Xaaladda Hadda iyo Isbeddellada Tignoolajiyada Waxqabadka SiC Wafer

Sida jiilka saddexaad ee jiilka substrate-ka,Silicon carbide (SiC)Hal crystal ayaa leh rajooyin ballaadhan oo ku saabsan soo saarista aaladaha elektiroonigga ah ee soo noqnoqda iyo awoodda sare leh. Farsamaynta farsamaynta ee SiC waxay door muhiim ah ka ciyaartaa soo saarista agab substrate tayo sare leh. Maqaalkani wuxuu soo bandhigayaa xaaladda hadda jirta ee cilmi-baarista tignoolajiyada wax-qabadka ee SiC ee Shiinaha iyo dibeddaba, falanqaynta iyo isbarbardhigga hababka goynta, shiididda, iyo geeddi-socodka polishing, iyo sidoo kale isbeddellada fidsanaanta wafer iyo qallafsanaanta dusha sare. Waxa kale oo ay tilmaamaysaa caqabadaha jira ee ka shaqaynta waferka SiC waxayna ka hadlaysaa jihooyinka horumarineed ee mustaqbalka.

Silikoon carbide (SiC)wafers waa agab aasaasi ah oo muhiim u ah aaladaha jiilka saddexaad waxayna hayaan muhiimad weyn iyo karti suuqeed oo ay ka mid yihiin microelectronics, korantada korantada, iyo nalalka semiconductor. Sababtoo ah engegnaanta aadka u sarreeya iyo xasilloonida kiimikada eeSiC hal kiristaalo, Hababka habaynta semiconductor-dhaqameedku kuma habboona farsamayntooda. Inkasta oo shirkado badan oo caalami ah ay sameeyeen cilmi-baaris ballaaran oo ku saabsan farsamaynta farsamo ahaan u baahan ee SiC hal crystals, tignoolajiyada ku habboon ayaa si adag loo ilaaliyaa.

Sanadihii la soo dhaafay, Shiinuhu wuxuu kordhiyey dadaalka horumarinta qalabka iyo qalabka SiC hal crystal. Si kastaba ha ahaatee, horumarinta tignoolajiyada aaladda SiC ee dalka ayaa hadda waxaa xaddiday xaddidaadyada farsamaynta tignoolajiyada iyo tayada waferka. Sidaa darteed, waxaa lagama maarmaan u ah Shiinaha si ay u horumariyaan awoodaha processing SiC si kor loogu qaado tayada SiC substrates crystal oo ay gaaraan codsigooda la taaban karo iyo wax soo saarka ballaaran.

Tillaabooyinka habaynta ee ugu muhiimsan waxaa ka mid ah: goynta → shiidid aan dhab ahayn → shiidid fiican → shaandhayn qallafsan (dhalida makaanikada) → dhalaalid fiican (dhalaash kiimiko ah, CMP) → kormeer.

Goynta SiC Single Crystals

In processing ofSiC hal kiristaalo, goyntu waa tillaabada ugu horraysa oo aad xasaasi u ah. Qaansada waferka, gariirada, iyo kala duwanaanshaha dhumucda guud (TTV) ee ka dhasha habka goynta ayaa go'aamisa tayada iyo waxtarka shiididda iyo turxaan bixinta xiga.

Qalabka goynta waxa loo kala saari karaa qaab ahaan dhexroorka gudaha dheemanka (ID) miinshaarta, dhexroorka dibadda (OD) miinshaar, miinshaar band, iyo miinshaar silig. Miishaarka fiilada, markeeda, waxaa loo kala saari karaa nooca dhaqaaqa oo loo kala sooci karo nidaamka fiilooyinka (aan dhammaadka lahayn). Iyada oo ku saleysan habka goynta ee nabarrada, farsamooyinka jeexida silig miinshaar waxaa loo qaybin karaa laba nooc: miinshaarta silig lacag la'aan ah iyo miinshaar silig dheeman ah oo go'an.

1.1 Hababka Goynta Dhaqanka

Qoto dheer goynta dhexroorka dibadda (OD) miinshaaro ayaa xaddidan dhexroorka daabka. Inta lagu jiro habka goynta, daabku wuxuu u nugul yahay gariirka iyo leexashada, taasoo keentay heerarka sare ee dhawaaqa iyo qallafsanaanta liidata. Dhexroorka gudaha (ID) miinshaarrada waxay isticmaalaan abrasives dheemanka wareegga gudaha ee daabka sida gees goynta. Garabkani waxay noqon karaan kuwo khafiif ah ilaa 0.2 mm. Inta lagu jiro jeexjeexa, daab aqoonsigu wuxuu ku wareegayaa xawaare sare halka shayga la gooyay uu si toos ah u socdo marka loo eego xarunta daabku, isagoo gaadhaya jeexjeexa dhaqdhaqaaqan qaraabada ah.

Mishiinnada dheemanka ah waxay u baahan yihiin joogsi joogto ah iyo dib u celin, iyo xawaaraha goyntu aad ayuu u hooseeyaa-sida caadiga ah kama badna 2 m/s. Waxay sidoo kale la ildaran yihiin daal farsamo oo weyn iyo kharashyo dayactir oo sarreeya. Iyada oo ay ugu wacan tahay ballaca miinshaarta, radius-goynta ma noqon karto mid aad u yar, goynta-goynta badanna suurtagal maaha. Qalabkan qadiimiga ah ee wax lagu jeexjeexo waxa xaddidaya adkaynta salka oo ma samayn karaan gooyn qalloocan ama ma xaddidi karaan radiyada leexashada. Waxay awoodaan oo kaliya gooyn toos ah, waxay soo saaraan kerfs ballaaran, waxay leeyihiin heerar wax-soo-saar hooseeya, sidaas darteedna kuma habboona in la gooyoSiC crystals.

