Xaaladda Hadda Jirta iyo Isbeddellada Tiknoolajiyadda Habaynta Wafer-ka SiC

Sida walax substrate semiconductor ah oo jiilka saddexaad ah,silikoon carbide (SiC)Keli keli ah wuxuu leeyahay rajo ballaaran oo ku saabsan isticmaalka qalabka elektarooniga ah ee soo noqnoqda sare iyo kuwa awoodda sare leh. Tiknoolajiyadda farsamaynta ee SiC waxay door muhiim ah ka ciyaartaa soo saarista agabka substrate-ka ee tayada sare leh. Maqaalkani wuxuu soo bandhigayaa xaaladda cilmi-baarista hadda ee ku saabsan teknoolojiyada farsamaynta SiC labadaba Shiinaha iyo dibaddaba, isagoo falanqeynaya oo barbar dhigaya hababka jarista, shiididda, iyo nadiifinta hababka, iyo sidoo kale isbeddellada ku yimaada fidsanaanta wafer-ka iyo qallafsanaanta dusha sare. Waxay sidoo kale tilmaamaysaa caqabadaha jira ee ku jira farsamaynta wafer-ka SiC waxayna ka hadlaysaa jihooyinka horumarinta mustaqbalka.

Silikoon carbide (SiC)Wafers-ku waa agab aasaasi ah oo muhiim u ah aaladaha semiconductor-ka jiilka saddexaad waxayna leeyihiin muhiimad weyn iyo awood suuqeed oo ku saabsan beeraha sida microelectronics, elektarooniga korontada, iyo nalalka semiconductor-ka. Sababtoo ah adkaanta aadka u sarreysa iyo xasilloonida kiimikadaKiristaalo keli ah oo SiC ah, hababka farsamaynta semiconductor-ka dhaqameedku si buuxda uma habboona farsamayntooda. In kasta oo shirkado badan oo caalami ah ay sameeyeen cilmi-baaris ballaaran oo ku saabsan habaynta farsamo ahaan u baahan ee kiristaalka keli ah ee SiC, haddana teknoolojiyada khuseeya si adag ayaa loo ilaaliyaa.

Sannadihii ugu dambeeyay, Shiinuhu wuxuu kordhiyay dadaallada lagu horumarinayo agabka iyo aaladaha kelida ah ee SiC. Si kastaba ha ahaatee, horumarinta tignoolajiyada qalabka SiC ee dalka waxaa hadda xaddidaya xaddidaadaha tiknoolajiyada farsamaynta iyo tayada wafer-ka. Sidaa darteed, waxaa lagama maarmaan u ah Shiinuhu inuu horumariyo awoodaha farsamaynta SiC si kor loogu qaado tayada walxaha kelida ah ee SiC loona gaaro codsigooda wax ku oolka ah iyo wax soo saarkooda ballaaran.

Tallaabooyinka ugu muhiimsan ee wax-ka-beddelka waxaa ka mid ah: jarista → shiidid qallafsan → shiidid fiican → shiidid qallafsan (dhar-sameyn farsamo) → shiidid fiican (dhar-sameyn farsamo kiimiko, CMP) → kormeer.

Goynta SiC Keli ah oo kiristaalo ah

Inta lagu guda jiro habayntaKiristaalo keli ah oo SiC ah, jarista waa tallaabada ugu horreysa oo aad muhiim u ah. Qaansada wafer-ka, wareegga, iyo kala duwanaanshaha dhumucda guud (TTV) ee ka dhasha habka jarista ayaa go'aamiya tayada iyo waxtarka hawlgallada shiididda iyo nadiifinta ee xiga.

Qalabka jarista waxaa loo kala saari karaa qaab ahaan miinshaar dhexroor gudaha dheeman (ID), miinshaar dhexroor dibadda ah (OD), miinshaar xargo leh, iyo miinshaar silig ah. Miinshaar silig ah, dhanka kale, waxaa loo kala saari karaa noocooda dhaqdhaqaaqa nidaamyada silig ee isdhaafsan iyo kuwa wareegsan (aan dhammaadka lahayn). Iyada oo ku saleysan habka jarista miinshaar silig ah, farsamooyinka jarista miinshaar silig ah waxaa loo qaybin karaa laba nooc: miinshaar silig ah oo bilaash ah iyo miinshaar silig dheeman ah oo go'an.

1.1 Hababka Jarista Dhaqanka

Qoto dheer ee jarista miinshaarta dhexroorka dibadda (OD) waxaa xaddidaya dhexroorka miinshaarta. Inta lagu jiro habka jarista, miinshaarta waxay u nugul tahay gariirka iyo leexashada, taasoo keenta heerarka buuqa sare iyo adkaanta liidata. Miinshaarta dhexroorka gudaha (ID) waxay isticmaalaan xoqitaan dheeman ah oo ku yaal wareegga gudaha ee miinshaarta sida geeska jarista. Miinshaartani waxay noqon karaan kuwo khafiif ah sida 0.2 mm. Inta lagu jiro jarista, miinshaarta aqoonsiga waxay ku wareegtaa xawaare sare halka walxaha la jarayo ay si radial ah ugu socdaan bartamaha miinshaarta, iyagoo gaaraya jarista dhaqdhaqaaqan qaraabada ah.

Miinshaaradaha dheemanka ah waxay u baahan yihiin joogsiyo soo noqnoqda iyo rogaal celin, xawaaraha jaristana aad buu u hooseeyaa - badanaa kama badna 2 m/s. Waxay sidoo kale la ildaran yihiin xirasho farsamo oo weyn iyo kharashyo dayactir oo sarreeya. Ballaca miinshaarku awgeed, radius-ka jarista ma noqon karo mid aad u yar, jarista qaybo badan oo jarjar ahna suurtagal ma aha. Qalabkan jarista dhaqameed waxaa xaddidaya adkaanta saldhigga mana samayn karaan jarisyo qaloocan ama waxay leeyihiin radiusyo rogrogmi kara oo xaddidan. Waxay awood u leeyihiin oo keliya jarista toosan, soo saarista kerfs ballaaran, waxay leeyihiin heer wax soo saar hooseeya, sidaas darteedna kuma habboona jarista.Kiristaalo SiC ah.

