыйлар, бу пунктларда деформациягә һәм әкренләп материалны чыгаруга китерәләр. Биек таплар тигезләнгәндә, субстратка басым әкренләп бертөрле була, нәтиҗәдә бөтен өслектә эзлекле деформация барлыкка килә. Бу өске һәм аскы өслекләргә тигез булырга мөмкинлек бирә. Тегермән тәмамлангач һәм басым чыгарылганнан соң, субстратның һәр өлеше кичергән тигез басым аркасында бертөрле торгызыла. Бу минималь ватылуга һәм яхшы яссылыкка китерә.

Тегермәннән соң вафинның өслеге тупаслыгы абразив кисәкчәләрнең зурлыгына бәйле - кечерәк кисәкчәләр йомшак өслекләр бирә. Ике яклы тарту өчен 5 мм абразив кулланганда, 5 мм эчендә вафер яссылыгы һәм калынлыгы үзгәрүен контрольдә тотарга мөмкин. Атом көче микроскопиясе (AFM) үлчәүләре якынча 100 нм өслекнең тупаслыгын күрсәтәләр, 380 нм тирәнлектә тарту чокырлары һәм абразив хәрәкәт аркасында күренгән сызыклы билгеләр.

Алга киткән ысул полиуретан күбекле такта ярдәмендә поликристалл бриллиант плитасы белән кушылган ике яклы тарттыруны үз эченә ала. Бу процесс бик түбән өслек тупаслыгы белән ваферлар җитештерә, Ra <3 nmга ирешә, бу SiC субстратларын соңрак полировкалау өчен бик файдалы.

Ләкин, өслекне сызу чишелмәгән проблема булып кала. Моннан тыш, бу процесста кулланылган поликристалл бриллиант шартлаткыч синтез ярдәмендә җитештерелә, бу техник яктан кыен, аз күләмдә уңыш бирә һәм бик кыйммәт.

SiC бер кристаллларны бизәү

Кремний карбид (SiC) ваферларында югары сыйфатлы бизәлгән өслеккә ирешү өчен, полировка тарту чокырларын һәм нанометр масштаблы өслекне тулысынча бетерергә тиеш. Максат - пычрату яки деградациясез, җир асты зарарлары булмаган, калдыксыз стресс булмаган шома, кимчелексез өслек җитештерү.

3.1 SiC Wafers механик полировкасы һәм CMP

SiC бер кристалл ингот үскәч, өслек җитешсезлекләре аны эпитаксиаль үсеш өчен турыдан-туры кулланырга комачаулый. Шуңа күрә алга таба эшкәртү кирәк. Ингот башта түгәрәкләү аша стандарт цилиндрик формада формалаштырыла, аннары чыбык кисү ярдәмендә ваферларга киселә, аннары кристаллографик ориентация тикшерелә. Оештыру - кремның сыйфатын яхшырту, кристалл үсеш җитешсезлекләре аркасында килеп чыккан потенциаль зыянны чишү өчен мөһим адым.

SiC өстендә зарарлы катламнарны бетерүнең дүрт төп ысулы бар:

Механик бизәү: Гади, ләкин сызыклар калдыра; башлангыч бизәү өчен яраклы.

Химик механик полировка (CMP): химик эфир аша тырмаларны бетерә; төгәл бизәү өчен яраклы.

Водород эфиры: катлаулы җиһазлар таләп итә, гадәттә HTCVD процессларында кулланыла.

Плазма ярдәмендә бизәү: катлаулы һәм сирәк кулланыла.

Механик кына полировка сызларга китерә, химик кына полировка тигез булмаган эфирга китерергә мөмкин. CMP өстенлекләрне дә берләштерә һәм нәтиҗәле, чыгымлы эффектив чишелеш тәкъдим итә.

CMP эш принцибы

CMP ваферны әйләндергеч полировкага каршы куелган басым астында әйләндереп эшли. Бу чагыштырма хәрәкәт, нано размерлы абразивлардан механик абразия һәм реактив агентларның химик хәрәкәте белән берлектә, өслек планаризациясенә ирешә.

Кулланылган төп материаллар:

Оештыру: Абразив һәм химик реагентлар бар.

Оештыру тактасы: куллану вакытында тузалар, күзәнәк күләмен киметәләр. Регуляр киенү, гадәттә, бриллиант киемен кулланып, тупаслыкны торгызу өчен кирәк.

