Met de brede toepassing van siliciumcarbide (SiC) in halfgeleiderapparaten worden de kwaliteitseisen van siliciumcarbidesubstraten steeds strenger. SiC-apparaten hebben strikte voorschriften met betrekking tot de verandering van de oppervlaktedikte, oppervlakteruwheid (Ra), bewerkingsschade en restspanning van de voeringfilm. Het SiC-substraat heeft na het snijden en strippen echter vaak problemen zoals een beschadigde laag, hoge oppervlakteruwheid en slechte vlakheid. Deze problemen moeten worden opgelost door een effectief afvlakproces om gepolijste platen van hoge kwaliteit te verkrijgen voor het daaropvolgende epitaxieproces. Dit artikel gaat over de slijp- en slijptechnologie in het afvlakkingsproces van SiC-substraten, en vergelijkt en analyseert de voor- en nadelen ervan.
1. Huidige situatie en beperking van het maalproces
Het slijpproces heeft een groot marktaandeel, inclusief twee fasen van ruw slijpen en fijn slijpen, en vereist enkelzijdig mechanisch polijsten (DMP) vóór chemisch mechanisch polijsten (CMP). Het voordeel is dat de kosten relatief laag zijn, maar er zijn nadelen zoals omslachtige processen, een laag automatiseringsniveau, een hoog fragmentatierisico, lage flexibiliteit en een zekere impact op het milieu.
2. Voordelen en aanpassingsvermogen van het maalproces
Het slijpproces, als alternatief voor het slijpproces, zorgt voor hogere materiaalverwijderingssnelheden en een betere controle over de dikte en vlakheid van de wafel. Er wordt gebruik gemaakt van verschillende schuurmiddelen en slijptechnieken, zoals diamantslijpschijven, om een fijnere en uniformere oppervlaktebehandeling te bereiken. Het slijpproces is uitstekend in termen van automatisering en flexibiliteit, geschikt voor verwerking van één chip, en kan beter worden aangepast aan de verwerkingsbehoeften van grote wafers.
Procesdiagram voor het afvlakken van SiC-substraten
Het slijpproces omvat gewoonlijk twee fasen van grof slijpen en fijn slijpen, en de beschadigde laag van het substraatoppervlak wordt geleidelijk verwijderd door verschillende deeltjesgroottes van het schuurmateriaal om de gladheid van het oppervlak te verbeteren. Het proces kent echter veel problemen. Ten eerste is het proces ingewikkelder: van ruw slijpen tot fijn slijpen tot DMP en CMP, vereist het meerdere stappen, waardoor de verwerkingstijd en -kosten toenemen. Ten tweede is het automatiseringsniveau niet hoog, wat resulteert in een lage productie-efficiëntie. Bij grote wafers bestaat er een groot risico op fragmentatie als gevolg van mechanische spanning tijdens de verwerking. Bovendien is de flexibiliteit van het slijpproces laag, wat niet bevorderlijk is voor de verwerking van enkele spanen, en heeft het gebruik van slijpvloeistof een zekere impact op het milieu.
Bij het slijpproces wordt gebruik gemaakt van zeer efficiënte schuurmiddelen, zoals diamantschijven, om een snelle afvlakking van SiC-substraten te bereiken met hogere materiaalverwijderingssnelheden. Vergeleken met het maalproces heeft het maalproces de volgende voordelen: ten eerste kan een hoge mate van automatisering de productie-efficiëntie aanzienlijk verbeteren; De tweede is goede flexibiliteit, geschikt voor verwerking van één stuk, kan worden aangepast aan verschillende behoeften; Ten derde kan het zich beter aanpassen aan de verwerkingsbehoeften van grote wafers en het risico op fragmentatie verminderen. Bovendien maakt het slijpproces een fijnere en uniformere oppervlakteafwerking mogelijk, waardoor een beter substraat ontstaat voor daaropvolgende CMP-processen.
Samenvattend hebben de slijp- en slijptechnieken bij het afvlakkingsproces van SiC-substraten hun voor- en nadelen. Hoewel de kosten van het maalproces laag zijn, maar het proces omslachtig, is het automatiseringsniveau niet hoog, is het risico op fragmentatie hoog en is de flexibiliteit laag, wat de verdere ontwikkeling ervan beperkt. Daarentegen vertoont het slijpproces duidelijke voordelen in termen van automatisering, flexibiliteit, materiaalafnamesnelheid en kwaliteit van de oppervlaktebehandeling, wat beter geschikt is voor de hoge kwaliteitseisen van SiC-substraten in de moderne halfgeleiderindustrie. Daarom wordt verwacht dat het slijpproces, met de voortdurende vooruitgang van de halfgeleidertechnologie, de reguliere technologie voor het afvlakken van SiC-substraten zal worden. In de toekomst moeten de maalprocesparameters verder worden geoptimaliseerd om de verwerkingsefficiëntie en -kwaliteit te verbeteren en zo te voldoen aan de steeds strengere substraatvereisten van SiC-apparaten.