1.2 Goynta Fiilo badan oo Bilaash ah oo lagu jarayo Silig Xabagaysan

Farsamada jarista fiilada xoqidda ee bilaashka ah waxay isticmaashaa dhaqdhaqaaqa degdegga ah ee fiilada si ay u qaaddo dheecaanka kerf-ka, taasoo suurtogalinaysa in laga saaro walxaha. Waxay inta badan isticmaashaa qaab-dhismeed is-weydaarsi ah waana hab bisil oo si ballaaran loo isticmaalo si loo jaro silikoon hal-kiristaal ah oo hufan. Si kastaba ha ahaatee, codsigeeda ku saabsan jarista SiC si ballaaran looma baran.

Miinshaaradaha siligga xoqidda ee bilaashka ah waxay farsamayn karaan wafers dhumucdoodu ka yar tahay 300 μm. Waxay bixiyaan lumis kerf oo hooseeya, si dhif ah ayay u keenaan jajab, waxayna keenaan tayo sare oo dusha sare ah. Si kastaba ha ahaatee, sababtoo ah habka ka saarista walxaha - oo ku salaysan rogrogidda iyo gelinta xoqidda - dusha sare ee waferku waxay u janjeertaa inay yeelato cadaadis haraaga ah oo weyn, jajabyo yaryar, iyo lakab dhaawac qoto dheer leh. Tani waxay keentaa qallooca wafer, waxay adkeyneysaa in la xakameeyo saxnaanta muuqaalka dusha sare, waxayna kordhisaa culeyska tallaabooyinka farsamaynta ee xiga.

Waxqabadka jarista waxaa si weyn u saameeya slurry-ka; waxaa lagama maarmaan ah in la ilaaliyo fiiqanida xoqidda iyo xoogga slurry-ka. Daaweynta slurry-ka iyo dib-u-warshadaynta waa qaali. Marka la jarayo ingots-ka waaweyn, xoqidda waxay ku adag tahay inay gasho kerfs-ka qoto dheer iyo kuwa dhaadheer. Iyada oo la eegayo cabbirka isku midka ah ee hadhuudhka xoqidda, khasaaraha kerf-ku wuu ka weyn yahay kan miinshaarta siligga ee go'an.

1.3 Goynta Fiilooyin badan oo Dheeman ah oo Gooyn ah

Miinshaar dheeman oo go'an ayaa badanaa lagu sameeyaa iyadoo walxaha dheemanka lagu dhejiyo silig bir ah iyada oo loo marayo electroplating, sintering, ama hababka isku xidhka resin. Miinshaar dheeman oo elektaroonik ah ayaa bixiya faa'iidooyin sida kerfs cidhiidhi ah, tayo wanaagsan oo jarjaran, hufnaan sare, wasakheyn hoose, iyo awoodda lagu jarayo agabka adag.

Miinshaarka siligga dheemanka ee isku-dhafan ayaa hadda ah habka ugu badan ee loo isticmaalo jarista SiC. Jaantuska 1aad (aan halkan lagu tusin) wuxuu muujinayaa fidsanaanta dusha sare ee gooynta wafers-ka SiC iyadoo la adeegsanayo farsamadan. Marka jarista ay sii socoto, wafer warpage-ka ayaa kordha. Tani waa sababta oo ah aagga xiriirka u dhexeeya siligga iyo walxaha ayaa kordha marka siligga uu hoos u socdo, taasoo kordhinaysa iska caabinta iyo gariirka siligga. Marka siligga uu gaaro dhexroorka ugu badan ee wafer-ka, gariirku wuxuu marayaa meeshii ugu sarreysay, taasoo keenta dagaal ugu badan.

Marxaladaha dambe ee jarista, sababtoo ah siligga oo dardar-gelinaya, dhaqdhaqaaqa xawaaraha deggan, hoos u dhaca, joojinta, iyo rogidda, iyo sidoo kale dhibaatooyinka ka saarista qashinka qaboojiyaha, tayada dusha sare ee waferku way sii xumaanaysaa. Isbeddelka siligga iyo isbeddelka xawaaraha, iyo sidoo kale walxaha dheemanka waaweyn ee ku yaal siligga, ayaa ah sababaha ugu muhiimsan ee xoqidda dusha sare.

1.4 Tiknoolajiyada Kala-soocidda Qabow

Kala soocidda qabow ee kiristaalo keli ah ee SiC waa hab cusub oo ku saabsan habka wax-ka-beddelka walxaha semiconductor-ka ee jiilka saddexaad. Sannadihii ugu dambeeyay, waxay soo jiidatay dareen weyn sababtoo ah faa'iidooyinkeeda la taaban karo ee hagaajinta wax-soo-saarka iyo yaraynta khasaaraha walxaha. Tiknoolajiyadda waxaa lagu falanqeyn karaa saddex dhinac: mabda'a shaqada, socodka habka, iyo faa'iidooyinka asaasiga ah.

Go'aaminta Jihaynta Crystal iyo Shiididda Dhexroorka Dibadda: Kahor inta aan la farsamayn, waa in la go'aamiyaa jihada kristalka ee ingot-ka SiC. Ingot-ka waxaa markaa loo qaabeeyaa qaab dhismeed dhululubo ah (oo badanaa loo yaqaan puck SiC) iyada oo loo marayo shiidi dhexroorka dibadda. Tallaabadani waxay aasaaska u dhigaysaa jarista iyo jarista jihada xigta.

