Cov Xwm Txheej Tam Sim No thiab Cov Qauv ntawm SiC Wafer Processing Technology

Ua ib yam khoom siv semiconductor substrate tiam peb,silicon carbide (SiC)Ib leeg siv lead ua ke muaj kev cia siab dav hauv kev tsim cov khoom siv hluav taws xob siab thiab muaj zog. Cov txheej txheem ua tiav ntawm SiC ua lub luag haujlwm tseem ceeb hauv kev tsim cov khoom siv zoo. Tsab xov xwm no qhia txog qhov xwm txheej tam sim no ntawm kev tshawb fawb txog cov txheej txheem ua tiav SiC hauv Suav teb thiab txawv teb chaws, tshuaj xyuas thiab sib piv cov txheej txheem ntawm kev txiav, sib tsoo, thiab polishing, nrog rau cov qauv hauv wafer flatness thiab qhov roughness ntawm qhov chaw. Nws kuj taw qhia txog cov teeb meem uas twb muaj lawm hauv SiC wafer ua tiav thiab tham txog cov kev taw qhia kev txhim kho yav tom ntej.

Silicon carbide (SiC)Cov wafers yog cov ntaub ntawv tseem ceeb rau cov khoom siv semiconductor tiam thib peb thiab tuav qhov tseem ceeb thiab muaj peev xwm ua lag luam hauv cov teb xws li microelectronics, fais fab electronics, thiab semiconductor teeb pom kev zoo. Vim yog qhov nyuaj heev thiab kev ruaj khov tshuaj lom neeg ntawmSiC ib leeg siv lead ua, cov txheej txheem ua cov semiconductor ib txwm tsis haum rau lawv cov machining. Txawm hais tias ntau lub tuam txhab thoob ntiaj teb tau ua kev tshawb fawb ntau yam txog kev ua cov txheej txheem ntawm SiC ib leeg siv lead ua, cov thev naus laus zis tseem ceeb raug khaws cia tsis pub lwm tus paub.

Nyob rau xyoo tas los no, Tuam Tshoj tau nce kev siv zog hauv kev tsim cov khoom siv thiab cov khoom siv SiC ib leeg siv lead ua ke. Txawm li cas los xij, kev nce qib ntawm cov cuab yeej siv SiC hauv lub tebchaws tam sim no raug txwv los ntawm kev txwv hauv cov txheej txheem ua khoom siv thiab qhov zoo ntawm wafer. Yog li ntawd, nws yog qhov tseem ceeb rau Tuam Tshoj los txhim kho cov peev xwm ua SiC kom txhim kho qhov zoo ntawm SiC ib leeg siv lead ua ke thiab ua tiav lawv cov kev siv tau thiab kev tsim khoom loj.

Cov kauj ruam ua tiav tseem ceeb suav nrog: txiav → sib tsoo ntxhib → sib tsoo zoo → polishing ntxhib (mechanical polishing) → polishing zoo (chemical mechanical polishing, CMP) → kev tshuaj xyuas.

Kev txiav ntawm SiC Ib Leeg Crystals

Hauv kev ua covSiC ib leeg siv lead ua, txiav yog thawj kauj ruam thiab yog ib kauj ruam tseem ceeb heev. Lub wafer lub bow, warp, thiab tag nrho cov thickness variation (TTV) uas tshwm sim los ntawm cov txheej txheem txiav txiav txim siab qhov zoo thiab kev ua haujlwm ntawm kev sib tsoo thiab polishing tom qab.

Cov cuab yeej txiav tuaj yeem muab faib ua pawg raws li cov duab: lub tshuab txiav pob zeb diamond sab hauv (ID), lub tshuab txiav sab nraud (OD), lub tshuab txiav kab, thiab lub tshuab txiav hlau. Lub tshuab txiav hlau, ua rau, tuaj yeem faib ua pawg raws li lawv hom kev txav mus los: lub tshuab txiav hlau rov qab thiab lub tshuab txiav hlau voj voog (tsis kawg). Raws li lub tshuab txiav ntawm cov khoom siv abrasive, cov txheej txheem txiav hlau txiav tuaj yeem muab faib ua ob hom: lub tshuab txiav hlau abrasive dawb thiab lub tshuab txiav hlau pob zeb diamond abrasive ruaj khov.

1.1 Cov Txheej Txheem Txiav Ib Txwm Muaj

Qhov tob ntawm kev txiav ntawm cov hniav uas muaj txoj kab uas hla sab nraud (OD) raug txwv los ntawm txoj kab uas hla ntawm cov hniav. Thaum lub sijhawm txiav, cov hniav yuav raug kev co thiab kev hloov pauv, ua rau muaj suab nrov siab thiab tsis khov kho. Cov hniav uas muaj txoj kab uas hla sab hauv (ID) siv cov pob zeb diamond abrasives ntawm sab hauv ntawm cov hniav ua ntug txiav. Cov hniav no tuaj yeem nyias li 0.2 hli. Thaum lub sijhawm txiav, cov hniav ID tig ntawm qhov ceev ceev thaum cov khoom siv txiav txav mus rau qhov chaw nruab nrab ntawm cov hniav, ua tiav kev txiav los ntawm qhov kev txav mus los no.

Cov tshuab txiav pob zeb diamond band yuav tsum tau nres thiab tig rov qab ntau zaus, thiab qhov ceev txiav qis heev - feem ntau tsis pub tshaj 2 m / s. Lawv kuj raug kev txom nyem los ntawm kev siv tshuab hnyav thiab cov nqi kho mob siab. Vim yog qhov dav ntawm cov hniav txiav, lub vojvoog txiav tsis tuaj yeem me dhau, thiab kev txiav ntau daim tsis tuaj yeem ua tau. Cov cuab yeej txiav ib txwm muaj no raug txwv los ntawm qhov ruaj khov ntawm lub hauv paus thiab tsis tuaj yeem ua qhov txiav nkhaus lossis muaj qhov txwv tig. Lawv tsuas yog muaj peev xwm txiav ncaj, tsim cov kerfs dav, muaj qhov txiaj ntsig qis, thiab yog li ntawd tsis haum rau kev txiav.SiC cov siv lead ua.

