Boemo ba Hona Joale le Mekhoa ea SiC Wafer Processing Technology

E le thepa ea moloko oa boraro ea semiconductor substrate,silicon carbide (SiC)kristale e le 'ngoe e na le menyetla e pharaletseng ea ts'ebeliso ea tlhahiso ea lisebelisoa tsa elektronike tsa maqhubu a phahameng le tse matla haholo. Theknoloji ea ts'ebetso ea SiC e bapala karolo ea makhaola-khang tlhahisong ea lisebelisoa tsa boleng bo holimo tsa substrate. Sengoliloeng sena se hlahisa boemo ba hajoale ba lipatlisiso mabapi le mahlale a ts'ebetso ea SiC naheng ea China le kantle ho naha, ho sekaseka le ho bapisa mekhoa ea ho seha, ho sila, le ho bentša, hammoho le mekhoa ea ho ba sephaphatha le ho ba mahoashe holimo. E boetse e supa liqholotso tse teng ts'ebetsong ea SiC wafer le ho bua ka litaelo tsa nts'etsopele ea nako e tlang.

Silicon carbide (SiC)li-wafers ke lisebelisoa tsa bohlokoa tsa motheo bakeng sa lisebelisoa tsa semiconductor tsa moloko oa boraro 'me li na le bohlokoa bo boholo le bokhoni ba mmaraka masimong a kang li-microelectronics, motlakase oa motlakase le mabone a semiconductor. Ka lebaka la boima bo phahameng haholo le botsitso ba lik'hemik'hale tsaLikristale tse le 'ngoe tsa SiC, mekhoa e tloaelehileng ea ho sebetsana le semiconductor ha e tšoanelehe ka ho feletseng bakeng sa machining ea bona. Leha lik'hamphani tse ngata tsa machabeng li entse lipatlisiso tse batsi mabapi le ts'ebetso e hlokang tekheniki ea likristale tse le 'ngoe tsa SiC, mahlale a amehang a bolokoa e le lekunutu.

Lilemong tsa morao tjena, Chaena e ekelitse boiteko bo eketsehileng ho nts'etsopele ea lisebelisoa le lisebelisoa tsa SiC single crystal. Leha ho le joalo, tsoelo-pele ea theknoloji ea lisebelisoa tsa SiC ka har'a naha hajoale e hatelloa ke mefokolo ea mahlale a ho sebetsa le boleng ba wafer. Ka hona, ho bohlokoa hore China e ntlafatse bokhoni ba ts'ebetso ea SiC ho ntlafatsa boleng ba li-crystal substrates tsa SiC le ho fihlela ts'ebeliso ea tsona e sebetsang le tlhahiso ea bongata.

Mehato e ka sehloohong ea ts'ebetso e kenyelletsa: ho khaola → ho sila ka mahoashe → ho sila hantle → ho belisoa ka mokhoa o thata (ho phunngoe ka mechine) → ho belisoa hamonate (k'hemik'hale ea mechine ea lik'hemik'hale, CMP) → tlhahlobo.

Ho khaola ha SiC Single Crystals

Ts'ebetsong eaLikristale tse le 'ngoe tsa SiC, ho itšeha ke mohato oa pele le oa bohlokoa haholo. Seqha, warp, le mefuta e fapaneng ea botenya bo felletseng (TTV) e hlahisoang ke mokhoa oa ho seha e bonts'a boleng le katleho ea ts'ebetso e latelang ea ho sila le ho bentša.

Lisebelisoa tsa ho seha li ka aroloa ka sebōpeho sa lisakha tsa daemane tse ka hare (ID), bophara ba ka ntle (OD), lisakha tsa lihlopha le lisakha tsa terata. Li-saha tsa terata, le tsona, li ka aroloa ho ea ka mofuta oa tsona oa ho sisinyeha hore e be litsamaiso tsa terata tse khutlang le tsa loop (tse sa feleng). E itšetlehile ka mokhoa oa ho itšeha oa abrasive, terata saw slicing mekhoa e ka aroloa ka mefuta e 'meli: mahala abrasive terata sawing le e tsitsitseng abrasive taemane terata sawing.

1.1 Mekhoa ea Setso ea ho Seha

Botebo ba ho itšeha ba li-saw tsa bophara ba ka ntle (OD) bo lekanyelitsoe ke bophara ba lehare. Nakong ea ts'ebetso ea ho itšeha, lehare le atisa ho sisinyeha le ho kheloha, e leng se etsang hore ho be le lerata le phahameng le ho se tsitse. Lisakha tsa bophara ba ka hare (ID) li sebelisa li-abrasives tsa daemane karolong e ka hare ea lehare e le moeli o sehang. Li-blades tsena li ka ba tšesaane joalo ka 0.2 mm. Nakong ea slicing, lehare la ID le potoloha ka lebelo le phahameng ha thepa e lokelang ho khaoloa e tsamaea ka mokhoa o feteletseng ho ea bohareng ba lehare, e finyella ho cheka ka mokhoa ona o amanang.