Типик CMP процессы

Абразив: 0,5 мм бриллиант

Максатлы өслекнең тупаслыгы: ~ 0,7 нм

Химик механик бизәү:

Оештыру җиһазлары: AP-810 бер яклы полишер

Басым: 200 г / см²

Тәлинкә тизлеге: 50 әйләнеш

Керамик тотучының тизлеге: 38 әйләнеш

Тозак композиция:

SiO₂ (30 wt%, pH = 10.15)

0–70 вт% H₂O₂ (30 вт%, реагент класс)

5 wt% KOH һәм 1 wt% HNO₃ кулланып pHны 8.5 итеп көйләгез

Акрын агым тизлеге: 3 Л / мин

Бу процесс SiC вафер сыйфатын эффектив рәвештә яхшырта һәм агымдагы процесс таләпләренә җавап бирә.

Механик полировкада техник проблемалар

SiC, киң үткәргеч ярымүткәргеч буларак, электроника өлкәсендә мөһим роль уйный. Искиткеч физик һәм химик үзлекләр белән, SiC бер кристалллары югары температура, югары ешлык, югары көч, нурланышка каршы тору кебек экстремаль мохит өчен яраклы. Ләкин, аның каты һәм ватык табигате тарту һәм бизәү өчен зур кыенлыклар тудыра.

Әйдәп баручы глобаль җитештерүчеләр 6 дюймнан 8 дюймлы ваферга күчү белән, эшкәртү вакытында ярылу һәм вафер зыян кебек проблемалар аеруча күренде, уңышка зур йогынты ясады. 8 дюймлы SiC субстратларының техник проблемаларын чишү хәзерге вакытта тармак үсеше өчен төп этап булып тора.

8 дюймлы чорда, SiC ваферы эшкәртү күп проблемалар белән очраша:

Вафер масштабы партиягә чип чыгаруны арттыру, кыр югалтуын киметү һәм җитештерү чыгымнарын киметү өчен кирәк, аеруча электр машиналары кушымталарында сорау арту.

8 дюймлы SiC бер кристаллның үсеше җитлеккән булса да, тарту һәм бизәү кебек арткы процесслар һаман да комачаулый, нәтиҗәдә аз уңыш (40-50%).

Зур ваферлар катлаулырак басым таратуны кичерәләр, стресс белән идарә итү кыенлыгын арттыралар.

8 дюймлы ваферларның калынлыгы 6 дюймлы ваферларга якынлашса да, стресс һәм ватылу аркасында эшкәртү вакытында алар күбрәк зыян күрәләр.

Кисү белән бәйле стрессны, битне һәм ярылуны киметү өчен, лазер кисү көннән-көн кулланыла. Ләкин:

Озын дулкынлы лазерлар җылылык зарарына китерәләр.

Кыска дулкын озынлыгы лазерлары авыр калдыклар тудыралар һәм зыян катламын тирәнәйтәләр, полировка катлаулылыгын арттыралар.

SiC өчен механик бизәү эш процессы

Гомуми процесс агымы үз эченә ала:

Ориентация кисү

Каты тарту

Яхшы тарту

Механик бизәү

Соңгы адым буларак химик механик полировка (CMP)

CMP ысулын сайлау, маршрут дизайны, параметрларны оптимизацияләү бик мөһим. Ярымүткәргеч җитештерүдә, CMP - югары сыйфатлы эпитаксиаль үсеш өчен кирәк булган ультра шома, кимчелексез һәм зыянсыз өслекләр белән SiC ваферларын җитештерү өчен билгеләүче адым.

а) SiC инготын крестьяннан чыгару;

б) тышкы диаметр тарту ярдәмендә башлангыч формалаштыру;

в) тигезләү фатирларын яки кисәкләрен кулланып кристалл юнәлешен билгеләгез;

г) күп чыбыклы пыяла ярдәмендә инготны нечкә ваферларга бүлегез;

д) тарту һәм бизәү адымнары аша көзгегә охшаган өслекнең тигезлегенә ирешү.

Эшкәртү адымнары сериясен тәмамлаганнан соң, SiC ваферының тышкы кыры еш кискен була, бу эшкәртү яки куллану вакытында чипләү куркынычын арттыра. Мондый зәгыйфьлекне булдырмас өчен, кырыйны тарту кирәк.

Традицион кисү процессларына өстәп, SiC ваферларын әзерләү өчен инновацион ысул бәйләү технологиясен үз эченә ала. Бу ысул нечкә SiC бер кристалл катламын гетероген субстратка бәйләп, вафер ясарга мөмкинлек бирә.