Goynta Siligyo Badan: Habkani wuxuu adeegsadaa walxo xoqan oo ay weheliso fiilooyin jarid si loo jaro daloolka dhululubada ah. Si kastaba ha ahaatee, waxay la il daran tahay khasaaro weyn oo kerf ah iyo dhibaatooyin aan sinnayn oo dusha sare ah.

Tiknoolajiyadda Jarista Laser-ka: Laser-ka waxaa loo isticmaalaa in lagu sameeyo lakab wax laga beddelay oo ku jira kiristaalka, kaas oo laga saari karo xaleefyada khafiifka ah. Habkani wuxuu yareeyaa khasaaraha walxaha wuxuuna xoojiyaa hufnaanta farsamaynta, taasoo ka dhigaysa jiho cusub oo rajo leh oo loogu talagalay jarista wafer-ka SiC.

Hagaajinta Habka Jarida

Goynta Fiilooyin Badan oo Go'an: Tani waa tignoolajiyada ugu weyn, oo si fiican ugu habboon sifooyinka adag ee sare ee SiC.

Tiknoolajiyada Kala-soocidda Qabow iyo Makiinadaha Korontada: Hababkani waxay bixiyaan xalal kala duwan oo loogu talagalay shuruudaha gaarka ah.

Habka Nadiifinta: Waa lagama maarmaan in la dheellitiro heerka ka saarista walxaha iyo waxyeelada dusha sare. Nadiifinta Farsamada Kiimikada (CMP) waxaa loo adeegsadaa in lagu hagaajiyo isku midnimada dusha sare.

La socodka Waqtiga-dhabta ah: Tiknoolajiyada kormeerka khadka tooska ah ayaa la soo bandhigay si loola socdo qallafsanaanta dusha sare waqtiga-dhabta ah.

Goynta Laser-ka: Farsamadani waxay yareysaa khasaaraha kerf waxayna gaabineysaa wareegyada habaynta, inkastoo aagga ay saameysay kulaylka uu weli yahay caqabad.

Tiknoolajiyada Habaynta Isku-dhafka ah: Isku-darka hababka farsamada iyo kiimikada waxay kor u qaadaan hufnaanta habaynta.

Tiknoolajiyaddani waxay horey u gaartay codsi warshadeed. Tusaale ahaan, Infineon waxay heshay SILTECTRA waxayna hadda haysataa shatiyada asaasiga ah ee taageeraya soo saarista ballaaran ee buskudka 8-inji ah. Shiinaha, shirkadaha sida Delong Laser waxay gaareen hufnaan wax soo saar oo ah 30 buskud halkii buskud ee loogu talagalay farsamaynta buskudka 6-inji ah, taasoo ka dhigan horumar 40% ah marka loo eego hababka dhaqameed.

Maadaama wax soo saarka qalabka gudaha uu sii kordhayo, tiknoolajiyadani waxaa la filayaa inay noqoto xalka ugu weyn ee habaynta substrate-ka SiC. Iyada oo ay sii kordhayso dhexroorka walxaha semiconductor-ka, hababka jarista dhaqameedku waxay noqdeen kuwo duugoobay. Xulashooyinka hadda jira, tiknoolajiyada miinshaarta dheemanka ee isdhaafsan ayaa muujineysa rajada ugu rajo wanaagsan ee codsiga. Jarista laysarka, oo ah farsamo soo ifbaxaysa, waxay bixisaa faa'iidooyin muhiim ah waxaana la filayaa inay noqoto habka jarista ugu weyn mustaqbalka.

2,Shiidida Keli ah ee SiC

Iyada oo ah wakiil ka ah semiconductors-ka jiilka saddexaad, silicon carbide (SiC) waxay bixisaa faa'iidooyin muhiim ah sababtoo ah farqiga ballaaran, goobta korantada ee burburka sare, xawaaraha qulqulka elektarooniga ee sarreeya, iyo hufnaanta kulaylka ee aadka u fiican. SiC waxay si gaar ah faa'iido ugu leedahay codsiyada danab sare leh (tusaale ahaan, jawiga 1200V). Tiknoolajiyadda farsamaynta ee substrate-ka SiC waa qayb aasaasi ah oo ka mid ah sameynta qalabka. Tayada dusha sare iyo saxnaanta substrate-ka ayaa si toos ah u saameeya tayada lakabka epitaxial iyo waxqabadka qalabka ugu dambeeya.

Ujeedada ugu weyn ee habka shiididda waa in laga saaro calaamadaha miinshaarta dusha sare iyo lakabka waxyeelada leh ee ka dhasha jarista, iyo in la saxo isbeddelka uu sababay habka jarista. Marka la eego adkaanta aadka u sarreysa ee SiC, shiididdu waxay u baahan tahay isticmaalka xoqidda adag sida boron carbide ama dheeman. Shiididda caadiga ah waxaa badanaa loo qaybiyaa shiididda qallafsan iyo shiididda wanaagsan.

2.1 Shiidida Qalafsan iyo kuwa Fiican

Shiididu waxaa loo kala saari karaa iyadoo lagu saleynayo cabbirka walxaha xoqan:

Shiidida Qalafsan: Waxay isticmaashaa xoqid waaweyn si ay uga saarto calaamadaha miinshaarta iyo lakabka waxyeelada leh ee ka dhasha jarista, taasoo hagaajinaysa hufnaanta farsamaynta.

Shiiditaan Fiican: Waxay isticmaashaa xoqid khafiif ah si looga saaro lakabka waxyeelada leh ee ka hartay shiidi qallafsan, loo yareeyo qallafsanaanta dusha sare, loona wanaajiyo tayada dusha sare.