1.2 Wire Abrasive Bilaash ah oo lagu arkay Goynta Silig Badan

Farsamada goynta miinshaarta silig xorta ah waxay adeegsataa dhaq-dhaqaaqa degdega ah ee fiilada si ay slurry u geliso kerf, taasoo awood u siinaysa in alaabta laga saaro. Ugu horrayn waxa ay shaqaaleysiisaa qaab-dhismeedka is-beddelka ah oo hadda waa hab qaan-gaar ah oo si ballaaran loo isticmaalo oo loogu talagalay goynta wafer-badan ee silikoon-kaliya. Si kastaba ha ahaatee, codsigeeda ku saabsan goynta SiC ayaa si yar loo darsay.

Mashruucyada siliga abrasive ee bilaashka ah waxay farsamayn karaan maraqyada dhumucdoodu ka yar tahay 300 μm. Waxay bixiyaan khasaaro yar oo kerf ah, marar dhif ah waxay keenaan jajab, waxayna keenaan tayada korka oo aad u wanaagsan. Si kastaba ha ahaatee, iyadoo ay ugu wacan tahay habka wax-ka-saarista-ku-saleysan rogaal-celinta iyo galitaanka abrasives- dusha sare ee wafer-ka waxay u egtahay inay horumariso culeys weyn oo haraaga ah, microcracks, iyo lakabyo dhaawac qoto dheer. Tani waxay keenaysaa wafer wafer, waxay adkeyneysaa in la xakameeyo saxnaanta muuqaalka kore, waxayna kordhisaa culeyska tillaabooyinka habraaca ee xiga.

Waxqabadka goynta waxaa si weyn u saameeya slurry; waxaa lagama maarmaan ah in la ilaaliyo fiiqan xoqida iyo xoojinta qulqulka. Daawaynta slurry iyo dib u warshadaynta waa kharash. Marka la jarayo jeexjeexyada cabbirka waaweyn, abrasives waxay ku adag tahay inay galaan kerfs qoto dheer iyo kuwo dhaadheer. Marka la eego cabbirka hadhuudhka ee la midka ah, khasaaraha kerf ayaa ka weyn kan miinshaarta siliga go'an.

1.3 Silig Dheeman Abrasive go'an oo lagu arkay goynta silig-badan

miinshaaro silig dheeman ah oo go'an ayaa sida caadiga ah lagu sameeyaa iyada oo la dhexgeliyo qaybo dheeman ah oo lagu dhejiyo substrate silig bir ah iyada oo loo marayo hababka korantada, sintering, ama hababka isku xidhka resin. Miishaarrada siliga dheemanka ah ee korontada ku shaqeeya ayaa bixiya faa'iidooyin sida kerfs dhuuban, tayada jeexan oo ka wanaagsan, waxtarka sare, wasakhowga hoose, iyo awoodda lagu gooyo walxaha adag.

Miishaarka siliga dheemanka ah ee koronto-ku-saleysan ee is-beddelka ah ayaa hadda ah habka ugu ballaaran ee loo isticmaalo jarista SiC. Jaantuska 1 (aan halkan lagu tusin) waxa uu muujinayaa fidsanaanta dusha sare ee waferrada SiC ee la jaray iyadoo la isticmaalayo farsamadan. Sida goyntu u socoto, warboorka waferku wuu kordhaa. Tani waa sababta oo ah meesha xiriirka u dhexeeya fiilada iyo walxaha ayaa kordha marka siligu hoos u socdo, kordhinta caabbinta iyo gariirka siliga. Marka siligu gaadho dhexroorka ugu badan ee wafer-ka, gariirku waxa uu joogaa meeshii ugu sarraysay, taas oo keentay in ugu badnaan dagaal.

Marxaladaha dambe ee goynta, iyadoo ay ugu wacan tahay fiilada ku socota dardargelinta, dhaqdhaqaaqa xawaaraha deggan, hoos u dhaca, joojinta, iyo dib u noqoshada, oo ay weheliso dhibaatooyinka ka saarista qashinka qaboojiyaha, tayada dusha sare ee maraqa ayaa sii xumaanaysa. Isbeddelka fiilada iyo isbedbeddelka xawaaraha, iyo sidoo kale qaybo dheeman ah oo waaweyn oo siligga ah, ayaa ah sababaha asaasiga ah ee xagashada dusha sare.

1.4 Farsamada Kala-guurka Qabow

Kala-soocidda qaboobaha ee SiC-yada hal-abuurka ah waa geeddi-socod hal-abuur leh oo ku saabsan farsamaynta qalabka jiilka saddexaad. Sanadihii la soo dhaafay, waxay soo jiidatay fiiro gaar ah sababtoo ah faa'iidooyinkeeda la arki karo ee hagaajinta wax-soo-saarka iyo yaraynta khasaaraha alaabta. Farsamada waxaa lagu falanqeyn karaa saddex dhinac: mabda'a shaqada, socodka habka, iyo faa'iidooyinka asaasiga ah.

