Boemo ba Hona Joale le Mekhoa ea Theknoloji ea ho Sebetsa ka SiC Wafer

Jwalo ka thepa ya substrate ya semiconductor ya moloko wa boraro,khabide ea silicon (SiC)Kristale e le 'ngoe e na le menyetla e mengata ea ts'ebeliso tlhahisong ea lisebelisoa tsa elektroniki tse nang le maqhubu a phahameng le tse matla a holimo. Theknoloji ea ts'ebetso ea SiC e bapala karolo ea bohlokoa tlhahisong ea thepa ea substrate ea boleng bo holimo. Sengoloa sena se hlahisa boemo ba hajoale ba lipatlisiso mabapi le mahlale a ts'ebetso ea SiC Chaena le linaheng tse ling, se sekaseka le ho bapisa mekhoa ea ho seha, ho sila le ho bentša, hammoho le mekhoa ea ho batalla ha wafer le ho ba thata ha bokaholimo. E boetse e totobatsa liphephetso tse teng ts'ebetsong ea wafer ea SiC le ho buisana ka litaelo tsa nts'etsopele ea nakong e tlang.

Carbide ea silicon (SiC)Li-wafer ke thepa ea bohlokoa ea motheo bakeng sa lisebelisoa tsa semiconductor tsa moloko oa boraro 'me li na le bohlokoa bo boholo le bokhoni ba' maraka masimong a kang li-microelectronics, li-electronics tsa motlakase, le mabone a semiconductor. Ka lebaka la boima bo phahameng haholo le botsitso ba lik'hemik'hale baLikristale tse le 'ngoe tsa SiC, mekhoa ea setso ea ho sebetsana le li-semiconductor ha e lokele ka botlalo bakeng sa ho sebetsa ha tsona. Leha lik'hamphani tse ngata tsa machaba li entse lipatlisiso tse pharaletseng mabapi le ts'ebetso e boima ea likristale tse le 'ngoe tsa SiC, mahlale a amehang a bolokoa e le lekunutu ka tieo.

Lilemong tsa morao tjena, Chaena e ekelitse boiteko ba ho ntshetsa pele thepa le disebediswa tsa kristale e le nngwe ya SiC. Leha ho le jwalo, kgatelopele ya theknoloji ya disebediswa tsa SiC naheng ena e thibetswe ke meedi ya ditheknoloji tsa ho sebetsana le disebediswa le boleng ba wafer. Ka hona, ho bohlokwa hore Chaena e ntlafatse bokgoni ba ho sebetsana le SiC ho ntlafatsa boleng ba di-substrate tsa kristale e le nngwe ya SiC le ho fihlella tshebediso ya tsona e sebetsang le tlhahiso ya bongata.

Mehato e meholo ea ts'ebetso e kenyelletsa: ho seha → ho sila ho hoholo → ho sila hantle → ho polisha ka mokhoa o sa lokelang (ho polisha ka mechine) → ho polisha hantle (ho polisha ka mechine ka lik'hemik'hale, CMP) → tlhahlobo.

Ho seha ha Likristale tse le 'Ngoe tsa SiC

Ts'ebetsong eaLikristale tse le 'ngoe tsa SiC, ho seha ke mohato oa pele le oa bohlokoa haholo. Phapang ea seqha sa wafer, ho kobeha, le botenya bohle (TTV) tse hlahang ts'ebetsong ea ho seha li khetholla boleng le katleho ea ts'ebetso e latelang ea ho sila le ho bentša.

Lisebelisoa tsa ho seha li ka aroloa ka sebopeho ho ea ka lisakha tsa bophara ba ka hare ba taemane (ID), lisakha tsa bophara ba ka ntle (OD), lisakha tsa band, le lisakha tsa terata. Lisakha tsa terata, ka lehlakoreng le leng, li ka aroloa ka mofuta oa tsona oa motsamao ho ea ka litsamaiso tsa terata tse potolohang le tse se nang moeli. Ho latela mokhoa oa ho seha oa ho seha, mekhoa ea ho seha sakha ea terata e ka aroloa ka mefuta e 'meli: ho seha terata e se nang mohala le ho seha terata ea taemane e sa senyeheng.