1.2 Lub Tshuab Txiav Hlau Dawb Uas Siv Tau Ntau Txoj Hlau Txiav

Cov txheej txheem txiav hlau abrasive dawb siv kev txav mus los sai ntawm cov hlau kom nqa cov slurry mus rau hauv kerf, ua rau cov khoom raug tshem tawm. Nws feem ntau siv cov qauv sib pauv thiab tam sim no yog ib txoj kev paub tab thiab siv dav rau kev txiav ntau-wafer ntawm cov silicon ib leeg. Txawm li cas los xij, nws daim ntawv thov hauv kev txiav SiC tsis tau kawm ntau.

Cov hlau txiav hlau abrasive pub dawb tuaj yeem ua cov wafers nrog cov tuab tsawg dua 300 μm. Lawv muab cov kerf poob qis, tsis tshua ua rau chipping, thiab ua rau qhov zoo ntawm qhov chaw zoo. Txawm li cas los xij, vim yog lub tshuab tshem tawm cov khoom siv - raws li kev dov thiab kev nkag mus ntawm cov abrasives - qhov chaw wafer feem ntau tsim cov kev ntxhov siab tseem ceeb, microcracks, thiab cov khaubncaws sab nraud povtseg tob dua. Qhov no ua rau wafer warping, ua rau nws nyuaj rau tswj qhov tseeb ntawm qhov profile, thiab ua rau lub nra hnyav ntawm cov kauj ruam ua tom ntej.

Qhov kev ua tau zoo ntawm kev txiav yog cuam tshuam los ntawm cov slurry; nws yog qhov tsim nyog los tswj qhov ntse ntawm cov abrasives thiab qhov concentration ntawm slurry. Kev kho slurry thiab kev siv rov qab yog kim heev. Thaum txiav cov ingots loj, abrasives muaj teeb meem nkag mus tob thiab ntev kerfs. Nyob rau hauv tib lub abrasive noob loj, kerf poob yog ntau dua li ntawm cov hlau saws ruaj khov-abrasive.

1.3 Lub Tshuab Txiav Hlau Pob Zeb Diamond Uas Ruaj Khoov Tau Ntau Txoj Hlau

Cov tshuab txiav hlau pob zeb diamond uas ruaj khov feem ntau yog ua los ntawm kev muab cov pob zeb diamond tso rau ntawm cov hlau hlau los ntawm kev siv electroplating, sintering, lossis cov txheej txheem sib txuas resin. Cov tshuab txiav hlau pob zeb diamond electroplated muaj cov txiaj ntsig xws li cov kerfs nqaim dua, zoo dua qhov txiav, ua haujlwm tau zoo dua, tsis muaj kuab paug ntau, thiab muaj peev xwm txiav cov khoom siv tawv heev.

Lub tshuab txiav hlau pob zeb diamond electroplated reciprocating tam sim no yog txoj kev siv dav tshaj plaws rau kev txiav SiC. Daim duab 1 (tsis tau qhia ntawm no) qhia txog qhov tiaj tiaj ntawm SiC wafers txiav siv cov txheej txheem no. Thaum txiav mus ntxiv, wafer warpage nce ntxiv. Qhov no yog vim tias thaj chaw sib cuag ntawm cov hlau thiab cov khoom nce ntxiv thaum cov hlau txav mus rau hauv qab, ua rau muaj kev tiv thaiv thiab kev co ntawm cov hlau. Thaum cov hlau ncav cuag qhov siab tshaj plaws ntawm wafer, qhov kev co yog nyob rau ntawm nws qhov siab tshaj plaws, ua rau muaj kev co siab tshaj plaws.

Nyob rau theem tom qab ntawm kev txiav, vim yog cov hlau raug kev nrawm dua, kev txav mus los ruaj khov, kev qeeb qeeb, kev nres, thiab kev thim rov qab, nrog rau kev nyuaj hauv kev tshem tawm cov khib nyiab nrog cov dej txias, qhov zoo ntawm qhov chaw ntawm wafer poob qis. Kev thim rov qab ntawm cov hlau thiab kev hloov pauv ntawm qhov ceev, nrog rau cov pob zeb diamond loj ntawm cov hlau, yog cov ua rau muaj kev khawb ntawm qhov chaw.

1.4 Kev Siv Tshuab Sib Cais Txias

Kev sib cais txias ntawm SiC ib leeg siv lead ua ke yog ib qho txheej txheem tshiab hauv kev ua cov khoom siv semiconductor tiam thib peb. Nyob rau hauv xyoo tas los no, nws tau nyiam qhov kev saib xyuas tseem ceeb vim nws cov txiaj ntsig zoo hauv kev txhim kho cov txiaj ntsig thiab txo cov khoom poob. Cov thev naus laus zis tuaj yeem tshuaj xyuas los ntawm peb yam: txoj cai ua haujlwm, cov txheej txheem ntws, thiab cov txiaj ntsig tseem ceeb.

Kev Txheeb Xyuas Kev Taw Qhia Siv Crystal thiab Kev Sib Tsoo Sab Nraud: Ua ntej ua tiav, yuav tsum txiav txim siab qhov kev taw qhia siv lead ua ntawm SiC ingot. Tom qab ntawd lub ingot raug puab ua ib lub qauv cylindrical (feem ntau hu ua SiC puck) los ntawm kev sib tsoo sab nraud. Cov kauj ruam no tso lub hauv paus rau kev txiav thiab txiav tom qab.