Go'aaminta Hanuuninta Crystal iyo Shiidin Dhexroorka Dibadeed: Kahor habaynta, hanuuninta crystal-ka ee SiC ingot waa in la go'aamiyaa. Ingot-ka ayaa markaa loo qaabeeyaa qaab dhismeed cylindrical ah (badanaa loo yaqaan 'SiC puck) iyadoo la marinayo dhexroorka dibadda. Talaabadani waxay aasaas u tahay goynta iyo goynta jihada xigta.

Goynta Silig Badan: Habkani waxa uu isticmaalaa qaybo xoqan oo ay weheliyaan fiilooyinka jarista si loo jeexo xuubka cylindrical. Si kastaba ha noqotee, waxay la ildaran tahay luminta kerf weyn iyo arrimaha sinnaan la'aanta dusha sare.

Tignoolajiyada Goynta Laser-ka: Laysarka waxa loo isticmaalaa in lagu sameeyo lakab wax laga beddelay gudaha crystal, kaas oo xaleef khafiif ah laga goyn karo. Habkani wuxuu yareynayaa lumitaanka alaabta wuxuuna wanaajiyaa hufnaanta farsamaynta, taasoo ka dhigaysa jihada cusub ee rajo-gelinta ah ee jarista waferka SiC.

Hagaajinta Habka Goynta

Goynta Wire Multi-Fixed Go'an: Tani hadda waa tignoolajiyada guud, oo si fiican ugu habboon sifooyinka adag ee SiC.

Mashiinka Bixinta Korontada (EDM) iyo Farsamada Kala-saarista Qabow: Hababkani waxay bixiyaan xalal kala duwan oo ku habboon shuruudaha gaarka ah.

Habka suufka: Waa lagama maarmaan in la isku dheellitiro heerka qaadista alaabta iyo dhaawaca dusha sare. Polishing Mechanical Chemical (CMP) waxa loo shaqeeyaa si loo hagaajiyo labbiska dusha sare.

Kormeerka-waqtiga-dhabta ah: Tignoolajiyada kormeerka khadka tooska ah ayaa la soo bandhigay si loola socdo qallafsanaanta dusha sare ee wakhtiga dhabta ah.

Goynta Laser-ka: Farsamadani waxay yaraynaysaa luminta kerf waxayna gaabinaysaa wareegyada habaynta, in kasta oo aagga kulaylku saameeyay uu weli yahay caqabad.

Tiknoolajiyada Habaynta Isku-dhafka ah: Isku-darka hababka makaanikada iyo kiimikadu waxay kor u qaadaysaa waxtarka habaynta.

Farsamadani waxay mar hore ku guulaysatay codsiga warshadaha. Infineon, tusaale ahaan, waxa uu helay SILTECTRA oo hadda waxa uu haystaa shatiyada asaasiga ah ee taageeraya wax soo saarka ballaaran ee 8-inch wafers. Shiinaha, shirkadaha sida Delong Laser waxay ku guuleysteen waxtarka wax soo saarka ee 30 wafers per ingot ee farsamaynta waferka 6-inch, taas oo ka dhigan 40% horumarinta hababka dhaqanka.

Maaddaama soosaarka qalabka guduhu uu dardargelinayo, tignoolajiyadan ayaa la filayaa inay noqoto xalka guud ee farsamaynta substrate-ka SiC. Iyada oo dhexroorka sii kordhaya ee qalabka semiconductor, hababka goynta dhaqanka ayaa noqday gaboobay. Waxa ka mid ah fursadaha hadda jira, tignoolajiyada wax lagu arkay ee fiilada dheemanka ah ee is-beddelka ahi waxay muujinaysaa rajada codsiga ugu rajada leh. Goynta laser-ka, sida farsamada soo ifbaxa, waxay bixisaa faa'iidooyin la taaban karo waxaana la filayaa inay noqoto habka goynta aasaasiga ah mustaqbalka.

2,SiC Hal Crystal Shiidi

Sida wakiilka jiilka saddexaad ee semiconductors, Silicon carbide (SiC) waxay bixisaa faa'iidooyin la taaban karo oo ay ugu wacan tahay xajmigeeda ballaaran, beerta korantada ee burbursan, xawaaraha sare ee elektarooniga ah, iyo kuleylka kuleylka aadka u fiican. Guryahaan ayaa SiC ka dhigaya mid faa'iido gaar ah u leh codsiyada korantada sare leh (tusaale, deegaan 1200V). Farsamaynta farsamaynta ee substrates SiC waa qayb aasaasi ah oo ka mid ah samaynta qalabka. Tayada dusha sare iyo saxda ah ee substrate waxay si toos ah u saameeyaan tayada lakabka epitaxial iyo waxqabadka qalabka ugu dambeeya.

Ujeedada ugu muhiimsan ee habka wax lagu shiidi karo waa in meesha laga saaro calamadaha miinshaarta oogada iyo lakabyada waxyeelada leh ee ay sababaan inta lagu jiro goynta, iyo in la saxo qallafsanaanta ay keentay habka goynta. Marka la eego qallafsanaanta aadka u sarreysa ee SiC, shiididdu waxay u baahan tahay isticmaalka waxyaabaha xaaqaya adag sida boron carbide ama dheeman. Shiididda caadiga ah waxaa sida caadiga ah loo qaybiyaa shiidid aan dhab ahayn iyo shiidid fiican.

2.1 Shiidid aan dhab ahayn oo Fiican

Shiididda waxaa loo kala saari karaa iyadoo lagu salaynayo cabbirka walxaha xoqan:

Shiidida Qalafsan: Waxay isticmaashaa abrasives waaweyn ugu horrayn si ay meesha uga saarto calaamadaha miinshaarka iyo lakabyada waxyeellada ah ee sababa inta lagu jiro jeexjeexa, hagaajinta waxtarka habaynta.