3 нче рәсем процесс агымын күрсәтә:

Беренчедән, водород ион имплантациясе яки охшаш техника ярдәмендә SiC бер кристалл өслегендә билгеле тирәнлектә деламинация катламы барлыкка килә. Эшкәртелгән SiC бер кристалл аннары яссы терәк субстратка бәйләнә һәм басымга һәм җылылыкка дучар була. Бу SiC бер кристалл катламын уңышлы күчерергә һәм аерырга мөмкинлек бирә.

Аерылган SiC катламы кирәкле яссылыкка ирешү өчен өслек белән эшкәртелә һәм алдагы бәйләү процессларында кабат кулланыла ала. SiC кристалларын традицион кисү белән чагыштырганда, бу техника кыйммәтле материалларга сорау киметә. Техник проблемалар калса да, тикшеренүләр һәм үсеш арзан бәяле вафер җитештерүне активлаштыру өчен алга бара.

SiC-ның югары каты булуын һәм химик тотрыклылыгын исәпкә алып, ул бүлмә температурасында реакцияләргә чыдам булып тора - механик полировка нечкә тарткыч чокырларны бетерергә, өслекнең зыянын киметергә, тырмаларны, чокырларны, кызгылт сары кабык җитешсезлекләрен бетерергә, өслекнең түбәнлеген, тигезлеген яхшыртырга һәм өслек сыйфатын күтәрергә тиеш.

Qualityгары сыйфатлы бизәлгән өслеккә ирешү өчен:

Абразив төрләрне көйләгез,

Кисәкчәләр күләмен киметү,

Процесс параметрларын оптимальләштерү,

Тиешле катылык белән бизәү материалларын һәм такта сайлагыз.

7 нче рәсемдә күрсәтелгәнчә, 1 мм абразивлы ике яклы полировка 10 мм эчендә яссылык һәм калынлык үзгәрүен контрольдә тота һәм өслекнең тупаслыгын якынча 0,25 нмга кадәр киметә ала.

3.2 Химик механик полировка (CMP)

Химик механик полировка (CMP) ультрафиналы кисәкчәләрнең абразиясен химик эфир белән берләштерә, эшкәртелгән материалда шома, планар өслек барлыкка китерә. Төп принцип:

Йомшак катлам формалаштырып, полировка белән вафин өслеге арасында химик реакция барлыкка килә.

Абразив кисәкчәләр белән йомшак катлам арасындагы сүрелү материалны бетерә.

CMP өстенлекләре:

Механик яки химик полировкаларның кимчелекләрен җиңә,

Глобаль һәм җирле планаризациягә ирешә,

Highгары яссылык һәм түбән тупаслык белән өслекләр җитештерә,

Surfaceир өстендә дә, җир өстендә дә зыян юк.

Деталь:

Вафер басым астында полировка тактасына караганда хәрәкәт итә.

Нанометр масштаблы абразивлар (мәсәлән, SiO₂) кыркуда катнашалар, Si - C ковалент бәйләнешләрен зәгыйфьләндерәләр һәм материалны чыгаруны көчәйтәләр.

CMP техникасы төрләре:

Түләүсез абразив полировка: Абразивлар (мәсәлән, SiO₂) чүплектә туктатыла. Материалны чыгару өч тәнле абразия аша була (вафер - пад - абразив). Абразив зурлык (гадәттә 60–200 нм), рН, температура бердәмлекне яхшырту өчен төгәл контрольдә тотылырга тиеш.

Тикшерелгән абразив полировка: Абразивлар агломерацияне булдырмас өчен, полировка тактасына урнаштырылган - югары төгәл эшкәртү өчен идеаль.

Чистартудан соң чистарту:

Чистартылган вафиннар уза:

Химик чистарту (DI суы һәм калдыкларны чыгару да кертеп),

DI су юу, һәм

Кайнар азотны киптерү

өслек пычраткыч матдәләрен киметергә.

Faceир өсте сыйфаты һәм күрсәткеч

Ярымүткәргеч эпитакси таләпләренә туры китереп, өслекнең тупаслыгы Ра <0,3 нмга кадәр киметелергә мөмкин.

Глобаль планаризация: Химик йомшарту һәм механик чыгару комбинациясе сызыкларны һәм тигез булмаган эфирны киметә, саф механик яки химик ысуллардан өстен.

Effгары эффективлык: SiC кебек каты һәм ватык материаллар өчен яраклы, материалны чыгару темплары 200 нм / сәг.

Башка барлыкка килүче полировка техникасы

CMP-га өстәп, альтернатив ысуллар тәкъдим ителде, шул исәптән:

Электрохимик полировка, катализатор ярдәмендә бизәү яки эшкәртү, һәм

Трибохимик бизәү.