Li-saha tsa Diamond band li hloka ho emisa khafetsa le ho khutlisetsoa morao, 'me lebelo la ho itšeha le tlase haholo-hangata ha le fete 2 m / s. Ba boetse ba na le bothata ba ho roala ha mechine le litšenyehelo tse phahameng tsa tlhokomelo. Ka lebaka la bophara ba lehare la saw, radius ea ho itšeha e ke ke ea e-ba nyenyane haholo, 'me ho khaola likarolo tse ngata ha ho khonehe. Lisebelisoa tsena tsa setso tsa ho sakha li lekantsoe ke ho tiea ha motheo 'me ha li khone ho etsa maqeba a kobehileng kapa li na le radii e thibang. Li khona ho khaola ka ho otloloha feela, li hlahisa li-kerfs tse pharaletseng, li na le tekanyo e tlaase ea lihlahisoa, kahoo ha li tšoanelehe bakeng sa ho itšeha.Likristale tsa SiC.

1.2 Free Abrasive Wire Saw Multi-Wire Cutting

Theknoloji ea mahala ea abrasive wire saw slicing e sebelisa ho sisinyeha ha terata ka potlako ho kenya seretse ka har'a kerf, ho thusa ho tlosa thepa. Haholo-holo e sebelisa sebopeho se ts'oanang 'me hajoale ke mokhoa o holileng le o sebelisoang haholo bakeng sa ho seha li-wafer tse ngata tsa silicon e le 'ngoe ea kristale. Leha ho le joalo, ts'ebeliso ea eona ho seha sa SiC ha e so ithutoe haholo.

Lisakha tsa terata tsa mahala li ka sebetsana le li-wafers tse nang le botenya bo ka tlase ho 300 μm. Li fana ka tahlehelo e tlase ea kerf, ha se hangata li bakang ho phunya, 'me li hlahisa boleng bo botle ba bokaholimo. Leha ho le joalo, ka lebaka la mokhoa oa ho tlosa thepa-o ipapisitseng le ho kolobisoa le ho kenngoa ha li-abrasives - bokaholimo ba sephaphatha bo atisa ho hlahisa khatello e kholo ea masala, li-microcracks le likarolo tse tebileng tsa tšenyo. Sena se lebisa ho warping, ho etsa hore ho be thata ho laola ho nepahala ha boemo ba sefahleho, le ho eketsa mojaro mehatong e latelang ea ts'ebetso.

Ts'ebetso ea ho itšeha e susumetsoa haholo ke slurry; hoa hlokahala ho boloka bohale ba li-abrasives le mahloriso a slurry. Kalafo le ho e sebelisa hape ho bitsa chelete e ngata. Ha ho seha li-ingots tse boholo bo boholo, li-abrasives li na le bothata ba ho phunyeletsa likhefi tse tebileng le tse telele. Tlas'a boholo bo tšoanang ba lijo-thollo tse chefo, tahlehelo ea kerf e kholo ho feta ea lisakha tsa terata tse tsitsitseng.

1.3 Fixed Abrasive Diamond Wire Saw Multi-Wire Cutting

Lisaha tsa terata tsa taemane tse sa fetoheng hangata li etsoa ka ho kenya likaroloana tsa daemane holim'a karoloana ea terata ea tšepe ka mekhoa ea electroplating, sintering kapa resin bonding. Lisaha tsa terata tsa daemane tse nang le motlakase li fana ka melemo e kang likhefi tse moqotetsane, boleng bo betere ba selae, bokhabane bo phahameng, tšilafalo e tlase, le bokhoni ba ho seha thepa e thata haholo.

The reciprocating electroplated diamond terata sakha hona joale ka ho fetisisa ho pharaletseng sebelisoa mokhoa oa ho seha SiC. Setšoantšo sa 1 (ha se bontšoe mona) se bonts'a botenya ba holim'a li-wafers tsa SiC tse sehiloeng ho sebelisoa mokhoa ona. Ha seha se ntse se tsoela pele, sebaka sa marang-rang se eketseha. Sena se bakoa ke hore sebaka sa ho ikopanya pakeng tsa terata le thepa e ntse e eketseha ha terata e theohela tlaase, e eketsa ho hanyetsa le ho sisinyeha ha terata. Ha terata e fihla bophahamong bo boholo ba sephaephe, ho sisinyeha ho ba sehlohlolong sa eona, e leng se etsang hore ho be le matla a mangata a ntoa.

Mekhahlelong ea morao-rao ea ho seha, ka lebaka la terata e ntseng e potlakisa, ho sisinyeha ka lebelo le tsitsitseng, ho theoha, ho emisa le ho khutlela morao, hammoho le mathata a ho tlosa lithōle ka se pholileng, boleng ba bokaholimo bo ntse bo senyeha. Ho feto-fetoha ha terata le ho feto-fetoha ha lebelo, hammoho le likaroloana tse kholo tsa taemane holim'a terata, ke tsona lisosa tse ka sehloohong tsa mengoallo.

1.4 Theknoloji ea karohano e batang

Karohano e batang ea likristale tse le 'ngoe tsa SiC ke ts'ebetso e ncha lefapheng la ts'ebetso ea thepa ea semiconductor ea moloko oa boraro. Lilemong tsa morao tjena, e hohetse tlhokomelo e kholo ka lebaka la melemo ea eona e hlokomelehang ea ho ntlafatsa chai le ho fokotsa tahlehelo ea thepa. Theknoloji e ka hlahlojoa ho tsoa likarolong tse tharo: molao-motheo oa ts'ebetso, phallo ea ts'ebetso, le melemo ea mantlha.

Crystal Orientation Determination le Outer Diameter Grinding: Pele ho ts'ebetso, mokhoa oa kristale oa SiC ingot o tlameha ho khethoa. Joale ingot e bōptjoa hore e be sebopeho sa cylindrical (eo hangata e bitsoang SiC puck) ka ho sila ka ntle ho bophara. Mohato ona o rala motheo oa ho khaola le ho seha ka tsela e latelang.