Kev Txiav Ntau Txoj Hlau: Txoj kev no siv cov khoom sib xyaw ua ke nrog kev txiav cov xov hlau los txiav cov ingot cylindrical. Txawm li cas los xij, nws raug kev txom nyem los ntawm kev poob kerf loj heev thiab teeb meem tsis sib xws ntawm qhov chaw.

Kev Siv Tshuab Laser Txiav: Siv laser los tsim ib txheej hloov kho hauv cov siv lead ua, uas cov hlais nyias tuaj yeem raug rho tawm. Txoj hauv kev no txo ​​cov khoom poob thiab txhim kho kev ua haujlwm zoo, ua rau nws yog ib qho kev taw qhia tshiab rau kev txiav SiC wafer.

Kev Txhim Kho Cov Txheej Txheem Txiav

Kev Txiav Hlau Sib Nraus Ntau Yam: Qhov no yog thev naus laus zis tseem ceeb tam sim no, zoo rau cov yam ntxwv siab ntawm SiC.

Kev Siv Hluav Taws Xob Tawm Tshuab (EDM) thiab Kev Siv Tshuab Sib Cais Txias: Cov txheej txheem no muab cov kev daws teeb meem sib txawv uas tsim los rau cov kev xav tau tshwj xeeb.

Cov Txheej Txheem Polishing: Nws yog ib qho tseem ceeb kom sib npaug qhov nrawm ntawm kev tshem tawm cov khoom thiab kev puas tsuaj ntawm qhov chaw. Kev Siv Tshuaj Lom Neeg Siv Tshuab Polishing (CMP) yog siv los txhim kho qhov sib npaug ntawm qhov chaw.

Kev Soj Ntsuam Lub Sijhawm Tiag Tiag: Cov thev naus laus zis tshuaj xyuas online tau qhia los saib xyuas qhov roughness ntawm qhov chaw tiag tiag.

Laser Slicing: Cov txheej txheem no txo ​​qhov poob kerf thiab ua kom luv luv cov voj voog ua tiav, txawm hais tias thaj chaw cuam tshuam los ntawm thermal tseem yog qhov nyuaj.

Cov Txuj Ci Ua Haujlwm Sib Xyaws: Kev sib xyaw ua ke ntawm cov txheej txheem kho tshuab thiab tshuaj lom neeg ua rau kev ua haujlwm zoo dua.

Cov thev naus laus zis no twb tau ua tiav kev siv hauv kev lag luam lawm. Piv txwv li, Infineon tau txais SILTECTRA thiab tam sim no tuav cov ntawv pov thawj tseem ceeb uas txhawb nqa kev tsim khoom loj ntawm 8-nti wafers. Hauv Suav teb, cov tuam txhab zoo li Delong Laser tau ua tiav qhov ua tau zoo ntawm 30 wafers ib qho ingot rau kev ua 6-nti wafer, uas sawv cev rau kev txhim kho 40% piv rau cov txheej txheem ib txwm muaj.

Thaum kev tsim khoom siv hauv tsev nce ntxiv, cov thev naus laus zis no yuav dhau los ua cov kev daws teeb meem tseem ceeb rau kev ua cov khoom siv SiC substrate. Nrog rau qhov loj ntawm cov ntaub ntawv semiconductor, cov txheej txheem txiav ib txwm muaj dhau los ua qub dhau lawm. Ntawm cov kev xaiv tam sim no, cov thev naus laus zis reciprocating diamond wire saw qhia txog kev cia siab tshaj plaws rau kev siv. Kev txiav laser, ua ib qho txheej txheem tshiab, muaj cov txiaj ntsig zoo thiab xav tias yuav dhau los ua txoj hauv kev txiav tseem ceeb yav tom ntej.

2,SiC Ib Leeg Crystal Sib Tsoo

Ua tus sawv cev ntawm cov semiconductors tiam peb, silicon carbide (SiC) muaj cov txiaj ntsig zoo vim nws qhov bandgap dav, lub zog hluav taws xob tawg siab, qhov ceev ntawm electron drift siab, thiab kev ua haujlwm thermal zoo heev. Cov khoom no ua rau SiC muaj txiaj ntsig zoo hauv cov ntawv thov hluav taws xob siab (piv txwv li, 1200V ib puag ncig). Cov thev naus laus zis ua rau SiC substrates yog ib feem tseem ceeb ntawm kev tsim khoom siv. Qhov zoo ntawm qhov chaw thiab qhov tseeb ntawm lub substrate cuam tshuam ncaj qha rau qhov zoo ntawm cov txheej epitaxial thiab kev ua haujlwm ntawm cov cuab yeej kawg.

Lub hom phiaj tseem ceeb ntawm cov txheej txheem sib tsoo yog tshem tawm cov cim ntawm qhov pom thiab cov txheej txheem puas tsuaj uas tshwm sim thaum lub sijhawm txiav, thiab kho qhov deformation uas tshwm sim los ntawm cov txheej txheem txiav. Vim SiC muaj qhov nyuaj heev, kev sib tsoo yuav tsum tau siv cov khoom siv abrasives nyuaj xws li boron carbide lossis pob zeb diamond. Kev sib tsoo ib txwm muaj feem ntau muab faib ua kev sib tsoo ntxhib thiab kev sib tsoo zoo.

2.1 Kev Sib Tsoo Nto thiab Zoo

Kev sib tsoo tuaj yeem faib ua pawg raws li qhov loj me ntawm cov khoom abrasive:

Kev Sib Tsoo Nto: Siv cov khoom siv abrasives loj dua los tshem tawm cov cim pom thiab cov txheej txheem puas tsuaj uas tshwm sim thaum lub sijhawm txiav, txhim kho kev ua haujlwm zoo.