Shiididda Fiican: Waxay isticmaashaa nabarro ka sii fican si ay uga saarto lakabka waxyeellada leh ee uu ka tagay shiidid qallafsan, yarayso qallafsanaanta dusha sare, oo kor u qaado tayada dusha sare.

Qaar badan oo ka mid ah soosaarayaasha hoose ee SiC ee gudaha ayaa isticmaala habab wax soo saar oo baaxad leh. Habka caadiga ah waxaa ka mid ah shiidi laba-geesood ah iyadoo la isticmaalayo saxan bir ah oo kabka ah iyo dheeman monocrystalline ah. Habkani wuxuu si wax ku ool ah u saarayaa lakabka waxyeellada leh ee uu kaga tagay jeexitaanka siligga, wuxuu hagaajiyaa qaabka wafer-ka, wuxuuna yareeyaa TTV (Dhammaan Dhumucda Dhumucda leh), Qaansada, iyo Warp. Heerka saarista alaabtu waa mid deggan, caadi ahaan waxa ay gaartaa 0.8-1.2 μm/daqiiqo. Si kastaba ha ahaatee, dusha sare ee wafer-ka ayaa ah matte leh qallafsanaan aad u sarreeya - caadi ahaan qiyaastii 50 nm-kaas oo soo rogaya baahiyo sare tillaabooyinka soo socda ee nadiifinta.

2.2 Shiidad Hal dhinac ah

Hababka wax shiididda ee hal dhinac ah oo kaliya hal dhinac oo maraq ah markiiba. Inta lagu jiro hawshan, maraqa waxa lagu dhejiyaa saxan bir ah. Cadaadiska la daboolay, substrate-ku wuxuu ku dhacaa isbeddel yar, iyo dusha sare waa la siman yahay. Ka dib marka la shiido, dusha hoose ayaa la simayaa. Marka cadaadiska la saaro, dusha sare waxay u egtahay inay dib u soo kabsato qaabkeedii asalka ahaa, taas oo sidoo kale saameynaysa dusha hoose ee hore ee dhulka - taas oo keentay in labada dhinacba ay soo noqdaan oo ay hoos u dhigaan flat.

Intaa waxaa dheer, saxanka wax lagu shidi karo wuxuu noqon karaa mid isku dhejis ah waqti gaaban, taasoo keenta in waferku uu noqdo convex. Si loo ilaaliyo fidsanaanta saxanka, dhaymo joogta ah ayaa loo baahan yahay. Sababo la xiriira waxtarka hooseeya iyo fidsanaanta waferka oo liidata, shiidid hal dhinac ah kuma habboona wax soo saarka ballaaran.

Caadi ahaan, # 8000 giraangiraha shiida waxaa loo isticmaalaa shiidi ganaax. Dalka Japan, habkani waa mid bislaaday oo xitaa waxa uu isticmaalaa #30000 oo giraangiraha dhalaalaya. Tani waxay u oggolaanaysaa qallafsanaanta dusha sare ee maraqyada warshadaysan inay gaadhaan wax ka hooseeya 2 nm, taasoo ka dhigaysa maraqa diyaar u ah CMP-ga u dambeeya (Polishing Mechanical Mechanical) iyada oo aan habayn dheeraad ah lagu samayn.

2.3 Tignoolajiyada Khafiifsan ee Hal Dhinac ah

Tignoolajiyada Khafiifinta Hal Dhinac-Daymanka ah waa hab cusub oo hal dhinac ah wax loo shiidi karo. Sida ku cad Jaantuska 5 (aan halkan lagu muujin), nidaamku wuxuu isticmaalaa saxan wax lagu shiidi karo oo dheeman ku xidhan. Waferka waxa lagu hagaajiyaa xayaysiisyada faakuumka, halka waferka iyo shaagagga dheemanka wax shiida labaduba ay isku mar wareegaan. Shaagagga wax shiida ayaa si tartiib tartiib ah hoos ugu dhaqaaqa si uu u dhuubo maraqa ilaa dhumucda bartilmaameedka ah. Ka dib marka hal dhinac la dhammeeyo, waferka ayaa la rogaa si loo habeeyo dhinaca kale.

Ka dib khafiifinta, wafer 100 mm ah ayaa gaari kara:

Qaansada <5 μm

TTV <2 μm

Dusha oo qallafsan <1 nm

Habkan farsamaynta hal-wafer-ka ah waxa uu bixiyaa degenaansho sare, joogtayn heer sare ah, iyo heerka sareynta alaabta. Marka la barbar dhigo shiididda laba-geesoodka ah ee caadiga ah, farsamadani waxay hagaajinaysaa waxtarka shiididda in ka badan 50%.

2.4 Shiidi laba-dhinac

Shiididda laba-dhinac ah waxay isticmaashaa saxan wax lagu shiidi karo ee sare iyo kan hoose si ay isku mar u shiiddo labada dhinac ee substrate-ka, hubinta tayada sare ee labada dhinacba.