Multi-Wire Cutting: Mokhoa ona o sebelisa likaroloana tsa abrasive tse kopantsoeng le lithapo tse sehang ho arola ingot ea cylindrical. Leha ho le joalo, e na le tahlehelo e kholo ea kerf le mathata a ho se lekane ha holim'a metsi.

Laser Cutting Technology: Laser e sebelisetsoa ho etsa lesela le fetotsoeng ka har'a kristale, moo lilae tse tšesaane li ka tlosoang. Mokhoa ona o fokotsa tahlehelo ea thepa mme o ntlafatsa ts'ebetso ea ts'ebetso, e etsa hore e be tataiso e ncha e ts'episang bakeng sa seha sa SiC.

Ntlafatso ea Ts'ebetso ea ho Seha

Fixed Abrasive Multi-Wire Cutting: Hona joale ke theknoloji e tloaelehileng, e loketseng hantle litšobotsi tse phahameng tsa boima ba SiC.

Motlakase oa Phallo ea Motlakase (EDM) le Theknoloji ea Karohano ea Cold: Mekhoa ena e fana ka tharollo e fapaneng e lumellanang le litlhoko tse itseng.

Mokhoa oa ho hloekisa: Ho bohlokoa ho leka-lekanya sekhahla sa ho tlosoa ha thepa le tšenyo ea bokaholimo. Chemical Mechanical Polishing (CMP) e sebelisoa ho ntlafatsa ho tšoana ha bokaholimo.

Tlhokomelo ea Nako ea 'Nete: Litheknoloji tsa tlhahlobo ea Marang-rang li hlahisoa ho lekola bofokoli ba bokaholimo ka nako ea nnete.

Laser Slicing: Mokhoa ona o fokotsa tahlehelo ea kerf mme o khutsufatsa lipotoloho tsa ts'ebetso, leha sebaka se anngoeng ke mocheso e ntse e le phephetso.

Mekhoa ea Ts'ebetso ea Hybrid: Ho kopanya mekhoa ea mochini le ea lik'hemik'hale ho matlafatsa ts'ebetso ea ts'ebetso.

Theknoloji ena e se e finyelletse ts'ebeliso ea indasteri. Ka mohlala, Infineon e rekile SILTECTRA 'me hona joale e na le litokelo tsa mantlha tse tšehetsang tlhahiso e boima ea li-wafers tse 8-inch. Chaena, lik'hamphani tse kang Delong Laser li fihletse katleho ea li-wafers tse 30 ka ingot e 'ngoe bakeng sa ho sebetsa ka li-inch tse 6, e leng ntlafatso ea 40% ho feta mekhoa ea setso.

Ha tlhahiso ea lisebelisoa tsa lapeng e ntse e potlakisa, theknoloji ena e lebelletsoe ho ba tharollo ea mantlha bakeng sa ts'ebetso ea substrate ea SiC. Ka bophara bo ntseng bo eketseha ba lisebelisoa tsa semiconductor, mekhoa ea setso ea ho itšeha e se e sa sebetse. Har'a likhetho tsa hajoale, theknoloji ea terata ea daemane e khutlisang e bonts'a menyetla ea ts'ebeliso e ts'episang ka ho fetisisa. Ho itšeha ka laser, joalo ka mokhoa o hlahang, ho fana ka melemo e mengata mme ho lebelletsoe hore e tla ba mokhoa oa mantlha oa ho itšeha nakong e tlang.

2,SiC Single Crystal Grinding

Joaloka moemeli oa li-semiconductors tsa moloko oa boraro, silicon carbide (SiC) e fana ka melemo e mengata ka lebaka la bongata ba eona bo pharaletseng, tšimo ea motlakase e senyehang haholo, lebelo le phahameng la ho phalla ha elektronike, le mocheso o motle haholo oa mocheso. Thepa ena e etsa hore SiC e be molemo ka ho khetheha lits'ebetsong tsa motlakase o phahameng (mohlala, tikoloho ea 1200V). Theknoloji ea ho sebetsana le li-substrates tsa SiC ke karolo ea bohlokoa ea ho etsoa ha lisebelisoa. Boleng ba holim'a metsi le ho nepahala ha substrate ho ama ka ho toba boleng ba epitaxial layer le ts'ebetso ea sesebelisoa sa ho qetela.

Morero o ka sehloohong oa ts'ebetso ea ho sila ke ho tlosa matšoao a holim'a metsi le likarolo tse senyang tse bakiloeng nakong ea ho khaola, le ho lokisa deformation e bakoang ke mokhoa oa ho itšeha. Ka lebaka la boima bo phahameng haholo ba SiC, ho sila ho hloka tšebeliso ea li-abrasives tse thata tse kang boron carbide kapa diamond. Ho sila ho tloaelehileng hangata ho arotsoe ka ho sila ho hoholo le ho sila hantle.

2.1 Ho sila ha mahoashe le ho sesa

Ho sila ho ka aroloa ho latela boholo ba likaroloana tsa abrasive:

Coarse Grinding: E ​​sebelisa li-abrasives tse kholo haholo ho tlosa matšoao a sakha le likarolo tsa tšenyo e bakiloeng nakong ea ho seha, ho ntlafatsa ts'ebetso ea ts'ebetso.