1.1 Mekhoa ea Seha ea Setso

Botebo ba ho seha ha lisakha tsa bophara ba kantle (OD) bo lekanyetsoa ke bophara ba lehare. Nakong ea ts'ebetso ea ho seha, lehare le sekamela ho thothomela le ho kheloha, e leng se fellang ka maemo a lerata a phahameng le ho se tiee hantle. Lisakha tsa bophara ba kahare (ID) li sebelisa li-abrasives tsa daemane selikalikoeng se ka hare sa lehare joalo ka moeli oa ho seha. Mahare ana a ka ba masesaane a 0.2 mm. Nakong ea ho seha, lehare la ID le potoloha ka lebelo le phahameng ha thepa e lokelang ho sehoa e tsamaea ka mahlaseli a letsatsi ho latela setsi sa lehare, e leng se etsang hore e sehe ka motsamao ona o amanang.

Lisakha tsa taemane li hloka ho emisoa khafetsa le ho khutlisoa morao, 'me lebelo la ho seha le tlase haholo—hangata ha le fete 2 m/s. Li boetse li na le mathata a ho senyeha ha mechini le litšenyehelo tse phahameng tsa tlhokomelo. Ka lebaka la bophara ba lehare la sakha, radius ea ho seha e ke ke ea ba nyane haholo, 'me ho seha ka likotoana tse ngata ha ho khonehe. Lisebelisoa tsena tsa setso tsa ho seha li lekanyelitsoe ke ho tiea ha motheo 'me li ke ke tsa etsa likotoana tse kobehileng kapa li na le mahlaseli a ho reteleha a lekanyelitsoeng. Li khona ho seha feela ka ho otloloha, li hlahisa li-kerf tse sephara, li na le sekhahla se tlase sa chai, 'me ka hona ha lia lokela ho seha.Likristale tsa SiC.

1.2 Ho itšeha ha terata e sa koaheloang ka terata e ngata mahala

Mokhoa oa ho seha terata o se nang mohala o sebelisang motsamao o potlakileng oa terata ho jara lerōle ka har'a kerf, e leng se nolofalletsang ho tlosoa ha thepa. Haholo-holo e sebelisa sebopeho se kopanyang 'me hajoale ke mokhoa o hōlileng tsebong le o sebelisoang haholo bakeng sa ho seha silicon e le 'ngoe ea kristale ka mokhoa o atlehang. Leha ho le joalo, ts'ebeliso ea eona ho seheng ha SiC ha ea ithutoa haholo.

Lisakha tsa terata tse khorofo tse sa lefelloeng li ka sebetsana le li-wafer tse nang le botenya bo ka tlase ho 300 μm. Li fana ka tahlehelo e tlase ea kerf, ha li bake ho qhetsoha, 'me li fella ka boleng bo botle ba bokaholimo. Leha ho le joalo, ka lebaka la mokhoa oa ho tlosa thepa—ho latela ho phutholoha le ho kobeha ha li-abrasives—bokaholimo ba wafer bo atisa ho ba le khatello e kholo e setseng, mapetso a manyane, le mekhahlelo e tebileng ea tšenyo. Sena se lebisa ho sotheng ha wafer, se etsa hore ho be thata ho laola ho nepahala ha boemo ba bokaholimo, 'me se eketsa mojaro mehatong e latelang ea ts'ebetso.

Tshebetso ya ho seha e susumetswa haholo ke lerōle; ho hlokahala ho boloka bohale ba di-abrasives le mahloriso a lerōle. Kalafo ya lerōle le ho le sebedisa hape ho bitsa tjhelete e ngata. Ha ho sehwa di-ingots tse kgolo, di-abrasives di thatafallwa ke ho kenella di-kerf tse tebileng le tse telele. Tlas'a boholo bo tshwanang ba dithollo tse kgopameng, tahlehelo ya lerōle e kgolo ho feta ya disakha tsa terata tse kgopameng.

1.3 Ho Sireletsa Lithapo Tse Ngata tsa Taemane tse sa Fetoheng ka ho sa Fetoheng

Disakha tsa terata ya taemane tse kgopameng hangata di etswa ka ho kenya dikarolwana tsa taemane hodima substrate ya terata ya tshepe ka mekgwa ya ho polata ka motlakase, ho sintering, kapa ho kopanya resin. Disakha tsa terata ya taemane tse kgopamisitsweng ka motlakase di fana ka melemo e kang di-kerf tse tshesane, boleng bo betere ba selae, bokgoni bo phahameng, tshilafatso e tlase, le bokgoni ba ho seha thepa e thata haholo.