Soo-saarayaal badan oo gudaha ah oo ku jira substrate-ka SiC ayaa isticmaala habab wax soo saar oo baaxad weyn leh. Hab caadi ah wuxuu ku lug leeyahay shiidid laba-geesood ah iyadoo la adeegsanayo saxan bir ah oo la shubay iyo slurry dheeman monocrystalline ah. Habkani wuxuu si wax ku ool ah uga saarayaa lakabka waxyeelada ee uu ka tagay jarista siligga, wuxuu saxaa qaabka wafer-ka, wuxuuna yareeyaa TTV (Isbeddelka Dhumucda Guud), Qaanso, iyo Warp. Heerka ka saarista agabka waa mid deggan, badanaa wuxuu gaarayaa 0.8–1.2 μm/daqiiqo. Si kastaba ha ahaatee, dusha sare ee wafer-ka ka dhasha waa mid aan lahayn qallafsanaan xad dhaaf ah - badanaa qiyaastii 50 nm - taasoo ku soo rogta baahiyo sare tallaabooyinka nadiifinta ee xiga.

2.2 Shiidida Hal-Dhinac ah

Shiididda hal dhinac ah waxay hal dhinac oo keliya ku shaqeysaa wafer-ka markiiba. Inta lagu jiro hawshan, wafer-ka waxaa lagu dhejiyaa saxan bir ah. Marka cadaadis la mariyo, substrate-ku wuxuu maraa isbeddel yar, dusha sarena waa la siman yahay. Ka dib marka la shiido, dusha hoose waa la siman yahay. Marka cadaadiska laga saaro, dusha sare waxay u janjeertaa inay dib ugu soo noqoto qaabkeedii asalka ahaa, taas oo sidoo kale saameysa dusha hoose ee horeba dhulka ugu jirtay - taasoo keenta in labada dhinacba ay qalloocaan oo ay si siman u burburaan.

Intaa waxaa dheer, saxanka shiididda wuxuu noqon karaa mid qaloocan waqti gaaban gudaheed, taasoo keeni karta in saxanka shiididda uu noqdo mid qaloocan. Si loo ilaaliyo simanka saxanka, waxaa loo baahan yahay in si joogto ah loo xidho. Sababtoo ah hufnaanta yar iyo dabacsanaanta wafer-ka oo liidata awgeed, shiididda hal dhinac ah kuma habboona wax soo saarka ballaaran.

Caadi ahaan, giraangiraha shiidi #8000 waxaa loo isticmaalaa shiidid wanaagsan. Dalka Japan, habkani waa mid bisil xitaa wuxuu isticmaalaa giraangiraha nadiifinta #30000. Tani waxay u oggolaanaysaa qallafsanaanta dusha sare ee wafer-ka la farsameeyay inay gaarto wax ka hooseeya 2 nm, taasoo ka dhigaysa wafer-ka mid diyaar u ah CMP-ga kama dambaysta ah (Kiimikada Nadiifinta Farsamada) iyada oo aan la farsamayn dheeraad ah.

2.3 Tiknoolajiyada Khafiifinta Hal-Dhinac ah

Tiknoolajiyadda Khafiifinta Dhinacyada Keliya ee Dheemanka ah waa hab cusub oo lagu shiido hal dhinac. Sida ku cad Jaantuska 5 (aan halkan lagu tusin), habkani wuxuu isticmaalaa saxan shiidid dheeman ku xiran. Wafer-ka waxaa lagu hagaajiyaa nuugista faakuumka, halka wafer-ka iyo giraangiraha shiididda dheemanka labaduba ay isku mar wareegaan. Giraangiraha shiididdu si tartiib tartiib ah ayuu hoos ugu socdaa si uu u khafiifiyo wafer-ka ilaa dhumucda bartilmaameedka ah. Ka dib marka dhinac la dhammeeyo, wafer-ka ayaa la rogaa si loo farsameeyo dhinaca kale.

Ka dib marka la khafiifiyo, wafer 100 mm ah ayaa gaari kara:

Qaansada < 5 μm

TTV < 2 μm

Qalafsanaanta dusha sare < 1 nm

Habkan hal-wafer-ka ah wuxuu bixiyaa xasillooni sare, isku-dheellitirnaan aad u wanaagsan, iyo heer sare oo ka saarista walxaha. Marka la barbardhigo shiididda caadiga ah ee laba-geesoodka ah, farsamadani waxay wanaajisaa hufnaanta shiididda in ka badan 50%.

2.4 Shiidida Laba-Dhinac ah

Shiidida laba-geesoodka ah waxay isticmaashaa saxan shiidid sare iyo mid hoose labadaba si ay isku mar u shiido labada dhinac ee substrate-ka, taasoo hubinaysa tayada dusha sare ee labada dhinac.

Inta lagu jiro hawsha, taarikada shiididda marka hore waxay cadaadis saaraan meelaha ugu sarreeya ee shaqada, taasoo keenta in qallooca iyo ka saarista walxaha si tartiib tartiib ah meelahaas. Marka dhibcaha sare la simo, cadaadiska substrate-ka ayaa si tartiib tartiib ah isu beddela, taasoo keenta isbeddel joogto ah oo ku yimaada dusha sare oo dhan. Tani waxay u oggolaanaysaa labada dusha sare iyo kuwa hooseba inay si siman u dhulka u wada dhacaan. Marka shiididdu dhammaato oo cadaadiska la sii daayo, qayb kasta oo substrate-ka ka mid ah ayaa si isku mid ah u soo kabata sababtoo ah cadaadis la mid ah oo ay la kulantay. Tani waxay keenaysaa leexasho yar iyo fidsanaan wanaagsan.