Ho sila hamonate: Ho sebelisa li-abrasives tse hloekileng ho tlosa lera la tšenyo le silang ka mahoashe, ho fokotsa ho ba makukuno le ho ntlafatsa boleng ba bokaholimo.

Baetsi ba bangata ba malapeng ba SiC substrate ba sebelisa mekhoa e meholo ea tlhahiso. Mokhoa o tloaelehileng o kenyelletsa ho sila ka mahlakoreng a mabeli ho sebelisa poleiti ea tšepe e entsoeng ka tšepe le monocrystalline diamond slurry. Ts'ebetso ena ka katleho e tlosa lera la tšenyo e siiloeng ke terata, e lokisa sebopeho sa sephaphatha, 'me e fokotsa TTV (Total Thickness Variation), Bow, le Warp. Sekhahla sa ho tlosoa ha thepa se tsitsitse, hangata se fihla ho 0.8-1.2 μm / min. Leha ho le joalo, bokaholimo bo hlahisitsoeng ke bo matte bo nang le mahlahahlaha a batlang a le holimo-hangata a pota-potileng 50 nm-e leng se fanang ka litlhoko tse phahameng mehatong e latelang ea ho bentša.

2.2 Ho Sila ka Lehlakore le le Leng

Mekhoa ea ho sila ka lehlakoreng le le leng feela ka lehlakoreng le le leng la sephaphatha ka nako. Nakong ea ts'ebetso ena, sephaphatha se tšeloa boka holim'a poleiti ea tšepe. Tlas'a khatello e sebelisoang, substrate e na le deformation e nyenyane, 'me bokaholimo bo ka holimo bo bataletse. Ka mor'a ho sila, sebaka se ka tlaase se lekanngoa. Ha khatello e tlosoa, karolo e ka holimo e atisa ho khutlela sebōpehong sa eona sa pele, e leng se amang sebaka se seng se ntse se le ka tlaase-ho etsa hore mahlakore ka bobeli a khopame le ho senyeha ha a bataletse.

Ho feta moo, poleiti e silang e ka fetoha sekoti ka nako e khuts'oane, ea etsa hore sephaphatha se fetohe convex. Ho boloka sephara sa poleiti, ho apara khafetsa hoa hlokahala. Ka lebaka la ts'ebetso e tlase le bofokoli bo fokolang ba sephaphatha, ho sila ka lehlakore le le leng ha hoa lokela tlhahiso ea bongata.

Ka tloaelo, #8000 mabili a sila a sebelisetsoa ho sila hantle. Japane, ts'ebetso ena e se e holile ebile e sebelisa #30000 mabili a benyang. Sena se lumella bokhabane ba liphaphatha tse sebelitsoeng ho fihla ka tlase ho 2 nm, ho etsa hore li-wafers li itokisetse ho qetela CMP (Chemical Mechanical Polishing) ntle le ts'ebetso e eketsehileng.

2.3 Mokhoa o le Mong oa Thinning Technology

Theknoloji ea Thinning ea Diamond e le 'Ngoe ke mokhoa o mocha oa ho sila ka lehlakoreng le le leng. Joalo ka ha ho bontšitsoe setšoantšong sa 5 (se sa bonts'itsoeng mona), mokhoa ona o sebelisa poleiti e silang ea taemane. Wafer e ts'oaroa ka vacuum adsorption, ha sephaphatha le lebili le silang la taemane li potoloha ka nako e le 'ngoe. Lebili le silang le theohela tlase butle-butle ho tšesaane hore le be botenya bo shebiloeng. Ka mor'a hore lehlakore le leng le phethoe, sephaphatha se phetoa ho sebetsa ka lehlakoreng le leng.

Kamora ho ota, sephaphatha sa 100 mm se ka fihlella:

Seqha <5 μm

TTV <2 μm

Bokhopo ba bokaholimo <1 nm

Mokhoa ona oa ts'ebetso ea sekoahelo se le seng o fana ka botsitso bo phahameng, botsitso bo babatsehang, le tekanyo e phahameng ea ho tlosa thepa. Ha ho bapisoa le ho sila ho tloaelehileng ka mahlakoreng a mabeli, mokhoa ona o ntlafatsa ts'ebetso ea ho sila ka ho feta 50%.

2.4 Ho Sila ka Mahlakore Habeli

Ho sila ka mahlakoreng a mabeli ho sebelisa poleiti e ka holimo le e tlaase ea ho sila ka nako e le 'ngoe ho sila mahlakore ka bobeli a substrate, ho netefatsa boleng bo botle ba bokaholimo mahlakoreng ka bobeli.

Nakong ea ts'ebetso, lipoleiti tsa ho sila li qala ho sebelisa khatello ho lintlheng tse phahameng ka ho fetisisa tsa mosebetsi, ho baka deformation le ho tlosoa ha lintho butle-butle lintlheng tseo. Ha matheba a phahameng a ntse a lekanngoa, khatello ea substrate butle-butle e fetoha e ts'oanang, e leng se etsang hore ho be le deformation e tsitsitseng hohle holim'a metsi. Sena se etsa hore libaka tse ka holimo le tse ka tlaase li be fatše ka ho lekana. Hang ha ho sila ho phethiloe 'me khatello e lokolloa, karolo e' ngoe le e 'ngoe ea substrate e hlaphoheloa ka mokhoa o ts'oanang ka lebaka la khatello e lekanang eo e bileng le eona. Sena se lebisa ho ho loana ho fokolang le ho bata hantle.