Ләкин, бу ысуллар әле тикшерү этабында һәм SiC-ның катлаулы материаль үзенчәлекләре аркасында әкренләп үсә.

Ахырда, SiC эшкәртү акрынлап битнең сыйфатын яхшырту өчен битне һәм тупаслыкны киметү процессы, монда һәр этапта яссылык һәм тупаслык белән идарә итү бик мөһим.

Эшкәртү технологиясе

Вафинны тарту этабында, төрле кисәкчәләр зурлыгында бриллиант шкафы кирәкле яссылыкка һәм өслекнең тупаслыгына тарту өчен кулланыла. Моннан соң механик һәм химик механик полировка (CMP) техникасын кулланып, зарарсыз кремний карбид (SiC) ваферлары җитештерәләр.

Оештырганнан соң, SiC ваферлары оптик микроскоплар һәм рентген дифрактометрлар кебек кораллар ярдәмендә катгый сыйфат тикшерүләрен узалар, барлык техник параметрлар кирәкле стандартларга туры килсен өчен. Ниһаять, чистартылган ваферлар махсус чистарту агентлары һәм УЗИ суы ярдәмендә чистартыла. Аннары ультра югары чисталыклы азот газы һәм спин киптергечләр ярдәмендә киптерәләр, бөтен җитештерү процессын тәмамлыйлар.

Күп еллар тырышлыктан соң, Кытай эчендә SiC бер кристалл эшкәртүдә зур уңышларга ирешелде. Өй эчендә 100 мм допедлы ярым изоляцион 4H-SiC бер кристалл уңышлы эшләнде, һәм n-4H-SiC һәм 6H-SiC бер кристалллары хәзер партияләрдә җитештерелергә мөмкин. TankeBlue һәм TYST кебек компанияләр 150 мм SiC бер кристаллны эшләп чыгардылар.

SiC вафер эшкәртү технологиясе ягыннан, көнкүреш учреждениеләре процесс шартларын һәм кристалл кисү, тарту, бизәү өчен маршрутларны өйрәнделәр. Алар җайланма ясау таләпләренә туры килгән үрнәкләр җитештерә ала. Ләкин, халыкара стандартлар белән чагыштырганда, эчке вафиннарның өслек эшкәртү сыйфаты шактый артта кала. Берничә сорау бар:

Халыкара SiC теорияләре һәм эшкәртү технологияләре нык сакланган һәм җиңел түгел.

Процессны яхшырту һәм оптимизацияләү өчен теоретик тикшеренүләр һәм ярдәм җитми.

Чит ил җиһазларын һәм компонентларын импортлау бәясе зур.

Equipmentиһазлау дизайны, эшкәртү төгәллеге, материаллар буенча эчке тикшеренүләр әле дә халыкара дәрәҗәләр белән чагыштырганда зур кимчелекләрне күрсәтә.

Хәзерге вакытта Кытайда кулланылган югары төгәл инструментлар читтән кертелә. Тест җиһазлары һәм методикасы тагын да камилләштерүне таләп итә.

Өченче буын ярымүткәргечләрнең дәвамлы үсеше белән, SiC бер кристалл субстратларның диаметры тотрыклы рәвештә арта, шулай ук ​​өслек эшкәртү сыйфаты өчен югары таләпләр. Вафер эшкәртү технологиясе SiC бер кристалл үсешеннән соң иң техник адымнарның берсе булды.

Эшкәртүдә булган проблемаларны чишү өчен, кисү, тарттыру, бизәү механизмнарын алга таба өйрәнү, SiC ваферы җитештерү өчен тиешле процесс ысулларын һәм маршрутларын өйрәнү зарур. Шул ук вакытта, алдынгы халыкара эшкәртү технологияләреннән өйрәнергә һәм югары сыйфатлы субстратлар җитештерү өчен заманча ультра төгәл эшкәртү техникасын һәм җиһазларын кулланырга кирәк.

Вафер зурлыгы арта барган саен, кристалл үсеш һәм эшкәртү кыенлыгы да арта. Ләкин, түбән агымдагы җайланмаларның җитештерү эффективлыгы сизелерлек яхшыра, һәм берәмлек бәясе кими. Хәзерге вакытта төп SiC ваферы белән тәэмин итүчеләр диаметры 4 дюймнан 6 дюймга кадәр булган продуктларны тәкъдим итәләр. Кри һәм II-VI кебек әйдәп баручы компанияләр 8 дюймлы SiC вафер җитештерү линияләрен үстерүне планлаштыра башладылар.