Qalafsanaanta dusha sare ee wafer-ka ka dib shiididdu waxay ku xiran tahay cabbirka walxaha xoqan - walxaha yaryar waxay soo saaraan dusha sare oo siman. Marka la isticmaalayo 5 μm oo ah xoqid laba-geesood ah, fidsanaanta wafer-ka iyo kala duwanaanshaha dhumucda waxaa lagu xakameyn karaa 5 μm gudahood. Cabbiraadaha Atomic Force Microscopy (AFM) waxay muujinayaan qallafsanaanta dusha sare (Rq) oo ah qiyaastii 100 nm, iyadoo godad shiididdu ay gaarayaan ilaa 380 nm qoto dheer oo calaamado toosan oo muuqda ay sababaan ficil xoqid.

Hab aad u horumarsan ayaa ku lug leh shiidi laba-dhinac ah iyadoo la adeegsanayo suufka xumbo polyurethane oo lagu daray slurry dheemanka polycrystalline. Habkani wuxuu soo saaraa wafers leh qallafsanaan dusha sare oo aad u hooseeya, taasoo gaarta Ra < 3 nm, taas oo aad waxtar ugu leh nadiifinta dambe ee substrate-ka SiC.

Si kastaba ha ahaatee, xoqidda dusha sare weli waa arrin aan la xallin. Intaa waxaa dheer, dheemanka polycrystalline-ka ee loo isticmaalo habkan waxaa lagu soo saaraa isku-darka walxaha qarxa, kaas oo farsamo ahaan caqabad ku ah, soo saara tiro yar, waana mid aad qaali u ah.

Nadiifinta SiC Keli ah oo Crystals ah

Si loo gaaro dusha sare oo tayo sare leh oo lagu safeeyey wafers silicon carbide (SiC), nadiifintu waa inay gebi ahaanba ka saartaa godadka shiididda iyo lakabka dusha sare ee nanometer-ka. Hadafku waa in la soo saaro dusha siman oo aan cillad lahayn oo aan lahayn wasakh ama burbur, waxyeello aan lahayn dusha sare, iyo cadaadis dusha sare oo haraaga ah.

3.1 Nadiifinta Farsamada iyo CMP ee Wafers-ka SiC

Ka dib marka uu kordho kiristaalo keli ah oo SiC ah, cilladaha dusha sare waxay ka hortagayaan in si toos ah loogu isticmaalo koritaanka epitaxial. Sidaa darteed, waxaa loo baahan yahay habayn dheeraad ah. Kiristaalo marka hore waxaa loo qaabeeyaa qaab dhululubo caadi ah iyada oo loo marayo wareegsan, ka dibna waxaa loo jarjaraa wafers iyadoo la isticmaalayo jarista silig, ka dibna waxaa ku xiga xaqiijinta jihada kiristaalografiga. Nadiifintu waa tallaabo muhiim ah oo lagu hagaajinayo tayada waferka, iyadoo wax laga qabanayo burburka dusha sare ee ka dhalan kara cilladaha koritaanka kiristaalo iyo tallaabooyinka hore ee habaynta.

Waxaa jira afar hab oo ugu muhiimsan oo lagu saari karo lakabka waxyeelada dusha sare ee SiC:

Nadiifinta farsamada: Fudud laakiin waxay ka tagtaa xoqitaan; ku habboon nadiifinta bilowga ah.

Nadiifinta Farsamada Kiimikada (CMP): Waxay ka saartaa xoqidda iyada oo loo marayo xoqidda kiimikada; ku habboon nadiifinta saxda ah.

Qalin-jabinta haydarojiin: Waxay u baahan tahay qalab adag, oo si caadi ah loogu isticmaalo hababka HTCVD.

Nadiifinta Plasma-ka oo la caawiyo: Waa mid adag oo dhif ah la isticmaalo.

Nadiifinta farsamada kaliya waxay u janjeertaa inay keento xoqid, halka nadiifinta kiimikada oo keliya ay horseedi karto xoqid aan sinnayn. CMP waxay isku daraysaa labada faa'iido waxayna bixisaa xal hufan oo kharash-ool ah.

Mabda'a Shaqada CMP

CMP waxay ku shaqeysaa iyadoo wareejinaysa wafer-ka iyadoo cadaadis go'an la saarayo suufka rinjiyeynta wareegaya. Dhaqdhaqaaqan qaraabada ah, oo ay weheliso xoqidda farsamada ee ka timaadda xoqidda cabbirka nano ee ku jirta slurry-ka iyo ficilka kiimikada ee wakiilada falcelinta leh, waxay gaaraan qorshaynta dusha sare.

Alaabada muhiimka ah ee la isticmaalay:

Slurry-ka dhalaalinta: Waxa ku jira xoqid iyo walxo kiimiko ah.

Suufka nadiifinta: Wuu daalaa inta la isticmaalayo, taasoo yaraynaysa cabbirka daloolada iyo hufnaanta keenista dareeraha. Dharka caadiga ah, oo badanaa la isticmaalo khaanadaha dheemanka, ayaa looga baahan yahay si loo soo celiyo qallafsanaanta.

Habka CMP ee Caadiga ah

Xabag leh: 0.5 μm dheeman slurry ah

Dabacsanaanta dusha sare ee bartilmaameedka ah: ~0.7 nm

Nadiifinta Farsamada Kiimikada:

Qalabka nadiifinta: AP-810 nadiifiye hal dhinac ah

Cadaadiska: 200 g/cm²

Xawaaraha saxanka: 50 rpm

Xawaaraha hayaha dhoobada: 38 rpm

Halabuurka slurry:

SiO₂ (30 wt%, pH = 10.15)

0–70 wt% H₂O₂ (30 wt%, heerka falcelinta)

Hagaaji pH ilaa 8.5 adoo isticmaalaya 5 wt% KOH iyo 1 wt% HNO₃

Heerka socodka slurry: 3 L/daqiiqo, dib loo wareegay

Hawshani waxay si wax ku ool ah u hagaajinaysaa tayada wafer-ka SiC waxayna buuxinaysaa shuruudaha hababka hoose.