Ho thatafala ha sephaphatha ka mor'a ho sila ho itšetlehile ka boholo ba karoloana e khopang—likaroloana tse nyenyane li hlahisa bokaholimo bo boreleli. Ha u sebelisa li-abrasives tse 5 μm bakeng sa ho sila ka mahlakoreng a mabeli, ho sephara ha sephaphatha le phapang ea botenya li ka laoloa ka hare ho 5 μm. Litekanyo tsa Atomic Force Microscopy (AFM) li bonts'a bokaholimo ba metsi (Rq) bo ka bang 100 nm, bo nang le likoti tse silang tse fihlang ho 380 nm tse tebileng le matšoao a mela a bonahalang a bakoang ke ketso e hlabang.

Mokhoa o tsoetseng pele ho feta o kenyelletsa ho sila ka mahlakoreng a mabeli ho sebelisa liphahlo tsa foam tsa polyurethane tse kopantsoeng le polycrystalline diamond slurry. Ts'ebetso ena e hlahisa li-wafers tse nang le bohloeki bo tlase haholo, ho fihlela Ra <3 nm, e leng molemo haholo bakeng sa ho belisoa ha likaroloana tsa SiC.

Leha ho le joalo, ho ingoaea holimo e ntse e le taba e sa rarolloang. Ho feta moo, daemane ea polycrystalline e sebelisitsoeng ts'ebetsong ena e hlahisoa ka ho phatloha ho hoholo, e leng phephetso ea tekheniki, e fana ka lihlahisoa tse tlase, 'me e theko e boima haholo.

Ho hloekisoa ha SiC Single Crystals

Ho fumana bokaholimo bo bentšitsoeng ba boleng bo holimo holim'a li-wafer tsa silicon carbide (SiC), ho bentša ho tlameha ho tlosa ka ho felletseng likoti tse silang le li-nanometer-scale tsa holim'a metsi. Sepheo ke ho hlahisa sebaka se boreleli, se se nang sekoli se se nang tšilafalo kapa ho senyeha, ha ho na tšenyo e ka tlas'a lefatše, 'me ho se na khatello ea kelello e setseng.

3.1 Mechanical Polishing le CMP ea SiC Wafers

Ka mor'a ho hōla ha SiC single crystal ingot, bofokoli ba holim'a metsi bo thibela ho sebelisoa ka ho toba bakeng sa kholo ea epitaxial. Ka hona, ts'ebetso e eketsehileng ea hlokahala. Ingot e qala ka ho bōptjoa hore e be sebopeho se tloaelehileng sa cylindrical ka ho pota-pota, ebe e tšeloa ka li-wafers ka ho itšeha ka terata, e lateloa ke crystallographic orientation verification. Ho hloekisoa ke mohato oa bohlokoa oa ho ntlafatsa boleng ba liphaephe, ho sebetsana le tšenyo e ka 'nang ea e-ba teng holim'a metsi e bakoang ke bofokoli ba kristale le mehato ea pele ea ho sebetsa.

Ho na le mekhoa e mene ea mantlha ea ho tlosa likarolo tse senyehileng holim'a SiC:

Ho bentša ka mechine: Ho bonolo empa ho siea mengoallo; e loketseng bakeng sa ho bentsha ha qalong.

Chemical Mechanical Polishing (CMP): E tlosa mengoapo ka ho khitla lik'hemik'hale; e loketseng ho belisoa ka nepo.

Hydrogen etching: E ​​hloka lisebelisoa tse rarahaneng, tse sebelisoang hangata mekhoeng ea HTCVD.

Ho belisoa ka thuso ea plasma: Ho rarahane ebile ha ho sebelisoe hangata.

Ho bentša ka metjhini feela ho na le ho baka mengoallo, athe ho bentša ka lik'hemik'hale feela ho ka lebisa ho etching e sa lekanang. CMP e kopanya melemo ka bobeli mme e fana ka tharollo e sebetsang hantle, e theko e boima.

Molao-motheo oa ho sebetsa oa CMP

CMP e sebetsa ka ho potoloha sephaphatha ka tlas'a khatello e behiloeng khahlanong le pate e potolohang ea polishing. Motsamao ona o lekanyelitsoeng, o kopantsoeng le abrasion ea mochini ho tsoa ho li-abrasives tse boholo ba nano ka har'a slurry le ts'ebetso ea lik'hemik'hale ea li-agent tse sebetsang, e fihlela moralo oa holimo.

Lisebelisoa tsa bohlokoa tse sebelisitsoeng:

Polishing slurry: E na le li-abrasives le li-reagents tsa lik'hemik'hale.

Poleshene: E ea fokola nakong ea ts'ebeliso, e fokotsa boholo ba pore le ts'ebetso ea ho fana ka seretse. Ho apara khafetsa, hangata ho sebelisoa moaparo oa daemane, hoa hlokahala ho khutlisetsa bohloeki.

Mokhoa o tloaelehileng oa CMP

Abrasive: 0.5 μm slurry ea daemane

Boima ba bokaholimo ba sepheo: ~ 0.7 nm

Ho hloekisoa ha Mochini oa Lik'hemik'hale:

Lisebelisoa tsa ho polishing: AP-810 polisher e lehlakoreng le le leng

Khatello: 200 g / cm²

Lebelo la poleiti: 50 rpm

Lebelo la Ceramic holder: 38 rpm

Sebopeho sa Slurry:

SiO₂ (30 wt%, pH = 10.15)

0–70 wt% H₂O₂ (30 wt%, kereiti ea reagent)

Fetola pH ho 8.5 u sebelisa 5 wt% KOH le 1 wt% HNO₃

Sekhahla sa ho phalla ha slurry: 3 L / min, e khutlisetsoa hape

Ts'ebetso ena e ntlafatsa boleng ba SiC wafer ka katleho mme e fihlela litlhoko tsa lits'ebetso tse tlase.