Kev Sib Tsoo Zoo: Siv cov khoom sib tsoo zoo dua los tshem tawm cov txheej puas tsuaj uas tshuav los ntawm kev sib tsoo ntxhib, txo qhov roughness ntawm qhov chaw, thiab txhim kho qhov zoo ntawm qhov chaw.

Ntau lub tuam txhab tsim khoom SiC hauv tsev siv cov txheej txheem tsim khoom loj. Ib txoj kev siv ntau yog kev sib tsoo ob sab siv lub phaj hlau cam khwb cia thiab cov pob zeb diamond monocrystalline slurry. Cov txheej txheem no tshem tawm cov txheej puas tsuaj uas tshuav los ntawm kev txiav hlau, kho cov duab wafer, thiab txo TTV (Total Thickness Variation), Bow, thiab Warp. Tus nqi tshem tawm cov khoom siv yog ruaj khov, feem ntau ncav cuag 0.8–1.2 μm / min. Txawm li cas los xij, qhov tshwm sim ntawm wafer nto yog matte nrog qhov roughness siab - feem ntau nyob ib puag ncig 50 nm - uas ua rau muaj kev xav tau ntau dua rau cov kauj ruam polishing tom ntej.

2.2 Kev Sib Tsoo Ib Sab

Kev sib tsoo ib sab tsuas yog ua ib sab ntawm lub wafer ib zaug xwb. Thaum lub sijhawm no, lub wafer raug muab tso rau ntawm lub phaj hlau. Thaum muaj kev nias, lub substrate raug hloov me ntsis, thiab qhov saum npoo sab saud raug tiaj. Tom qab sib tsoo, qhov saum npoo sab hauv qab raug tiaj. Thaum lub siab raug tshem tawm, qhov saum npoo sab saud feem ntau rov qab zoo li qub, uas kuj cuam tshuam rau qhov saum npoo sab hauv qab uas twb tau sib tsoo lawm - ua rau ob sab khoov thiab poob qis.

Ntxiv mus, lub phaj sib tsoo tuaj yeem ua concave hauv lub sijhawm luv luv, ua rau lub wafer ua convex. Txhawm rau kom tswj tau qhov tiaj tiaj ntawm lub phaj, yuav tsum tau hnav khaub ncaws ntau zaus. Vim yog qhov ua tau zoo tsawg thiab qhov tiaj tiaj ntawm wafer tsis zoo, kev sib tsoo ib sab tsis haum rau kev tsim khoom ntau.

Feem ntau, cov log sib tsoo #8000 siv rau kev sib tsoo zoo. Hauv Nyiv Pooj, cov txheej txheem no yog qhov paub tab thiab txawm tias siv #30000 polishing log. Qhov no tso cai rau qhov roughness ntawm cov wafers ua tiav kom ncav cuag qis dua 2 nm, ua rau cov wafers npaj rau CMP kawg (Chemical Mechanical Polishing) yam tsis muaj kev ua tiav ntxiv.

2.3 Kev Siv Tshuab Thinning Ib Sab

Kev Siv Tshuab Sib Tsoo Ib Sab Pob Zeb Diamond yog ib txoj kev tshiab ntawm kev sib tsoo ib sab. Raws li tau piav qhia hauv Daim Duab 5 (tsis tau qhia ntawm no), cov txheej txheem siv lub phaj sib tsoo pob zeb diamond. Lub wafer raug kho los ntawm kev nqus tsev, thaum ob lub wafer thiab lub log sib tsoo pob zeb diamond tig ib txhij. Lub log sib tsoo maj mam txav mus rau hauv qab kom lub wafer nyias mus rau qhov tuab. Tom qab ib sab ua tiav, lub wafer raug tig los ua kom sab tod.

Tom qab thinning, 100 mm wafer tuaj yeem ua tiav:

Hneev < 5 μm

TTV < 2 μm

Qhov roughness ntawm qhov chaw < 1 nm

Txoj kev ua cov wafer ib leeg no muaj kev ruaj khov siab, kev sib xws zoo heev, thiab kev tshem tawm cov khoom sai. Piv rau kev sib tsoo ob sab ib txwm muaj, cov txheej txheem no txhim kho kev sib tsoo zoo dua li 50%.

2.4 Kev Sib Tsoo Ob Sab

Kev sib tsoo ob sab siv ob lub phaj sib tsoo sab saud thiab sab hauv qab los sib tsoo ob sab ntawm lub substrate tib lub sijhawm, ua kom muaj qhov zoo ntawm qhov chaw ntawm ob sab.

Thaum lub sijhawm ua haujlwm, cov phaj sib tsoo ua ntej siv lub zog rau cov chaw siab tshaj plaws ntawm cov khoom ua haujlwm, ua rau muaj kev hloov pauv thiab maj mam tshem tawm cov khoom ntawm cov ntsiab lus ntawd. Thaum cov chaw siab tau sib npaug, qhov siab ntawm lub substrate maj mam dhau los ua qhov sib xws, ua rau muaj kev hloov pauv thoob plaws tag nrho qhov chaw. Qhov no tso cai rau ob qho tib si sab saud thiab sab qis kom sib npaug. Thaum kev sib tsoo tiav thiab lub zog raug tso tawm, txhua qhov ntawm lub substrate rov qab zoo ib yam vim muaj lub zog sib npaug uas nws tau ntsib. Qhov no ua rau muaj kev hloov pauv tsawg kawg nkaus thiab tiaj tus zoo.

