Stručný úvod do procesu výroby doštičiek SiC

Ako nenahraditeľný substrátový materiál v špičkovom polovodičovom priemysle,doštičky z karbidu kremíkavykazujú vynikajúce tepelné a elektrické vlastnosti a môžu sa pochváliť širokými možnosťami použitia vo vysokoteplotných, vysokofrekvenčných, vysokovýkonných a odolných integrovaných elektronických zariadeniach.

Pretože presnosť obrábania substrátov SiC priamo ovplyvňuje výkon konečných polovodičových zariadení, na kvalitu povrchu doštičiek SiC pre aplikácie výroby polovodičov sú kladené mimoriadne prísne požiadavky. Tento článok stručne popisuje výrobný proces vysokokvalitných doštičiek z karbidu kremíka.

1. Príprava surovín

Vysoko čistý kremíkový prášok a uhlíkový prášok, zmiešané v špecifickom pomere, reagujú pri teplote presahujúcej 2000 °C, aby sa syntetizovali častice karbidu kremíka. A potom vysokokvalitný mikroprášok z karbidu kremíka, ktorý plne spĺňa požiadavky na rast kryštálov SiC, prechádza následnými rafinačnými postupmi, ako je drvenie a chemické čistenie.

2. Kryštálový rast

Vysokokvalitný mikroprášok SiC sa umiestni do téglika vo vysokoteplotnej peci a potom sa zahreje na svoju sublimačnú teplotu, pri ktorej sa rozkladá na plyny ako Si, Si₂C a SiC₂. Pôsobením axiálneho teplotného gradientu tieto plyny migrujú nahor do hornej zóny pece a usadzujú sa okolo zárodočného kryštálu SiC, pričom postupne rastú do valcového ingotu.

3. Spracovanie ingotov a krájanie plátkov

Vypestovaný ingot karbidu kremíka je orientovaný röntgenovým prístrojom na orientáciu monokryštálu a spracovaný na polotovary so štandardným priemerom pomocou sploštenia povrchu a valcového brúsenia. Hotové štandardné SiC polotovary sa potom krájajú na tenké plátky s hrúbkou nie väčšou ako 1 mm pomocou zariadenia na krájanie s viacerými drôtmi.

4. Lapovanie a leštenie plátkov

Nakrájané doštičky sa brúsia pomocou diamantových lapovacích suspenzií rôznych veľkostí častíc, aby sa dosiahla požadovaná rovinnosť a drsnosť, aplikujú sa kombinované procesy mechanického leštenia a chemického mechanického leštenia, aby sa získal ultra hladký povrch doštičiek SiC bez poškodenia.

5. Kontrola oblátok

Rôzne parametre SiC doštičiek sú testované profesionálnymi prístrojmi, vrátane optického mikroskopu, röntgenového difraktometra, mikroskopu atómovej sily, bezkontaktného testera odporu, testera rovinnosti povrchu a komplexného testera povrchových defektov. Testované položky zahŕňajú hustotu mikropipe, kvalitu kryštálov, drsnosť povrchu, merný odpor, deformáciu, oblúk, variácie hrúbky a povrchové škrabance, na základe ktorých je klasifikovaný stupeň kvality každého plátku.

6. Čistenie oblátok

LeštenéSiC doštičkysa zvyčajne čistia pomocou chemických čistiacich prostriedkov a ultračistej vody, aby sa dôkladne odstránili nežiaduce povrchové nečistoty a zvyšková leštiaca kaša, a potom sa sušia v atmosfére ultravysokej čistoty dusíka pomocou odstredivých sušičiek. Vyčistené a vysušené doštičky sa balia do čistých doštičiek v čistej miestnosti na výrobu polovodičov, vďaka čomu plne spĺňajú následné štandardy čistoty.