Mathata a Tekheniki ho Pholisetsa ka Mechini

SiC, joalo ka semiconductor e pharaletseng ea bandgap, e bapala karolo ea bohlokoa indastering ea lisebelisoa tsa elektroniki. Ka thepa e ntle ea 'mele le ea lik'hemik'hale, likristale tse le' ngoe tsa SiC li loketse maemo a feteletseng, joalo ka mocheso o phahameng, maqhubu a phahameng, matla a phahameng le ho hanyetsa mahlaseli. Leha ho le joalo, tlhaho ea eona e thata le e brittle e hlahisa mathata a maholo bakeng sa ho sila le ho bentša.

Joalo ka ha baetsi ba lefats'e ba etelletseng pele phetohong ho tloha ho li-wafers tse 6-inch ho isa ho tse 8-inch, litaba tse kang ho phatloha le ho senyeha ha li-wafer nakong ea ts'ebetso li atile haholo, tse amang chai haholo. Ho sebetsana le liphephetso tsa tekheniki tsa li-substrate tsa 8-inch SiC joale ke letšoao la bohlokoa bakeng sa tsoelo-pele ea indasteri.

Nakong ea 8-inch, SiC wafer process e tobane le mathata a mangata:

Wafer scaling ea hlokahala ho eketsa tlhahiso ea chip batch ka 'ngoe, ho fokotsa tahlehelo ea moeli, le litšenyehelo tse tlase tsa tlhahiso-haholo-holo ka lebaka la tlhokahalo e ntseng e eketseha ea lisebelisoa tsa koloi ea motlakase.

Le hoja kholo ea 8-inch SiC single crystals e se e hōlile, mekhoa ea morao-rao e kang ho sila le ho bentša e ntse e tobana le libotlolo, e leng se hlahisang chai e tlaase (40-50 feela).

Li-wafers tse kholo li na le likhatello tse rarahaneng, tse eketsang bothata ba ho laola khatello ea maikutlo le ho tsitsisa chai.

Le hoja botenya ba li-wafers tse 8-inch bo ntse bo atamela ho li-wafers tse 6-inch, li kotsing ea ho senyeha ha li sebetsana ka lebaka la khatello ea kelello le ntoa.

Ho fokotsa khatello ea maikutlo e amanang le ho itšeha, warpage, le ho phatloha, laser cutting e ntse e sebelisoa ka ho eketsehileng. Leha ho le joalo:

Li-lasers tsa nako e telele li baka tšenyo ea mocheso.

Li-laser tsa bolelele bo bokhuts'oane li hlahisa lithōle tse boima 'me li tebisa lera la tšenyo, li eketsa ho rarahana ha polishing.

Mechanical polishing Workflow bakeng sa SiC

Phallo e akaretsang ea ts'ebetso e kenyelletsa:

Ho itšeha ka tjantjello

Ho sila ka mahoashe

Ho sila hantle

Ho bentša ka mechine

Chemical Mechanical Polishing (CMP) e le mohato oa ho qetela

Khetho ea mokhoa oa CMP, moralo oa tsela ea ts'ebetso, le ho ntlafatsa liparamente li bohlokoa. Ha ho etsoa li-semiconductor, CMP ke mohato oa bohlokoa oa ho hlahisa liphaephe tsa SiC tse nang le libaka tse boreleli, tse se nang sekoli le tse se nang tšenyo, tse bohlokoa bakeng sa kholo ea boleng bo holimo ea epitaxial.

(a) Tlosa ingot ea SiC ho crucible;

(b) Etsa sebopeho sa pele ka ho sila bophara ba bokantle;

(c) Etsa qeto ea sebopeho sa kristale ka ho sebelisa lifolete kapa li-notches;

(d) Khaola ingot hore e be liphaphatha tse tšesaane u sebelisa sawing e nang le mehala e mengata;

(e) Finyella boreleli bo kang ba seipone ka ho sila le ho bentša mehato.

Kamora ho qeta letoto la mehato ea ts'ebetso, moeli o kantle oa sephaphatha sa SiC hangata o ba bohale, e leng ho eketsang kotsi ea ho phunya nakong ea ho ts'oaroa kapa ho sebelisoa. Ho qoba fragility joalo, ho sila ka bohale hoa hlokahala.

Ntle le lits'ebetso tsa setso tsa ho seha, mokhoa o mocha oa ho lokisa li-wafers tsa SiC o kenyelletsa theknoloji ea bonding. Mokhoa ona o nolofalletsa ho etsoa ha liphaephe ka ho kopanya lesela le tšesaane la SiC le nang le kristale e le 'ngoe ho substrate e fapaneng (e tšehetsang substrate).

Setšoantšo sa 3 se bonts'a phallo ea ts'ebetso:

Ntlha ea pele, delamination layer e thehoa ka botebo bo boletsoeng holim'a kristale e le 'ngoe ea SiC ka ho kenngoa ha hydrogen ion kapa mekhoa e tšoanang. Kristale e le 'ngoe ea SiC e sebetsoang e ntan'o kopanngoa le substrate e tšehetsang e bataletseng ebe e tlas'a khatello le mocheso. Sena se lumella phetiso e atlehileng le karohano ea SiC single-crystal layer holim'a substrate e tšehetsang.