Qhov roughness ntawm qhov chaw ntawm lub wafer tom qab sib tsoo nyob ntawm qhov loj ntawm cov khoom me me - cov khoom me me ua rau cov chaw du dua. Thaum siv 5 μm abrasives rau kev sib tsoo ob sab, qhov flatness thiab qhov tuab ntawm wafer tuaj yeem tswj tau hauv 5 μm. Kev ntsuas Atomic Force Microscopy (AFM) qhia txog qhov roughness ntawm qhov chaw (Rq) ntawm kwv yees li 100 nm, nrog rau kev sib tsoo qhov tob txog li 380 nm thiab pom cov cim kab uas tshwm sim los ntawm kev ua abrasive.

Ib txoj kev siv tshuab siab dua yog siv ob sab sib tsoo siv cov polyurethane ua npuas ncauj ua ke nrog polycrystalline pob zeb diamond slurry. Cov txheej txheem no tsim cov wafers nrog qhov roughness qis heev, ua tiav Ra ​​< 3 nm, uas yog qhov zoo heev rau kev polishing ntawm SiC substrates tom qab.

Txawm li cas los xij, kev khawb ntawm qhov chaw tseem yog ib qho teeb meem uas tsis tau daws. Tsis tas li ntawd, cov pob zeb diamond polycrystalline siv rau hauv cov txheej txheem no yog tsim los ntawm kev sib xyaw ua ke, uas yog qhov nyuaj rau kev siv tshuab, tsim cov khoom tsawg, thiab kim heev.

Kev txhuam ntawm SiC Ib Leeg Crystals

Yuav kom ua tiav qhov chaw zoo polished ntawm silicon carbide (SiC) wafers, polishing yuav tsum tshem tawm tag nrho cov qhov sib tsoo thiab nanometer-scale surface undulations. Lub hom phiaj yog los tsim kom muaj qhov chaw du, tsis muaj qhov tsis zoo uas tsis muaj kev ua qias tuaj lossis kev puas tsuaj, tsis muaj kev puas tsuaj rau hauv av, thiab tsis muaj kev ntxhov siab ntawm qhov chaw seem.

3.1 Kev Txhuam Txhuam thiab CMP ntawm SiC Wafers

Tom qab kev loj hlob ntawm SiC ib leeg siv lead ua ingot, qhov tsis zoo ntawm qhov chaw tiv thaiv nws los ntawm kev siv ncaj qha rau kev loj hlob epitaxial. Yog li ntawd, yuav tsum tau ua ntxiv. Lub ingot thawj zaug raug puab ua ib daim ntawv cylindrical los ntawm kev puag ncig, tom qab ntawd txiav ua wafers siv hlau txiav, ua raws li kev txheeb xyuas crystallographic orientation. Polishing yog ib kauj ruam tseem ceeb hauv kev txhim kho qhov zoo ntawm wafer, daws qhov kev puas tsuaj ntawm qhov chaw los ntawm kev loj hlob ntawm crystal thiab cov kauj ruam ua ntej.

Muaj plaub txoj hauv kev tseem ceeb rau kev tshem tawm cov txheej txheem puas tsuaj ntawm SiC:

Kev txhuam hniav txhua yam: Yooj yim tab sis tawm khawb; tsim nyog rau kev txhuam thawj zaug.

Kev Siv Tshuaj Txhuam Txhuam (CMP): Tshem tawm cov khawb los ntawm kev siv tshuaj lom neeg; tsim nyog rau kev txhuam kom raug.

Hydrogen etching: Yuav tsum muaj cov khoom siv nyuaj, feem ntau siv rau hauv cov txheej txheem HTCVD.

Kev txhuam hniav uas muaj plasma pab: Nyuaj thiab tsis tshua siv.

Kev txhuam tsuas yog siv tshuab xwb feem ntau ua rau khawb, thaum kev txhuam tsuas yog siv tshuaj xwb tuaj yeem ua rau tsis sib luag. CMP muab ob qho txiaj ntsig thiab muab kev daws teeb meem zoo thiab pheej yig.

Txoj Cai Ua Haujlwm ntawm CMP

CMP ua haujlwm los ntawm kev tig lub wafer nyob rau hauv lub siab teem tawm tsam lub polishing pad tig. Qhov kev txav mus los no, ua ke nrog kev puas tsuaj los ntawm cov khoom siv nano-sized hauv cov slurry thiab kev ua haujlwm tshuaj lom neeg ntawm cov neeg sawv cev reactive, ua tiav qhov chaw planarization.

Cov ntaub ntawv tseem ceeb siv:

Cov tshuaj txhuam hniav: Muaj cov khoom siv abrasives thiab cov tshuaj reagents.

Daim txhuam hniav: Nws yuav lwj thaum siv, ua rau cov qhov me me thiab cov dej ntws tsis zoo. Yuav tsum tau txhuam hniav tas li, feem ntau yog siv lub tshuab txhuam pob zeb diamond, kom rov qab zoo li qub.

Cov Txheej Txheem CMP Ib Txwm Muaj

Abrasive: 0.5 μm pob zeb diamond slurry

Qhov roughness ntawm qhov chaw: ~ 0.7 nm

Kev Txhuam Txhuam Tshuaj:

Cov khoom siv txhuam: AP-810 ib sab txhuam

Siab: 200 g/cm²

Phaj ceev: 50 rpm

Lub cev muaj zog ceramic: 38 rpm

Cov khoom sib xyaw ua ke:

SiO₂ (30 wt%, pH = 10.15)

0–70 wt% H₂O₂ (30 wt%, qib reagent)

Kho pH kom txog 8.5 siv 5 wt% KOH thiab 1 wt% HNO₃

Tus nqi ntws ntawm cov slurry: 3 L / min, rov ua dua tshiab

Cov txheej txheem no ua kom zoo dua SiC wafer zoo thiab ua tau raws li qhov yuav tsum tau ua rau cov txheej txheem downstream.