Caqabadaha Farsamo ee Nadiifinta Farsamada

SiC, oo ah semiconductor-ka ballaaran ee bandgap, ayaa door muhiim ah ka ciyaara warshadaha elektaroonigga ah. Iyada oo leh sifooyin jireed iyo kiimiko oo heer sare ah, kiristaallada kelida ah ee SiC waxay ku habboon yihiin jawi aad u daran, sida heerkulka sare, soo noqnoqoshada sare, awoodda sare, iyo iska caabbinta shucaaca. Si kastaba ha ahaatee, dabeecaddeeda adag iyo tan jilicsan waxay soo bandhigaysaa caqabado waaweyn oo ku saabsan shiididda iyo nadiifinta.

Iyadoo soosaarayaasha caalamiga ah ee hormuudka ka ah ay ka gudbayaan wafer-ka 6-inji una gudbayaan wafer-ka 8-inji ah, arrimaha sida dildilaaca iyo dhaawaca wafer-ka inta lagu jiro farsamaynta ayaa noqday kuwo aad u muuqda, taasoo si weyn u saameysay wax soo saarka. Wax ka qabashada caqabadaha farsamo ee substrates-ka SiC ee 8-inji ah hadda waa halbeeg muhiim ah oo loogu talagalay horumarka warshadaha.

Xiligii 8-inji, farsamaynta wafer-ka SiC waxay la kulantaa caqabado badan:

Cabbirka Wafer-ka ayaa lagama maarmaan u ah kordhinta wax soo saarka jajabka dufcad kasta, yareynta khasaaraha geesaha, iyo hoos u dhigista kharashyada wax soo saarka - gaar ahaan marka la eego baahida sii kordheysa ee codsiyada baabuurta korontada ku shaqeeya.

Iyadoo koritaanka kiristaalo keli ah oo 8-inji ah oo SiC ah uu bislaaday, hababka dambe sida shiididda iyo nadiifinta ayaa weli wajahaya caqabado, taasoo keentay wax-soo-saar hooseeya (kaliya 40-50%).

Wafer-yada waaweyn waxay la kulmaan qaybinta cadaadiska oo aad u adag, taasoo kordhinaysa dhibka maaraynta cadaadiska dhalaalinta iyo isku dheelitirka wax soo saarka.

In kasta oo dhumucda wafer-ka 8-inji ah ay ku dhowdahay tan wafer-ka 6-inji ah, haddana waxay u nugul yihiin inay waxyeello soo gaarto inta la maareynayo sababo la xiriira walbahaarka iyo qallooca.

Si loo yareeyo walbahaarka la xiriira jarista, dagaalka, iyo dildilaaca, jarista laysarka ayaa si isa soo taraysa loo isticmaalaa. Si kastaba ha ahaatee:

Laysarka hirarka dheer wuxuu sababaa dhaawac kulka ah.

Laser-yada hirarka gaaban waxay soo saaraan qashin culus waxayna sii qoto dheereeyaan lakabka waxyeelada, taasoo kordhinaysa kakanaanta dhalaalinta.

Hab-socodka Shaqada Nadiifinta Farsamada ee SiC

Socodka guud ee habka waxaa ka mid ah:

Jarista jihada

Shiidi adag

Shiidi fiican

Nadiifinta farsamada

Nadiifinta Farsamada Kiimikada (CMP) oo ah tallaabada ugu dambeysa

Doorashada habka CMP, naqshadeynta wadada habka, iyo hagaajinta xuduudaha ayaa muhiim ah. Wax soo saarka semiconductor-ka, CMP waa tallaabada go'aaminta soo saarista wafers-ka SiC oo leh dusha sare oo aad u siman, aan cillad lahayn, iyo waxyeello lahayn, kuwaas oo lagama maarmaan u ah koritaanka epitaxial tayo sare leh.

(a) Ka saar ingot-ka SiC ee ku jira weelka;

(b) Samee qaabaynta bilowga ah iyadoo la isticmaalayo shiidid dhexroor dibadeed;

(c) Go'aaminta jihada kiristaalka iyadoo la adeegsanayo fidsanaan ama godad isku-xidhan;

(d) Ingot-ka u jarjar buskud khafiif ah adoo isticmaalaya mindi fiilooyin badan leh;

(e) Ku guuleyso siman dusha sare oo u eg muraayad iyada oo loo marayo tallaabooyinka shiididda iyo nadiifinta.

Ka dib marka la dhammeeyo taxanaha tallaabooyinka farsamaynta, geeska dibadda ee wafer-ka SiC wuxuu noqdaa mid fiiqan, taasoo kordhisa khatarta ah in la jajabiyo inta lagu jiro maaraynta ama isticmaalka. Si looga fogaado jilicsanaantaas, waxaa loo baahan yahay in la shiido geesaha.

Marka laga soo tago hababka jarista dhaqameed, hab cusub oo loogu talagalay diyaarinta wafers-ka SiC waxaa ku jira tignoolajiyada isku xidhka. Habkani wuxuu suurtogal ka dhigayaa sameynta wafer-ka iyadoo la isku xidho lakab khafiif ah oo SiC ah oo hal-kiristaal ah oo ku jira substrate kala duwan (substrate taageeraya).

Jaantuska 3aad wuxuu muujinayaa socodka geeddi-socodka:

Marka hore, lakab kala-goyn ah ayaa laga sameeyaa qoto dheer oo gaar ah oo ku yaal dusha sare ee kiristaalka keli ah ee SiC iyada oo loo marayo beerista ion-ka haydarojiin ama farsamooyin la mid ah. Kiristaalka keli ah ee SiC ee la farsameeyay ayaa markaa lagu xidhaa substrate taageero siman waxaana la mariyaa cadaadis iyo kulayl. Tani waxay u oggolaanaysaa wareejinta iyo kala-soocidda lakabka keli ah ee SiC ee substrate-ka taageera.