Inta lagu jiro hawsha, taarikada wax lagu shiidi karo marka hore waxay cadaadis saaraan dhibcaha ugu sarreeya ee shaqada, taas oo keenaysa qallafsanaan iyo si tartiib tartiib ah alaabta looga saaro meelahaas. Marka dhibcaha sare la simo, cadaadiska substrate-ka ayaa si tartiib tartiib ah u noqda mid isku mid ah, taasoo keentay isbeddel joogto ah oo dhan oo dhan. Tani waxay u oggolaaneysaa labada dusha sare iyo kuwa hooseba inay si siman u siman yihiin. Marka shiididdu dhammaato oo cadaadiska la sii daayo, qayb kasta oo ka mid ah substrate-ka ayaa si isku mid ah u soo kabanaya cadaadiska siman ee uu la kulmay. Tani waxay keenaysaa qulqulka ugu yar iyo flatness wanaagsan.

Qallafsanaanta dusha sare ee maraqa shiida ka dib waxay ku xiran tahay cabbirka walxaha xoqan-qaybaha yaryar waxay dhaliyaan sagxadaha siman. Markaad isticmaalayso abrasives 5 μm shiidi laba-geesood ah, wafer flatness iyo kala duwanaanta dhumucda ayaa lagu xakameyn karaa 5 μm gudahooda. Cabbiraadaha Atomic Force Mikroskoob (AFM) waxay muujinayaan qallafsanaanta dusha sare (Rq) ee ku saabsan 100 nm, oo leh godad shiidid ilaa 380 nm qoto dheer iyo calaamado toosan oo muuqda oo ay sababto ficil xoqid ah.

Habka horumarsan waxa ku jira shiidi laba-geesood ah iyadoo la isticmaalayo suufka xumbo poliurethane oo ay weheliso dheeman polycrystalline ah. Habkani waxa uu soo saaraa maraqa oo leh qallafsanaan sare oo aad u hooseeya, oo gaadhaya Ra <3 nm, taas oo faa'iido weyn u leh suufka xiga ee SiC substrates.

Si kastaba ha ahaatee, xoqitaanka dusha sare ayaa weli ah arrin aan la xallin. Intaa waxaa dheer, dheemanka polycrystalline ee habkan loo isticmaalo waxaa lagu soo saaraa isku-dhafka walxaha qarxa, kaas oo farsamo ahaan adag, soo saara tiro yar, aadna qaali u ah.

Sicidda SiC Single Crystals

Si loo helo dusha sare ee dhalaalaysa ee silikoon carbide (SiC) maraqyada, daalku waa in gabi ahaanba meesha laga saaraa godad wax shiidi kara iyo nanometer-ka undulations. Hadafku waa in la soo saaro siman, oog aan cilad lahayn oo aan wasakhayn ama hoos u dhac lahayn, wax dhaawac ah oo dhulka hoostiisa ah aan lahayn, iyo walwal dusha ka hadha.

3.1 Mechanical Polishing and CMP of SiC Wafers

Ka dib kobaca SiC hal crystal ingot, cilladaha dusha sare ayaa ka hortagaya in si toos ah loogu isticmaalo korriinka epitaxial. Sidaa darteed, habayn dheeraad ah ayaa loo baahan yahay. Ingot-ka ayaa marka hore loo qaabeeyaa qaab qaabaysan oo caadi ah iyada oo la isku soo koobayo, ka dibna la jarjaray maraqyada iyadoo la isticmaalayo goynta siliga, oo ay ku xigto xaqiijinta hanuuninta crystallographic. Polishku waa tallaabo muhiim ah oo lagu hagaajinayo tayada wafer-ka, iyadoo wax ka qabanaysa dhaawaca korka ee iman kara ee ay sababaan cilladaha koritaanka crystal iyo tillaabooyinka habayn ee ka hor.

Waxaa jira afar hab oo waaweyn oo meesha looga saaro lakabyada waxyeellada dusha sare ee SiC:

Daalidda makaanikada: Fudud laakiin waxay ka baxdaa xagashada; ku habboon dhalaalid bilowga ah.

Daalidda makaanikada Kiimikada (CMP): Waxay ka saartaa xagashada iyada oo loo marayo etching kiimikaad; ku habboon dhalaalid sax ah.

Etching Hydrogen: Waxay u baahan tahay qalab adag, oo caadi ahaan loo isticmaalo hababka HTCVD.

Daalid ay Plasma-caawisay: Qalafsan oo si dhif ah loo isticmaalo.

Daalidda makaaniga-kaliya waxay u janjeertaa inay keento xagtin, halka kiimikaad-kaliya polishing ay u horseedi karto xoqid aan sinnayn. CMP waxay isku daraysaa faa'iidooyinka labadaba waxayna bixisaa wax ku ool ah, xal kharash-ku-ool ah.

Mabaadi'da Shaqada ee CMP

CMP waxay ku shaqaysaa iyada oo ku rogrogaysa waferka iyada oo cadaadis go'an la saarayo suufka dhalaalaysa ee wareegaya. Dhaqdhaqaaqan qaraabada ah, oo ay weheliso nabarka farsamaysan ee ka timaadda nano-xajmiga slurry ee slurry iyo ficilka kiimikaad ee wakiilada falcelinta, waxay gaadhaan qorshaynta dusha sare.

Qalabka muhiimka ah ee la isticmaalay:

Nadiifinta slurry: Waxa ku jira nabaro iyo reagen kiimikaad.

suufka suufka: Xiro marka la isticmaalayo, hoos u dhigaya cabbirka daloolka iyo hufnaanta dhalmada. Labbis joogto ah, sida caadiga ah iyadoo la isticmaalayo dharka dheeman, ayaa loo baahan yahay si loo soo celiyo qallafsanaanta.