Sekhahla se arohaneng sa SiC se sebetsana le phekolo ea holim'a metsi ho finyella sephahla se hlokahalang 'me se ka sebelisoa hape mekhoeng e latelang ea ho kopanya. Ha ho bapisoa le ho seha likristale tsa khale tsa SiC, mokhoa ona o fokotsa tlhoko ea thepa e turang. Le hoja liqholotso tsa tekheniki li ntse li le teng, lipatlisiso le nts'etsopele li ntse li tsoela pele ka mafolofolo ho thusa tlhahiso ea liphaephe tse theko e tlase.

Ho fanoe ka boima bo phahameng le botsitso ba lik'hemik'hale tsa SiC-e leng se etsang hore e se ke ea hlola e e-ba le maikutlo a mocheso oa kamore - ho belisoa ha mechine hoa hlokahala ho tlosa likoti tse ntle tsa ho sila, ho fokotsa tšenyo ea holim'a metsi, ho felisa mengoallo, likoti, le litšitiso tsa lekhapetla la lamunu, ho ba le mapheo a tlase, ho ntlafatsa ho bata, le ho ntlafatsa boleng ba holim'a metsi.

Ho fumana bokaholimo ba boleng bo holimo, o hloka ho:

Fetola mefuta ea abrasive,

Fokotsa boholo ba likaroloana,

Ntlafatsa liparamente tsa ts'ebetso,

Khetha lisebelisoa tsa ho bentša le liphahlo tse nang le boima bo lekaneng.

Setšoantšo sa 7 se bontša hore ho belisoa ka mahlakoreng a mabeli ka li-abrasives tsa 1 μm ho ka laola ho bata le ho fapana ha botenya ka har'a 10 μm, le ho fokotsa ho hlaba holimo ho hoo e ka bang 0.25 nm.

3.2 Ho hloekisoa ha Lik'hemik'hale (CMP)

Chemical Mechanical Polishing (CMP) e kopanya ultrafine particle abrasion le etching ea lik'hemik'hale ho etsa bokaholimo bo boreleli, bo raliloeng holim'a thepa e ntseng e sebetsoa. Molao-motheo oa mantlha ke:

Karabelo ea lik'hemik'hale e etsahala pakeng tsa slurry ea polishing le bokaholimo ba sephaphatha, ho etsa lera le bonolo.

Khohlano pakeng tsa likaroloana tsa abrasive le lera le bonolo le tlosa thepa.

Melemo ea CMP:

E hlola mathata a ho bentša ka mochini kapa ka lik'hemik'hale,

E fihlella polane ea lefats'e le ea lehae,

E hlahisa libaka tse bataletseng haholo le mahoashe a tlase,

Ha e tlohele tšenyo ea bokaholimo kapa bokaholimo ba bokaholimo.

Ka botlalo:

Sephaphatha se tsamaea se ipapisitse le letlapa la ho bentša tlas'a khatello.

Li-abrasives tsa nanometer-scale (mohlala, SiO₂) tse slurry li kenya letsoho ho kuta, ho fokolisa li-covalent bond tsa Si-C le ho ntlafatsa ho tlosoa ha thepa.

Mefuta ea mekhoa ea CMP:

Mahala Abrasive Polishing: Li-Abrasives (mohlala, SiO₂) li emisitsoe ka mokhoa o hlephileng. Ho tlosoa ha lintho tse bonahalang ho etsahala ka ho phunya 'mele e meraro (wafer-pad-abrasive). Boholo ba abrasive (hangata 60-200 nm), pH, le mocheso li tlameha ho laoloa ka nepo ho ntlafatsa ho tšoana.

Fixed Abrasive Polishing: Li-abrasives li kenngoa ka har'a pampiri ea ho bentša ho thibela ho kopana-ho loketse bakeng sa ts'ebetso e phahameng ea ho nepahala.

Ho Hloekisa ka Mor'a ho Pholefatsa:

Li-wafers tse pholisitsoeng li etsoa:

Ho hloekisa lik'hemik'hale (ho kenyeletsoa le metsi a DI le ho tlosoa ha masala a slurry),

DI rising ea metsi, le

Ho omisa naetrojene e chesang

ho fokotsa ditshila tse bokahodimo.

Boleng ba Bokaholimo le Ts'ebetso

Bokaholimo bo ka fokotsoa ho Ra <0.3 nm, ho fihlela litlhoko tsa semiconductor epitaxy.

Global Planarization: Motsoako oa ho nolofatsa lik'hemik'hale le ho tlosoa ka mochini ho fokotsa mengoallo le ho hlohlona ho sa tšoaneng, ho feta mekhoa e hloekileng ea mochini kapa ea lik'hemik'hale.

Sebetsa se Phahameng: E ​​loketse lisebelisoa tse thata le tse brittle tse kang SiC, tse nang le litekanyetso tsa ho tlosa thepa ka holimo ho 200 nm / h.

Mekhoa e meng e Hlahang ea ho Pholisa

Ntle le CMP, ho hlahisitsoe mekhoa e meng, ho kenyelletsa:

Electrochemical polishing, Catalyst-assisted polishing or etching, le

Tribochemical polishing.