Lakabka SiC ee kala go'an ayaa lagu daaweeyaa dusha sare si loo gaaro fidsanaanta loo baahan yahay waxaana dib loogu isticmaali karaa hababka isku xidhka ee xiga. Marka la barbardhigo jarista dhaqameed ee kiristaalka SiC, farsamadani waxay yareysaa baahida loo qabo agab qaali ah. In kasta oo ay jiraan caqabado farsamo, cilmi-baarista iyo horumarintu si firfircoon ayay u socdaan si loo suurtogeliyo soo saarista wafer qiimo jaban.

Marka la eego adkaanta sare iyo xasilloonida kiimikada ee SiC - taasoo ka dhigaysa mid u adkaysata falcelinta heerkulka qolka - waxaa loo baahan yahay nadiifin farsamo si looga saaro godadka shiididda ee fiican, loo yareeyo waxyeelada dusha sare, loo baabi'iyo xoqidda, iyo cilladaha diirka liinta, hoos u dhigista qallafsanaanta dusha sare, loo hagaajiyo fidsanaanta, loona wanaajiyo tayada dusha sare.

Si loo helo dusha sare ee la safeeyey, waxaa lagama maarmaan ah in:

Hagaaji noocyada xoqidda,

Yaree cabbirka walxaha,

Hagaaji xuduudaha habka,

Xulo agabka iyo suufka oo leh adkeysi ku filan.

Jaantuska 7aad wuxuu muujinayaa in rinjiyeynta laba-geesoodka ah oo leh xoqid 1 μm ah ay xakamayn karto kala duwanaanshaha fidsanaan iyo dhumucda gudaha 10 μm, waxayna yareyn kartaa qallafsanaanta dusha sare ilaa qiyaastii 0.25 nm.

3.2 Nadiifinta Farsamada Kiimikada (CMP)

Nadiifinta Mechanical Polishing (CMP) waxay isku daraysaa xoqidda walxaha aadka u fiican iyo qodista kiimikada si ay u sameeyaan dusha siman oo toosan oo ku taal maaddada la farsameynayo. Mabda'a aasaasiga ah waa:

Falgal kiimiko ah ayaa ka dhaca inta u dhaxaysa slurry-ka dhalaalinaya iyo dusha sare ee wafer-ka, kaas oo sameeya lakab jilicsan.

Isku-dhafka u dhexeeya walxaha xoqan iyo lakabka jilicsan ayaa ka saaraya walaxda.

Faa'iidooyinka CMP:

Waxay ka gudubtaa cilladaha nadiifinta farsamada ama kiimikada oo keliya,

Waxay gaartaa qorshaynta caalamiga ah iyo tan maxalliga ah labadaba,

Waxay soo saartaa dusha sare oo leh fidsanaan sare iyo qallafsanaan hoose,

Wax dhaawac ah oo dusha sare ah ama dhulka hoostiisa ah kama tago.

Si faahfaahsan:

Waferku wuxuu u dhaqaaqaa marka loo eego suufka rinjiyeynta marka cadaadis la saarayo.

Burburinta miisaanka Nanometer-ka (tusaale ahaan, SiO₂) ee ku jira slurry-ka ayaa ka qaybqaata jarista, daciifinta isku-xidhka covalent Si-C iyo xoojinta ka saarista walxaha.

Noocyada Farsamooyinka CMP:

Nadiifinta Xabagta Bilaashka ah: Xabagta (tusaale ahaan, SiO₂) ayaa lagu dhejiyaa xabagta. Ka saarista walxaha waxay dhacdaa iyada oo loo marayo xoqid saddex-jir ah (wafer-pad-xabagta). Cabbirka xabagta (badanaa 60-200 nm), pH, iyo heerkulka waa in si sax ah loo xakameeyaa si loo hagaajiyo isku-dhafka.

Nadiifinta Xabagta ee La Hagaajiyey: Xabagta ayaa ku dhex jirta suufka si looga hortago isku-darka - oo ku habboon habaynta saxda ah ee sare.

Nadiifinta Ka Dib-u-dhajinta:

Wafer la safeeyey ayaa la sameeyaa:

Nadiifinta kiimikada (oo ay ku jiraan biyaha DI iyo ka saarista haraaga slurry),

Biyo raacinta DI, iyo

Qallajinta nitrogen kulul

si loo yareeyo wasakhowga dusha sare.

Tayada Dusha Sare & Waxqabadka

Qalafsanaanta dusha sare waxaa loo dhimi karaa Ra < 0.3 nm, taasoo buuxinaysa shuruudaha epitaxy semiconductor-ka.

Qorsheynta Caalamiga ah: Isku-darka jilcinta kiimikada iyo ka saarista farsamada ayaa yareysa xoqidda iyo xoqidda aan sinnayn, iyadoo ka sarreysa hababka farsamada ama kiimikada ee saafiga ah.

Waxtar Sare: Ku habboon walxaha adag iyo kuwa jajaban sida SiC, oo leh heerarka ka saarista walxaha oo ka sarreeya 200 nm/saacaddii.

Farsamooyinka kale ee soo baxaya ee lagu nadiifiyo timaha

Marka lagu daro CMP, habab kale ayaa la soo jeediyay, oo ay ku jiraan:

Nadiifinta elektaroonigga ah, nadiifinta ama xoqidda ay caawisay Catalyst, iyo

Nadiifinta Tribochemical.

Si kastaba ha ahaatee, hababkani wali waxay ku jiraan marxaladda cilmi-baarista waxayna si tartiib tartiib ah u horumareen sababtoo ah sifooyinka agabka ee adag ee SiC.