Habka CMP ee caadiga ah

Abrasive: 0.5 μm dhoobo dheeman ah

Meesha la beegsanayo: ~0.7 nm

Tooshka Makaanikada Kiimikada:

Qalabka sifaynta: AP-810 polisher hal dhinac ah

Cadaadiska: 200 g/cm²

Xawaaraha saxanka: 50 rpm

Xawaaraha haysta dhoobada: 38 rpm

Halabuurka slurry:

SiO₂ (30 wt%, pH = 10.15)

0–70 wt% H₂O₂ (30 wt, darajada reagent)

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

Heerka qulqulka qulqulka: 3 l/daqiiqo, dib loo wareegay

Nidaamkani wuxuu si wax ku ool ah u wanaajiyaa tayada waferka SiC wuxuuna buuxiyaa shuruudaha geeddi-socodka hoose.

Caqabadaha Farsamo ee Polishing Mechanical

SiC, sida semiconductor bandgap ballaaran, ayaa door muhiim ah ka ciyaara warshadaha elektiroonigga ah. Iyada oo leh sifooyin jidheed iyo kiimiko oo aad u fiican, kiristaalo keli ah ee SiC waxay ku habboon yihiin bay'ad aad u daran, sida heerkulka sare, soo noqnoqda sare, awood sare, iyo iska caabbinta shucaaca. Si kastaba ha ahaatee, dabeecadeeda adag iyo jilicsanaanta waxay soo bandhigaysaa caqabadaha waaweyn ee shiididda iyo turxaan bixinta.

Sida hormuudka soo-saareyaasha caalamiga ahi ay uga gudbaan 6-inch ilaa 8-inch wafers, arrimaha ay ka midka yihiin dildilaaca iyo waxyeelada wafer inta lagu jiro habaynta ayaa noqday kuwa caan ah, oo si weyn u saameeya wax-soo-saarka. Wax ka qabashada caqabadaha farsamada ee 8-inch substrates SiC hadda waa halbeeg muhiim u ah horumarka warshadaha.

Xiligii 8-inji, farsamaynta waferka SiC waxa ay la kulantaa caqabado badan:

Cabbiraadda waferku waa lagama maarmaan si loo kordhiyo wax-soo-saarka jajabka dufcaddiiba, la dhimo khasaaraha geesaha, iyo hoos u dhaca kharashyada wax-soo-saarka-gaar ahaan baahida kor u kaca ee codsiyada baabuurta korontada.

Iyadoo kobaca 8-inji SiC hal kiristaalo uu qaan gaadhay, hababka dambe-dhamaadka sida shiididda iyo turxaan bixinta ayaa weli wajahaya cilad-xumo, taasoo keentay wax-soo-saar hoose (kaliya 40-50%).

Waferrada waaweyni waxay la kulmaan qaybin cadaadis kakan, taas oo kordhinaysa dhibka maaraynta diiqada oo waxay dhalisaa joogtayn.

Inkasta oo dhumucda 8-inch wafers ay ku soo dhowaanayso tan 6-inch wafers, waxay aad ugu nugul yihiin waxyeello inta lagu jiro wax ka qabashada walaaca iyo qulqulka.

Si loo yareeyo buufiska la xidhiidha goynta, warwarka, iyo dildilaaca, goynta laysarka ayaa si isa soo taraysa loo isticmaalaa. Si kastaba ha ahaatee:

Laysarka hirarka dhaadheer waxay sababaan waxyeello kulaylka.

Laysarka hirarka gaaban waxay dhaliyaan qashin culus waxayna sii qoto dheereeyaan lakabka waxyeelada, kordhinta kakanaanta dhalaalka.

Socodka shaqada ee polishing makaanikada ee SiC

Hab socodka guud waxa ka mid ah:

Goynta hanuuninta

Shiidid aan dhab ahayn

Shiidi wanaagsan

Daalidda makaanikada

Polishing Mechanical Chemical (CMP) oo ah tillaabada u dambaysa

Doorashada habka CMP, habka qaabaynta dariiqa, iyo hagaajinta cabbirada ayaa muhiim ah. Wax-soo-saarka semiconductor, CMP waa tillaabada go'aaminta soo saarista waferrada SiC ee leh ultra-dabcan, cillad-la'aan, iyo dusha aan waxyeello lahayn, kuwaas oo lagama maarmaan u ah korriinka epitaxial tayo sare leh.

(a) Ka saar miskaha SiC ee kuuskuusan;

(b) Samee qaabaynta bilowga ah adigoo isticmaalaya dhexroorka dibadda;

(c) Go'aami hanuuninta crystal-ka iyadoo la isticmaalayo dabaqyo ama jaranjaro toosan;

(d) U kala goo miskaha maraqa dhuuban adigoo isticmaalaya miinshaar silig badan;

(e) Ku guulaysta simanaanta muraayadda u eeg iyada oo loo marayo shiidid iyo dhalaalid tillaabooyinka.

Ka dib marka la dhammeeyo taxanaha tillaabooyinka habaynta, cidhifka dibadda ee waferka SiC wuxuu badiyaa noqdaa mid fiiqan, kaas oo kordhiya khatarta ah in la jajabiyo inta lagu jiro maaraynta ama isticmaalka. Si looga fogaado jilicsanaantaas oo kale, gees shiidi ayaa loo baahan yahay.

