Короткий вступ до процесу виготовлення пластин SiC

Як незамінний матеріал підкладки в передовій напівпровідниковій промисловості,пластини карбіду кремніювиявляють чудові теплові та електричні властивості, маючи широкі перспективи застосування у високотемпературних, високочастотних, потужних і радіаційно стійких інтегрованих електронних пристроях.

Оскільки точність обробки підкладок SiC безпосередньо впливає на продуктивність кінцевих напівпровідникових пристроїв, надзвичайно суворі вимоги висуваються до якості поверхні пластин SiC для застосування у виробництві напівпровідників. У цій статті коротко описано процес виробництва високоякісних пластин карбіду кремнію.

1. Підготовка сировини

Порошок кремнію високої чистоти та вуглецевий порошок, змішані в певному співвідношенні, вступають у реакцію при температурі понад 2000 ℃ для синтезу частинок карбіду кремнію. А потім високоякісний мікропорошок карбіду кремнію, який повністю відповідає вимогам для росту кристалів SiC, проходить наступні процедури рафінування, такі як подрібнення та хімічне очищення.

2. Зростання кристалів

Високоякісний мікропорошок SiC поміщають у тигель у високотемпературній печі, а потім нагрівають до температури сублімації, під час якої він розкладається на такі гази, як Si, Si₂C і SiC₂. Під дією осьового градієнта температури ці гази мігрують вгору до верхньої зони печі та осідають навколо затравкового кристала SiC, поступово переростаючи в циліндричний злиток.

3. Обробка зливків і нарізка пластин

Вирощений злиток карбіду кремнію орієнтується за допомогою рентгенівського монокристалічного інструменту орієнтації та обробляється на заготовки стандартного діаметру шляхом вирівнювання поверхні та циліндричного шліфування. Потім готові стандартні заготовки SiC нарізають на тонкі пластини товщиною не більше 1 мм за допомогою обладнання для багатодротової нарізки.

4. Притирка та полірування пластин

Нарізані пластини шліфуються за допомогою суспензій для алмазного притирання з різними розмірами частинок для досягнення необхідної площинності та шорсткості. Комбіновані процеси механічного полірування та хімічного механічного полірування застосовуються для отримання надгладкої поверхні SiC пластин без пошкоджень.

5. Перевірка пластин

Різні параметри пластин SiC перевіряються професійними інструментами, включаючи оптичний мікроскоп, рентгенівський дифрактометр, атомно-силовий мікроскоп, безконтактний тестер питомого опору, тестер площинності поверхні та комплексний тестер поверхневих дефектів. Перевірені параметри включають щільність мікротрубки, якість кристала, шорсткість поверхні, питомий опір, викривлення, дугу, зміну товщини та подряпини на поверхні, на основі яких класифікується клас якості кожної пластини.

6. Очищення вафель

ПолірованийSiC пластинизазвичай очищаються за допомогою хімічних миючих засобів і надчистої води для ретельного видалення небажаних поверхневих забруднень і залишків полірувальної суміші, а потім сушать в атмосфері азоту надвисокої чистоти за допомогою центрифуг. Очищені та висушені пластини упаковуються в чисті касети для пластин у чистій кімнаті для напівпровідників, завдяки чому вони повністю відповідають наступним стандартам чистоти.