Cov Kev Cov nyom hauv kev txhuam hniav

SiC, ua ib lub semiconductor dav dav, ua lub luag haujlwm tseem ceeb hauv kev lag luam hluav taws xob. Nrog rau cov khoom siv lub cev thiab tshuaj zoo heev, SiC ib leeg siv lead ua ke yog qhov tsim nyog rau cov chaw ib puag ncig hnyav, xws li kub siab, zaus siab, fais fab siab, thiab tiv taus hluav taws xob. Txawm li cas los xij, nws qhov nyuaj thiab tawg yooj yim ua rau muaj kev cov nyom loj rau kev sib tsoo thiab polishing.

Thaum cov tuam txhab tsim khoom thoob ntiaj teb hloov pauv ntawm 6-nti mus rau 8-nti wafers, cov teeb meem xws li kev tawg thiab kev puas tsuaj ntawm wafer thaum lub sijhawm ua tiav tau dhau los ua qhov tseem ceeb, cuam tshuam rau cov txiaj ntsig. Kev daws cov teeb meem kev siv tshuab ntawm 8-nti SiC substrates tam sim no yog qhov tseem ceeb rau kev nce qib ntawm kev lag luam.

Hauv lub caij nyoog 8-nti, SiC wafer ua tiav ntsib ntau yam teeb meem:

Qhov kev ntsuas wafer yog qhov tsim nyog los ua kom cov zis ntawm cov chips ntau ntxiv rau ib pawg, txo qhov poob ntawm ntug, thiab txo cov nqi tsim khoom - tshwj xeeb tshaj yog vim muaj kev thov ntau ntxiv hauv kev siv tsheb fais fab.

Txawm hais tias kev loj hlob ntawm 8-nti SiC ib leeg siv lead ua tau loj hlob tuaj, cov txheej txheem tom qab xws li kev sib tsoo thiab kev txhuam hniav tseem ntsib teeb meem, ua rau cov txiaj ntsig qis (tsuas yog 40-50%).

Cov wafers loj dua muaj kev faib tawm ntawm lub zog nyuaj dua, ua rau nyuaj rau kev tswj hwm kev ntxhov siab thiab kev sib xws ntawm cov txiaj ntsig.

Txawm hais tias qhov tuab ntawm 8-nti wafers tab tom yuav luag zoo li 6-nti wafers, lawv yooj yim puas tsuaj thaum tuav vim muaj kev ntxhov siab thiab kev ntswj.

Yuav kom txo tau kev ntxhov siab, kev khoov, thiab kev tawg uas cuam tshuam nrog kev txiav, kev txiav laser feem ntau siv ntau zuj zus. Txawm li cas los xij:

Cov lasers ntev-wavelength ua rau muaj kev puas tsuaj thermal.

Cov lasers luv luv tsim cov khib nyiab hnyav thiab ua rau cov txheej puas tsuaj tob zuj zus, ua rau kev ua kom du thiab yooj yim dua.

Kev Ua Haujlwm Polishing Mechanical rau SiC

Cov txheej txheem dav dav suav nrog:

Kev txiav kev taw qhia

Kev sib tsoo ntxhib

Kev sib tsoo zoo

Kev txhuam kom huv si

Kev Siv Tshuaj Txhuam Hniav (CMP) ua kauj ruam kawg

Qhov kev xaiv ntawm CMP txoj kev, kev tsim cov txheej txheem, thiab kev ua kom zoo dua ntawm cov kev teeb tsa yog qhov tseem ceeb heev. Hauv kev tsim khoom semiconductor, CMP yog kauj ruam txiav txim siab rau kev tsim cov SiC wafers nrog cov nto du heev, tsis muaj qhov tsis xws luag, thiab tsis muaj kev puas tsuaj, uas yog qhov tseem ceeb rau kev loj hlob zoo epitaxial.

(a) Tshem tawm SiC ingot ntawm lub crucible;

(b) Ua thawj qhov kev puab siv kev sib tsoo sab nraud;

(c) Txheeb xyuas qhov kev taw qhia ntawm cov siv lead ua los ntawm kev siv cov tiaj tiaj lossis cov notches sib dhos;

(d) Txiav cov ingot ua cov wafers nyias siv ntau txoj hlua sawing;

(e) Ua tiav qhov du zoo li daim iav los ntawm kev sib tsoo thiab txhuam cov kauj ruam.

Tom qab ua tiav cov kauj ruam ua tiav, ntug sab nraud ntawm SiC wafer feem ntau ntse, uas ua rau muaj kev pheej hmoo ntawm kev tawg thaum tuav lossis siv. Txhawm rau kom tsis txhob muaj qhov tsis zoo li no, kev sib tsoo ntug yog qhov yuav tsum tau ua.

Ntxiv rau cov txheej txheem txiav ib txwm muaj, ib txoj kev tshiab rau kev npaj SiC wafers suav nrog kev siv tshuab sib txuas. Txoj hauv kev no ua rau wafer tsim los ntawm kev sib txuas ib txheej SiC ib leeg-siv lead ua ke rau ib qho substrate heterogeneous (txhawb nqa substrate).

Daim Duab 3 qhia txog cov txheej txheem ntws:

Ua ntej, ib txheej delamination yog tsim ntawm qhov tob teev tseg ntawm qhov chaw ntawm SiC ib leeg siv lead ua los ntawm kev cog hydrogen ion lossis cov txheej txheem zoo sib xws. Cov SiC ib leeg siv lead ua uas tau ua tiav lawm ces raug khi rau lub substrate txhawb nqa tiaj tus thiab raug rau kev siab thiab cua sov. Qhov no tso cai rau kev hloov pauv thiab kev sib cais ntawm SiC ib leeg siv lead ua mus rau ntawm lub substrate txhawb nqa.