Marka lagu daro hababka jeexjeexa dhaqameed, habka cusub ee diyaarinta waferrada SiC waxay ku lug leedahay tignoolajiyada isku xidhka. Habkani waxa uu sahlayaa samaynta wafer-ka iyada oo la isku xidhayo lakab khafiif ah oo SiC ah oo hal-crystal ah iyo substrate kala duwan (substrate taageeraya).

Jaantuska 3 ayaa muujinaya socodka geedi socodka:

Marka hore, lakabka delamination ayaa lagu sameeyay qoto dheer oo cayiman oo ku yaal dusha sare ee SiC hal crystal iyada oo loo sii marayo implantation hydrogen ion ama farsamooyin la mid ah. SiC kaliya ee la warshadeeyay ayaa markaa ku xidhan substrate taageeraya oo fidsan waxaana la kulma cadaadis iyo kulayl. Tani waxay u oggolaanaysaa wareejinta guulaysata iyo kala soocida lakabka hal-crystal ee SiC oo dulsaar substrate-ka taageera.

Lakabka SiC ee kala go'ay ayaa lagu sameeyaa daawaynta dusha sare si loo gaaro fidsanaanta loo baahan yahay waxaana dib loo isticmaali karaa hababka isku xirnaanta ee xiga. Marka la barbardhigo goynta dhaqameed ee kiristaalo SiC, farsamadani waxay yaraynaysaa baahida alaabta qaaliga ah. Inkasta oo caqabadaha farsamo ay weli jiraan, cilmi-baarista iyo horumarinta ayaa si firfircoon u hormaraya si ay u suurtageliyaan wax soo saarka wafer-ka hooseeya.

Marka la eego adkaanta sare iyo xasiloonida kiimikada ee SiC - taas oo ka dhigaysa mid u adkaysata falcelinta heerkulka qolka - nadiifinta farsamada ayaa loo baahan yahay si meesha looga saaro godadka shiidida, yaraynta burburka dusha sare, baabi'inta xagashada, daloolka, iyo cilladaha diirka liinta, qallafsanaanta dusha hoose, hagaajinta fidsanaanta, iyo kor u qaadista tayada dusha sare.

Si aad u hesho dusha sare ee dhalaalaya oo tayo sare leh, waxaa lagama maarmaan ah in:

Hagaaji noocyada xoqan,

Iska yaree cabbirka walxaha,

Hagaajinta cabirrada habka,

Dooro alaabta wax lagu nadiifiyo iyo suufka oo leh qallafsanaan ku filan.

Jaantuska 7 waxa uu muujinayaa in dhalaalaynta laba-geesoodka ah ee 1 μm abrasives ay xakamayn karto fidsanaanta iyo kala duwanaanta dhumucda gudaha 10 μm, oo ay hoos u dhigto qallafsanaanta dusha ilaa 0.25 nm.

3.2 Farsamaynta Kiimikada (CMP)

Polishing Mechanical Chemical (CMP) waxay isku daraysaa xoqida walxaha ultrafine iyo etching kiimikaad si ay u sameeyaan siman, oog qorshaysan oo ku yaal shayga la warshadeeyay. Mabda'a aasaasiga ah waa:

Fal-celinta kiimikaad ayaa ka dhacda inta u dhaxaysa slurry polishing iyo dusha wafer, samaynta lakab jilicsan.

Kala-baxa u dhexeeya qaybaha xoqan iyo lakabka jilicsan ayaa ka saaraya walxaha.

Faa'iidooyinka CMP:

Wuxuu ka guulaystaa dib-u-dhacyada silica makaanikada ama kiimikada

Waxay ku guulaysataa qorshaynta caalamiga ah iyo tan deegaanka labadaba,

Waxay soo saartaa sagxado leh fidsanaan sare iyo qallafsanaan hoose,

Kama tago wax dhaawac ah oo dusha sare ah ama dhulka hoose.

Si faahfaahsan:

Waferku wuxuu u guuraa marka loo eego suufka dhalaalaysa ee cadaadiska saaran.

Nanometer-ka abrasives-ka (tusaale, SiO₂) ee dareeraha ku jira waxay ka qayb qaataan xiirid, daciifinta curaarta wadajirka ah ee Si-C iyo kor u qaadida alaabta.

Noocyada Farsamooyinka CMP:

Bilaash-dilid bilaash ah: Abrasives (tusaale, SiO₂) ayaa la hakiyay si biyo-mareen ah. Ka saarista walxaha waxay ku dhacdaa iyada oo loo maraayo naaxinta saddexda jirka ah (wafer-pad-abrasive). Cabbirka abrasive (sida caadiga ah 60-200 nm), pH, iyo heerkulka waa in si sax ah loo xakameeyaa si loo hagaajiyo isku midnimada.

Daalid go'an: Abrasives waxay ku dhexjiraan suufka suufka si looga hortago xad-gudubka-ku habboon habaynta saxda ah ee saxda ah.

Nadiifinta-Polished ka dib:

Waferrada la miiray ayaa la maraa:

Nadiifinta kiimikaad (ay ku jiraan biyaha DI iyo ka saarida haraaga haraaga),

Biyo raacida DI, iyo

Qalajinta nitrogen ee kulul

si loo yareeyo wasakhowga dusha sare.

Tayada Dusha sare & Waxqabadka

Qalafsanaanta dusha sare waxaa lagu dhimi karaa Ra <0.3 nm, taasoo buuxinaysa shuruudaha epitaxy-ga ee semiconductor.

Qorshaynta Caalamiga ah: Isku darka jilcinta kiimikaad iyo saarista makaanikada waxay yaraynaysaa xagashada iyo xoqidda aan sinnayn, oo ka sarraysa hababka farsamada ama kiimikada saafiga ah.

