Hoewel de verwerking van siliciumcarbidesubstraat moeilijk is, om de toepassing van monokristallijn siliciumcarbide in elektronische componenten de toekomstige ontwikkelingsrichting te laten worden, zodat siliciumcarbide-apparaten op grote schaal worden toegepast en gepromoot, het is noodzakelijk een manier te vinden om het probleem van de moeilijke verwerking van siliciumcarbide op te lossen.
Momenteel kent de SiC-materiaalverwerkingstechnologie voornamelijk de volgende processen: gericht snijden, ruw slijpen van spaanders, fijn slijpen, mechanisch polijsten en chemisch-mechanisch polijsten (fijn polijsten). Onder hen is chemisch-mechanisch polijsten het laatste proces, en de selectie van de procesmethode, de opstelling van de procesroute en de optimalisatie van procesparameters hebben rechtstreeks invloed op de polijstefficiëntie en verwerkingskosten.
Vanwege de hoge hardheid en chemische stabiliteit van SiC-materialen is de materiaalverwijderingssnelheid bij het traditionele CMP-polijstproces echter laag. Daarom begon de industrie als volgt de hulpefficiëntietechnologie te bestuderen die de afvlakkende ultraprecieze bewerkingstechnologie ondersteunt, inclusief plasma-ondersteund, katalysator-ondersteund, ultraviolet-ondersteund en elektrisch veld-ondersteund:
01 Plasma-ondersteunde technologie
YAMAMURA Kazuy et al. stelde eerst het plasma-geassisteerde polijstproces (PAP) voor, een aanvullend chemisch-mechanisch polijsten dat oppervlaktematerialen via plasma oxideert tot een zachtere oxidelaag, terwijl materialen nog steeds worden verwijderd door schurende wrijving en slijtage.
Het basisprincipe is: via het reactiegas van de RF-generator (zoals waterdamp, O, etc.) wordt een plasma geproduceerd dat vrije groepen bevat (zoals OH-vrije groepen, O-vrije radicalen), met een sterk oxidatievermogen van vrije groepen op de oppervlak van de SiC-materiaaloxidatiemodificatie. Er wordt een zachte oxidelaag verkregen en vervolgens wordt de oxidelaag verwijderd door polijsten met zachte schuurmiddelen (zoals CeO2, Al2O3, enz.), zodat het oppervlak van SiC-materiaal het gladde oppervlak op atomair niveau bereikt. Vanwege de hoge prijs van PAP-procestestapparatuur en verwerkingskosten is de promotie van PAP-procesverwerking van SiC-chips echter ook beperkt.
02 Door katalysator ondersteund proces
Op industrieel gebied gebruiken onderzoekers, om de uiterst efficiënte ultraprecieze bewerkingstechnologie van SiC-kristalmaterialen te onderzoeken, reagentia voor katalytisch ondersteund chemisch-mechanisch polijsten. Het basismechanisme van materiaalverwijdering is dat de zachte oxidelaag wordt gevormd op het SiC-oppervlak onder de katalyse van reagentia, en de oxidelaag wordt verwijderd door mechanische verwijdering van schuurmiddel. Voor een hoogwaardig oppervlak. In de literatuur werden Fe3O4-katalysator en H2O2-oxidatiemiddel gebruikt om de verbetering van de chemisch-mechanische polijsttechnologie met diamant W0.5 als schuurmiddel te ondersteunen. Na optimalisatie werd de oppervlakteruwheid Ra=2,0 ~ 2,5 nm verkregen bij een polijstsnelheid van 12,0 mg/uur.
03 UV-ondersteunde technologie
Om de SiC-verwerkingstechnologie voor het afvlakken van het oppervlak te verbeteren. Sommige onderzoekers hebben ultraviolette straling gebruikt om de katalyse te ondersteunen bij het chemisch-mechanische polijstproces. UV-fotokatalytische reactie is een van de sterke oxidatiereacties. Het basisprincipe ervan is de productie van actieve vrije radicalen (·OH) door een fotokatalytische reactie tussen de fotokatalysator en de elektronenvanger onder invloed van UV-licht.
Door de sterke oxidatie van OH-vrije groepen. De oxidatiereactie vindt plaats op de SiC-oppervlaktelaag om een zachtere SiO2-oxidelaag te genereren (MOE-hardheid is 7), en de verzachte SiO2-oxidelaag kan gemakkelijker worden verwijderd door schurend polijsten; Aan de andere kant is de hechtsterkte tussen de oxidelaag en het oppervlak van de wafel lager dan de interne hechtsterkte van de SiC-wafel, wat de snijkracht van het schuurmiddel tijdens het polijstproces vermindert en de krasdiepte die achterblijft op het oppervlak vermindert. oppervlak van de wafel, en verbetert de kwaliteit van de oppervlakteverwerking.
04 Technologie met elektrische veldondersteuning
Om de verwijderingssnelheid van SiC-materialen te verbeteren, hebben sommige onderzoekers elektrochemische mechanische polijsttechnologie (ECMP) voorgesteld. Het basisprincipe is: door bij de traditionele chemisch-mechanische polijstbehandeling een gelijkstroom elektrisch veld aan te leggen op de polijstvloeistof, wordt de oxidatielaag gevormd op het SiC-polijstoppervlak onder elektrochemische oxidatie en wordt de hardheid van de oxidelaag aanzienlijk verminderd. Er wordt gebruik gemaakt van schuurmiddelen om de verweekte oxidelaag te verwijderen, zodat een efficiënte, ultraprecieze bewerking wordt bereikt. Er moet echter worden opgemerkt dat als de anodestroom zwak is, de kwaliteit van het bewerkingsoppervlak beter is, maar dat de materiaalverwijderingssnelheid niet veel verandert; Als de anodestroom sterk is, wordt de materiaalverwijderingssnelheid aanzienlijk verhoogd. Een te sterke anodestroom zal echter leiden tot een lagere oppervlaktenauwkeurigheid en porositeit.
Kortom, chemisch-mechanisch polijsten is nog steeds de meest potentiële afvlakkings-ultraprecieze bewerkingsmethode voor SiC-materialen, maar om efficiënter SiC-wafels van hoge kwaliteit te verkrijgen, zijn bovengenoemde hulpprocessen mogelijke opties. Door het gebrek aan relevante onderzoeken is de impact op SiC-materialen echter nog steeds niet voorspelbaar. Daarom, als we de invloed van verwante hulpprocessen op de chemisch-mechanische polijsttechnologie diepgaand kunnen bestuderen, en het verwerkingsmechanisme van de hulpefficiëntieverbeteringstechnologie voor chemisch-mechanisch polijsten verder kunnen onthullen door middel van kwantitatieve en kwalitatieve onderzoeksmiddelen, zal dit van groot belang zijn voor het realiseren van de industrialisatietoepassing en promotie van SiC-materialen.