Cov txheej SiC uas raug cais tawm yuav raug kho kom tiaj tiaj thiab siv tau dua hauv cov txheej txheem txuas ntxiv. Piv rau kev txiav cov siv lead ua SiC ib txwm muaj, cov txheej txheem no txo ​​qhov kev xav tau cov khoom kim heev. Txawm hais tias tseem muaj teeb meem kev siv tshuab, kev tshawb fawb thiab kev txhim kho tseem tab tom ua kom muaj peev xwm tsim cov wafer pheej yig dua.

Vim SiC muaj zog thiab ruaj khov hauv tshuaj lom neeg—uas ua rau nws tiv taus cov tshuaj tiv thaiv ntawm chav tsev kub—yuav tsum tau txhuam kom tshem tawm cov qhov sib tsoo zoo, txo qhov puas tsuaj ntawm qhov chaw, tshem tawm cov khawb, cov qhov me me, thiab cov qhov tsis zoo ntawm daim tawv txiv kab ntxwv, txo qhov roughness ntawm qhov chaw, txhim kho qhov tiaj tus, thiab txhim kho qhov zoo ntawm qhov chaw.

Yuav kom ua tiav qhov chaw zoo polished, nws yog qhov tsim nyog rau:

Kho cov hom abrasive,

Txo qhov loj ntawm cov khoom me me,

Txhim kho cov txheej txheem tsis,

Xaiv cov ntaub ntawv txhuam thiab cov ntaub qhwv uas muaj qhov tawv txaus.

Daim Duab 7 qhia tau hais tias kev txhuam ob sab nrog 1 μm abrasives tuaj yeem tswj tau qhov tiaj tus thiab qhov tuab sib txawv hauv 10 μm, thiab txo qhov roughness ntawm qhov chaw kom txog li 0.25 nm.

3.2 Kev Siv Tshuaj Txhuam Txhuam (CMP)

Kev Siv Tshuaj Txhuam Txhuam (CMP) ua ke cov khoom me me uas raug txhuam nrog cov tshuaj etching los ua ib qho chaw du thiab tiaj tiaj ntawm cov khoom uas tab tom ua. Lub hauv paus ntsiab lus yog:

Ib qho tshuaj lom neeg tshwm sim ntawm cov tshuaj txhuam hniav thiab qhov chaw wafer, tsim ib txheej mos.

Kev sib txhuam ntawm cov khoom sib xyaw thiab cov txheej mos mos ua rau cov khoom ntawd tshem tawm.

Cov txiaj ntsig ntawm CMP:

Kov yeej qhov tsis zoo ntawm kev txhuam hniav los yog tshuaj lom neeg xwb,

Ua tiav ob qho tib si thoob ntiaj teb thiab hauv zos planarization,

Tsim cov nto uas muaj qhov tiaj tiaj thiab qhov ntxhib tsawg,

Tsis tawm qhov chaw lossis qhov chaw puas tsuaj.

Hauv kev nthuav dav:

Lub wafer txav mus los piv rau lub polishing pad nyob rau hauv lub siab.

Cov khoom siv abrasives uas muaj qhov ntsuas nanometer (piv txwv li, SiO₂) hauv cov slurry koom nrog kev txiav, ua rau cov ntawv cog lus Si-C tsis muaj zog thiab txhim kho kev tshem tawm cov khoom.

Cov Hom Kev Siv CMP:

Kev Txhuam Dawb: Cov txhuam (piv txwv li, SiO₂) raug dai rau hauv cov slurry. Kev tshem tawm cov khoom tshwm sim los ntawm kev txhuam peb lub cev (wafer-pad-abrasive). Qhov loj ntawm cov txhuam (feem ntau 60–200 nm), pH, thiab kub yuav tsum tau tswj kom meej kom txhim kho kev sib xws.

Kev Txhuam Txhuam Ruaj Kho: Cov txhuam txhuam tau muab tso rau hauv daim txhuam txhuam kom tiv thaiv kev sib sau ua ke - zoo tagnrho rau kev ua tiav siab.

Kev Ntxuav Tom Qab Polishing:

Cov wafers polished raug:

Kev ntxuav tshuaj (suav nrog DI dej thiab cov slurry residue tshem tawm),

DI dej ntxuav, thiab

Kev ziab nitrogen kub

kom txo cov pa phem ntawm qhov chaw.

Qhov Zoo thiab Kev Ua Haujlwm ntawm Qhov Chaw

Qhov roughness ntawm qhov chaw tuaj yeem txo kom Ra <0.3 nm, ua tau raws li qhov yuav tsum tau ua ntawm semiconductor epitaxy.

Kev Npaj Thoob Ntiaj Teb: Kev sib xyaw ua ke ntawm kev ua kom mos thiab kev tshem tawm tshuab txo cov khawb thiab cov etching tsis sib xws, ua tau zoo dua li cov txheej txheem siv tshuab lossis tshuaj lom neeg.

Kev Ua Haujlwm Zoo: Haum rau cov ntaub ntawv tawv thiab tawg yooj yim xws li SiC, nrog rau cov nqi tshem tawm cov khoom siab tshaj 200 nm / h.

Lwm Cov Txuj Ci Polishing Tshiab

Ntxiv rau CMP, lwm txoj kev tau raug pom zoo, suav nrog:

Kev txhuam hniav siv hluav taws xob, kev txhuam hniav los yog kev kho kom zoo nkauj los ntawm Catalyst, thiab

Kev txhuam tribochemical.