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

Farsamooyinka kale ee soo ifbaxaya ee Polishing

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

Naaxinta kiimikaad ee korantada, daalid ama xoqid ay caawisay Catalyst, iyo

Naaxinta Tribochemical.

Si kastaba ha ahaatee, hababkan ayaa weli ku jira marxaladda cilmi-baarista oo si tartiib tartiib ah u horumaray sababtoo ah SiC's qalabyada walxaha adag.

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

Farsamaynta Farsamada

Inta lagu jiro marxaladda shiididda wafer, dareeraha dheemanka leh ee cabbirrada kala duwan ayaa loo isticmaalaa in lagu shiido maraqa si siman oo loo baahan yahay iyo qallafsanaanta dusha sare. Tan waxaa ku raaca in la nadiifiyo, iyadoo la adeegsanayo farsamooyinka farsamada farsamada farsamada iyo farsamada (CMP) si loo soo saaro maraqa silikoon carbide (SiC) ee aan waxyeello lahayn.

Ka dib markii la nadiifiyo, waferrada SiC waxay maraan kormeer tayo leh oo adag iyadoo la isticmaalayo qalabyada sida mikroskoobyada indhaha iyo raajada diffractometers si loo hubiyo in dhammaan cabbirada farsamada ay buuxiyaan heerarka loo baahan yahay. Ugu dambeyntii, maraqyada la sifeeyay ayaa lagu nadiifiyaa iyadoo la isticmaalayo walxaha nadiifinta gaarka ah iyo biyaha ultrapure si looga saaro wasakhowga dusha sare. Kadibna waa la qalajiyey iyadoo la isticmaalayo gaaska nitrogen-ka nadiifka ah ee aadka u sarreeya iyo qalajiyaha qalajiyaha, iyagoo dhammaystiraya dhammaan habka wax soo saarka.

Ka dib sanado dadaal ah, horumar la taaban karo ayaa laga sameeyay SiC hal crystal processing gudaha Shiinaha. Gudaha, 100 mm doped semi-insulating 4H-SiC kiristaalo keli ah ayaa si guul leh loo sameeyay, iyo nooca n-nooca 4H-SiC iyo 6H-SiC hal kiristaalo ayaa hadda lagu soo saari karaa dufcad. Shirkadaha sida TankeBlue iyo TYST waxay horey u soo saareen 150 mm SiC crystals.

Marka la eego tignoolajiyada farsamaynta waferka ee SiC, hay'adaha guduhu waxay si horudhac ah u sahamiyeen xaaladaha habraaca iyo dariiqyada jeexista crystal, shiididda, iyo dhalaalka. Waxay awood u leeyihiin inay soo saaraan muunado asal ahaan buuxinaya shuruudaha samaynta qalabka. Si kastaba ha ahaatee, marka la barbar dhigo heerarka caalamiga ah, tayada habaynta dusha sare ee maraqyada gudaha ayaa weli si weyn u dib u dhacaya. Waxaa jira dhowr arrimood:

Aragtiyada caalamiga ah ee SiC iyo tignoolajiyada habaynta si adag ayaa loo ilaaliyaa oo aan si fudud loo heli karin.

Waxaa maqan cilmi-baaris aragtiyeed iyo taageerada horumarinta iyo hagaajinta habka.

Qiimaha soo dejinta qalabka iyo qaybaha shisheeye waa qaali.

Cilmi-baadhis gudaha ah oo ku saabsan naqshadaynta qalabka, farsamaynta saxnaanta, iyo agabka ayaa weli muujinaya nusqaamo la taaban karo marka loo eego heerarka caalamiga ah.

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

Iyada oo la sii wado horumarinta jiilka saddexaad ee semiconductors, dhexroorka SiC substrates hal crystal ayaa si joogto ah u kordhaya, oo ay la socdaan shuruudaha sare ee tayada wax qabad ee dusha sare. Tiknoolajiyada farsamaynta Wafer waxay noqotay mid ka mid ah tillaabooyinka farsamo ahaan ugu dhibka badan ka dib kobaca hal crystal SiC.

Si wax looga qabto caqabadaha jira ee habaynta, waxaa lama huraan ah in la sii daraaseeyo hababka ku lug leh jarista, shiididda, iyo turxaan bixinta, iyo in la sahamiyo habab ku habboon habraaca iyo dariiqyada wax soo saarka waferka ee SiC. Isla mar ahaantaana, waa lagama maarmaan in wax laga barto tignoolajiyada horumarsan ee caalamiga ah oo la qaato farsamooyinka farsamada casriga ah ee saxda ah iyo qalabka si loo soo saaro substrates tayo sare leh.

Marka cabbirka waferku uu kordho, dhibka korriinka crystal-ka iyo habaynta ayaa waliba kor u kacda. Si kastaba ha ahaatee, waxtarka wax soo saarka ee qalabka hoose ayaa si weyn u soo hagaagaya, qiimaha cutubkuna waa la dhimay. Waqtigan xaadirka ah, alaab-qeybiyeyaasha ugu waaweyn ee SiC wafer caalami ahaan waxay bixiyaan alaabo u dhexeysa 4 inji ilaa 6 inji dhexroor. Shirkadaha hormuudka ka ah sida Cree iyo II-VI waxay durba bilaabeen qorsheynta horumarinta khadadka wax soo saarka 8-inch ee SiC.