Ugu dambeyntii, habaynta SiC waa hab tartiib tartiib ah oo lagu dhimayo dagaalka iyo qallafsanaanta si loo hagaajiyo tayada dusha sare, halkaas oo fidsanaanta iyo xakamaynta qallafsanaantu ay muhiim u yihiin marxalad kasta.

Tiknoolajiyada Habaynta

Inta lagu jiro marxaladda shiididda wafer-ka, dareeraha dheemanka ah ee cabbirrada kala duwan leh ayaa loo isticmaalaa in lagu shiido wafer-ka si uu u noqdo mid siman oo dusha sare ah. Tan waxaa ku xiga dhalaalinta, iyadoo la adeegsanayo farsamooyinka nadiifinta farsamada iyo kiimikada (CMP) labadaba si loo soo saaro wafers silicon carbide (SiC) oo aan waxyeello lahayn.

Ka dib marka la nadiifiyo, buskudka SiC waxaa la mariyaa kormeer tayo sare leh iyadoo la adeegsanayo qalab sida mikroskoobyada indhaha iyo cabbirrada X-ray diffractometers si loo hubiyo in dhammaan xuduudaha farsamada ay buuxiyaan heerarka loo baahan yahay. Ugu dambeyntii, buskudka la safeeyey waxaa lagu nadiifiyaa iyadoo la adeegsanayo walxo nadiifin oo gaar ah iyo biyo aad u saafi ah si looga saaro wasakhda dusha sare. Kadib waxaa lagu qalajiyaa iyadoo la isticmaalayo gaaska nitrogen iyo qalajiyeyaasha wareegga oo aad u saafi ah, iyadoo la dhammaystirayo habka wax soo saarka oo dhan.

Sannado badan oo dadaal ah ka dib, horumar la taaban karo ayaa laga sameeyay farsamaynta kiristaalka keli ah ee SiC gudaha Shiinaha. Gudaha, kiristaalka keli ah ee 100 mm ee lagu dahaadhay ee 4H-SiC ee n-nooca ah ayaa si guul leh loo sameeyay, kiristaalka keli ah ee n-nooca 4H-SiC iyo 6H-SiC hadda waxaa lagu soo saari karaa dufcado. Shirkadaha sida TankeBlue iyo TYST waxay horey u sameeyeen kiristaalka keli ah ee 150 mm SiC.

Marka laga hadlayo tiknoolajiyada farsamaynta wafer-ka SiC, hay'adaha gudaha waxay si hordhac ah u sahamiyeen xaaladaha habka iyo dariiqyada loo maro jarista kiristaalka, shiididda, iyo nadiifinta. Waxay awood u leeyihiin inay soo saaraan muunado asal ahaan buuxiya shuruudaha sameynta qalabka. Si kastaba ha ahaatee, marka la barbardhigo heerarka caalamiga ah, tayada farsamaynta dusha sare ee wafer-ka guryaha ayaa weli si weyn u dib dhacsan. Waxaa jira dhowr arrimood:

Aragtiyaha caalamiga ah ee SiC iyo teknoolojiyada farsamaynta si adag ayaa loo ilaaliyaa oo si fudud looma heli karo.

Waxaa jira la'aanta cilmi-baaris aragtiyeed iyo taageero loogu talagalay hagaajinta iyo hagaajinta habka.

Qiimaha lagu soo dejinayo qalabka iyo qaybaha shisheeye waa mid sarreeya.

Cilmi-baarista gudaha ee ku saabsan naqshadeynta qalabka, saxnaanta farsamaynta, iyo agabka ayaa weli muujinaysa farqi weyn marka loo eego heerarka caalamiga ah.

Waqtigan xaadirka ah, inta badan qalabka saxda ah ee loo isticmaalo Shiinaha waa la soo dejiyaa. Qalabka tijaabada iyo hababka ayaa sidoo kale u baahan horumar dheeraad ah.

Iyadoo la sii wado horumarinta semiconductors-ka jiilka saddexaad, dhexroorka substrate-ka kelida ah ee SiC ayaa si joogto ah u kordhaya, iyadoo ay weheliso shuruudaha sare ee tayada habaynta dusha sare. Tiknoolajiyadda habaynta Wafer waxay noqotay mid ka mid ah tallaabooyinka ugu adag ee farsamo ahaan ka dib koritaanka kiristaalka kelida ah ee SiC.

Si wax looga qabto caqabadaha jira ee ku saabsan habaynta, waxaa lagama maarmaan ah in si dheeraad ah loo barto farsamooyinka ku lug leh jarista, shiididda, iyo nadiifinta, iyo in la sahamiyo hababka habka iyo dariiqyada ku habboon ee wax soo saarka SiC wafer. Isla mar ahaantaana, waxaa lagama maarmaan ah in wax laga barto teknoolojiyadaha caalamiga ah ee horumarsan iyo in la qaato farsamooyinka iyo qalabka mashiinka ee aadka u saxsan si loo soo saaro substrates tayo sare leh.

Marka cabbirka waferku uu kordho, dhibka koritaanka kiristaalka iyo farsamaynta ayaa sidoo kale kordha. Si kastaba ha ahaatee, hufnaanta wax soo saarka ee aaladaha hoose ayaa si weyn u soo hagaagaysa, qiimaha cutubkuna waa la dhimay. Waqtigan xaadirka ah, alaab-qeybiyeyaasha waferka ugu weyn ee SiC adduunka oo dhan waxay bixiyaan alaabo u dhexeeya 4 inji ilaa 6 inji dhexroor ahaan. Shirkadaha hormuudka ka ah sida Cree iyo II-VI waxay horey u bilaabeen qorsheynta horumarinta khadadka wax soo saarka waferka SiC ee 8-inch.