Txawm li cas los xij, cov txheej txheem no tseem nyob rau theem tshawb fawb thiab tau tsim kho qeeb vim yog SiC cov khoom siv nyuaj.

Thaum kawg, kev ua SiC yog ib qho txheej txheem maj mam txo qhov warpage thiab roughness los txhim kho qhov zoo ntawm qhov chaw, qhov twg kev tswj qhov tiaj tus thiab roughness yog qhov tseem ceeb thoob plaws txhua theem.

Kev Siv Tshuab Ua Haujlwm

Thaum lub sijhawm sib tsoo wafer, cov pob zeb diamond slurry nrog cov qhov loj sib txawv yog siv los sib tsoo lub wafer kom tiaj tus thiab qhov roughness ntawm qhov chaw xav tau. Qhov no ua raws li kev txhuam, siv ob qho tib si kev siv tshuab thiab tshuaj lom neeg siv tshuab polishing (CMP) los tsim cov khoom siv silicon carbide (SiC) uas tsis muaj kev puas tsuaj.

Tom qab txhuam tiav lawm, cov SiC wafers raug tshuaj xyuas zoo siv cov cuab yeej xws li lub tshuab tsom iav pom kev thiab X-ray diffractometers kom ntseeg tau tias txhua yam kev ntsuas kev ua tau raws li cov qauv xav tau. Thaum kawg, cov wafers txhuam tiav lawm raug ntxuav siv cov neeg sawv cev ntxuav tshwj xeeb thiab dej ntshiab kom tshem tawm cov av qias neeg saum npoo. Tom qab ntawd lawv raug ziab siv cov roj nitrogen ntshiab heev thiab cov tshuab ziab khaub ncaws, ua tiav tag nrho cov txheej txheem ntau lawm.

Tom qab ntau xyoo ntawm kev siv zog, kev vam meej tseem ceeb tau ua tiav hauv kev ua cov khoom siv SiC ib leeg hauv Suav teb. Hauv tebchaws, 100 hli doped semi-insulating 4H-SiC ib leeg siv lead ua tau zoo tsim, thiab n-hom 4H-SiC thiab 6H-SiC ib leeg siv lead ua tam sim no tuaj yeem tsim ua pawg. Cov tuam txhab zoo li TankeBlue thiab TYST twb tau tsim 150 hli SiC ib leeg siv lead ua.

Hais txog kev siv tshuab ua SiC wafer, cov tsev kawm ntawv hauv tsev tau tshawb nrhiav cov txheej txheem thiab cov kev rau kev txiav siv lead ua, sib tsoo, thiab txhuam. Lawv muaj peev xwm tsim cov qauv uas ua tau raws li qhov yuav tsum tau ua rau kev tsim khoom siv. Txawm li cas los xij, piv rau cov qauv thoob ntiaj teb, qhov zoo ntawm kev ua cov wafers hauv tsev tseem poob qis heev. Muaj ntau yam teeb meem:

Cov kev xav thoob ntiaj teb ntawm SiC thiab cov thev naus laus zis ua tiav raug tiv thaiv nruj heev thiab tsis yooj yim nkag mus tau.

Tsis muaj kev tshawb fawb theoretical thiab kev txhawb nqa rau kev txhim kho thiab kev ua kom zoo dua qub.

Tus nqi ntawm kev xa cov khoom siv thiab cov khoom sib txawv teb chaws yog siab.

Kev tshawb fawb hauv tsev txog kev tsim khoom siv, kev ua tiav qhov tseeb, thiab cov ntaub ntawv tseem qhia txog qhov sib txawv tseem ceeb piv rau cov theem thoob ntiaj teb.

Tam sim no, feem ntau cov cuab yeej siv siab siv hauv Suav teb yog xa tuaj los ntawm lwm lub teb chaws. Cov khoom siv kuaj thiab cov txheej txheem kuj xav tau kev txhim kho ntxiv.

Nrog rau kev txhim kho ntawm cov semiconductors tiam thib peb, qhov loj ntawm SiC ib leeg siv lead ua substrates nce ntxiv tas li, nrog rau qhov yuav tsum tau ua kom zoo dua qub. Kev siv tshuab ua wafer tau dhau los ua ib qho ntawm cov kauj ruam nyuaj tshaj plaws tom qab SiC ib leeg siv lead ua loj hlob.

Yuav kom daws tau cov teeb meem uas twb muaj lawm hauv kev ua cov khoom, nws yog ib qho tseem ceeb uas yuav tsum kawm ntxiv txog cov txheej txheem uas cuam tshuam nrog kev txiav, kev sib tsoo, thiab kev txhuam, thiab tshawb nrhiav cov txheej txheem thiab cov kev tsim khoom tsim nyog rau SiC wafer manufacturing. Tib lub sijhawm, nws yog ib qho tsim nyog los kawm los ntawm cov thev naus laus zis ua tiav thoob ntiaj teb thiab siv cov txheej txheem machining ultra-precision thiab cov khoom siv los tsim cov khoom siv zoo.

Thaum qhov loj ntawm wafer nce ntxiv, qhov nyuaj ntawm kev loj hlob thiab kev ua cov siv lead ua kuj nce ntxiv. Txawm li cas los xij, kev ua haujlwm ntawm cov khoom siv downstream txhim kho ntau heev, thiab tus nqi ntawm chav tsev raug txo qis. Tam sim no, cov neeg muab khoom SiC wafer tseem ceeb thoob ntiaj teb muab cov khoom lag luam txij li 4 ntiv tes txog 6 ntiv tes hauv txoj kab uas hla. Cov tuam txhab ua lag luam xws li Cree thiab II-VI twb tau pib npaj rau kev tsim cov kab ntau lawm SiC wafer 8-nti.