Leha ho le joalo, mekhoa ena e ntse e le sethaleng sa lipatlisiso 'me e tsoetse pele butle-butle ka lebaka la thepa e thata ea SiC.

Qetellong, ts'ebetso ea SiC ke ts'ebetso ea butle-butle ea ho fokotsa ntoa le ho ba thata ho ntlafatsa boleng ba holim'a metsi, moo ho laola le ho laola ho thata ho leng bohlokoa ho pholletsa le mohato ka mong.

Theknoloji ea ho sebetsa

Nakong ea sethala sa ho sila, seretse sa taemane se nang le boholo bo fapaneng ba likaroloana se sebelisoa ho sila sephaphatha ho isa bokhabane bo hlokehang le ho ba mahoashe holimo. Sena se lateloa ke ho bentša, ho sebelisa mekhoa ea bobeli ea mochini le ea lik'hemik'hale (CMP) ho hlahisa liphaphatha tse se nang tšenyo ea silicon carbide (SiC).

Ka mor'a ho bentša, liphaphatha tsa SiC li hlahlojoa ka mokhoa o matla oa boleng li sebelisa lisebelisoa tse kang li-microscopes le X-ray diffractometers ho netefatsa hore litekanyetso tsohle tsa tekheniki li finyella litekanyetso tse hlokahalang. Qetellong, liphaphatha tse bentšitsoeng li hloekisoa ka lisebelisoa tse khethehileng tsa ho hloekisa le metsi a ultrapure ho tlosa litšila tse holim'a metsi. Joale li omisitsoe ho sebelisoa khase ea nitrogen ea ultra-high purity le li-spin dryer, ho phethela ts'ebetso eohle ea tlhahiso.

Kamora lilemo tsa boiteko, tsoelo-pele e kholo e entsoe ts'ebetsong ea kristale e le 'ngoe ea SiC kahare ho China. Ka lapeng, 100 mm doped semi-insulating 4H-SiC single crystals e ntlafalitsoe ka katleho, 'me likristale tse le 'ngoe tsa 4H-SiC le 6H-SiC joale li ka hlahisoa ka lihlopha. Likhamphani tse kang TankeBlue le TYST li se li thehile likristale tse le 'ngoe tsa 150 mm SiC.

Mabapi le theknoloji ea SiC wafer processing, mekhatlo ea malapeng e kile ea hlahloba maemo a ts'ebetso le litsela tsa ho seha kristale, ho sila le ho bentša. Ba khona ho hlahisa disampole tseo ha e le hantle li finyellang litlhoko tsa ho etsoa ha lisebelisoa. Leha ho le joalo, ha ho bapisoa le litekanyetso tsa machaba, boleng ba ho sebetsa ka holim'a li-wafers tsa malapeng bo ntse bo saletse morao haholo. Ho na le lintlha tse 'maloa:

Likhopolo tsa machaba tsa SiC le theknoloji ea ts'ebetso li sirelelitsoe ka thata 'me ha li fumanehe habonolo.

Ho na le khaello ea lipatlisiso tsa theory le tšehetso bakeng sa ntlafatso ea ts'ebetso le ts'ebetso.

Litsenyehelo tsa ho reka thepa le likarolo tsa kantle ho naha li phahame.

Lipatlisiso tsa lehae mabapi le moralo oa lisebelisoa, ho nepahala ha ts'ebetso, le lisebelisoa li ntse li bontša likheo tse kholo ha li bapisoa le maemo a machaba.

Hajoale, lisebelisoa tse ngata tsa boleng bo holimo tse sebelisoang Chaena li romelloa kantle ho naha. Lisebelisoa tsa tlhahlobo le mekhoa le tsona li hloka ntlafatso e eketsehileng.

Ka nts'etsopele e tsoelang pele ea li-semiconductors tsa moloko oa boraro, bophara ba SiC single crystal substrates bo ntse bo eketseha, hammoho le litlhoko tse phahameng tsa boleng ba ho sebetsa ka holim'a metsi. Theknoloji ea ho sebetsana le Wafer e fetohile e 'ngoe ea mehato e thata ka ho fetisisa ka mor'a khōlo ea kristale e le' ngoe ea SiC.

Ho rarolla mathata a teng ha ho sebetsoa, ​​ho bohlokoa ho tsoela pele ho ithuta mekhoa e amehang ho seheng, ho sila, le ho bentša, le ho hlahloba mekhoa le litsela tse loketseng bakeng sa tlhahiso ea SiC wafer. Ka nako e ts'oanang, hoa hlokahala ho ithuta ho tsoa ho mahlale a tsoetseng pele a ts'ebetso ea machabeng le ho sebelisa mekhoa le lisebelisoa tsa morao-rao tsa machining le lisebelisoa ho hlahisa li-substrates tsa boleng bo holimo.

Ha boholo ba liphaephe bo ntse bo eketseha, bothata ba kholo ea kristale le ts'ebetso le bona boa phahama. Leha ho le joalo, ts'ebetso ea tlhahiso ea lisebelisoa tse tlase e ntlafala haholo, 'me litšenyehelo tsa yuniti li fokotsehile. Hajoale, barekisi ba liphaephe ba SiC lefatšeng ka bophara ba fana ka lihlahisoa ho tloha ho lisenthimithara tse 4 ho isa ho tse 6 ka bophara. Likhamphani tse etelletseng pele joalo ka Cree le II-VI li se li qalile ho rera ho nts'etsapele mela ea tlhahiso ea li-wafer tsa 8-inch SiC.