Sakha ea terata ea taemane e kopantsoeng ka motlakase ke mokhoa o sebelisoang haholo bakeng sa ho seha SiC. Setšoantšo sa 1 (ha se bontšitsoe mona) se bontša ho batalla ha bokaholimo ba li-wafer tsa SiC tse sehiloeng ho sebelisoa mokhoa ona. Ha ho seha ho ntse ho tsoela pele, warppage ea wafer ea eketseha. Lebaka ke hobane sebaka sa ho kopana pakeng tsa terata le thepa sea eketseha ha terata e theohela tlaase, e leng se eketsang khanyetso le ho thothomela ha terata. Ha terata e fihla bophara bo boholo ba wafer, ho thothomela ho fihla sehlohlolong sa eona, e leng se fellang ka warppage e phahameng ka ho fetisisa.

Mehatong ea morao ea ho seha, ka lebaka la ho potlaka ha terata, ho sisinyeha ha lebelo le tsitsitseng, ho fokotseha ha lebelo, ho ema le ho khutlela morao, hammoho le mathata a ho tlosa lithōle ka sesebelisoa se pholileng, boleng ba bokaholimo ba wafer boa senyeha. Ho fetoha ha terata le ho feto-fetoha ha lebelo, hammoho le likaroloana tse kholo tsa daemane teratang, ke lisosa tse ka sehloohong tsa ho ngoatheha ha bokaholimo.

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 ikhethang 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.

Ho Fumana Tsela ea ho Lekanya Kristale le ho Sila ka Bophara ba Kantle: Pele ho sebetsoa, ​​ho lokela ho fumanoa hore na kristale e shebane le ingot ea SiC e joang. Ebe ingot e bōptjoa ka sebopeho sa cylindrical (seo hangata se bitsoang SiC puck) ka ho sila ka bophara ba ka ntle. Mohato ona o rala motheo oa ho seha le ho seha ka tsela e latelang.

Ho Seha ka Lithapo tse Ngata: Mokhoa ona o sebedisa dikarolwana tse kgopameng tse kopantsweng le dithapo tse sehang ho seha ingot e silindara. Leha ho le jwalo, o na le tahlehelo e kgolo ya kerf le mathata a ho se lekalekane ha bokahodimo.

Theknoloji ea ho Seha ka Laser: Laser e sebelisoa ho etsa lera le fetotsoeng ka har'a kristale, leo ho lona ho ka tlosoang likotoana tse tšesaane. Mokhoa ona o fokotsa tahlehelo ea thepa 'me o ntlafatsa katleho ea ts'ebetso, e leng se etsang hore e be tataiso e ncha e tšepisang bakeng sa ho seha ha SiC wafer.

Ntlafatso ea Ts'ebetso ea ho Seha

Ho Seha ka Lithapo tse Ngata tse sa Fetoheng: Hona joale ena ke theknoloji e tloaelehileng, e loketseng hantle litšobotsi tse phahameng tsa ho tiea ha SiC.

Theknoloji ea ho Hlahisa Motlakase (EDM) le ea ho Arohanya ka Mocheso: Mekhoa ena e fana ka litharollo tse fapaneng tse etselitsoeng litlhoko tse itseng.

Mokhoa oa ho polisha: Ho bohlokoa ho leka-lekanya sekhahla sa ho tlosoa ha thepa le tšenyo ea bokaholimo. Ho polisha ka mechine ea lik'hemik'hale (CMP) ho sebelisoa ho ntlafatsa ho tšoana ha bokaholimo.

Tlhokomelo ea Nako ea Sebele: Ho hlahisoa mahlale a tlhahlobo ea inthanete ho lekola ho se tsitse ha bokaholimo ka nako ea sebele.

Ho Seha ka Laser: Mokhoa ona o fokotsa tahlehelo ea kerf mme o khutsufatsa potoloho ea ts'ebetso, leha sebaka se amehileng ke mocheso e ntse e le phephetso.

Mahlale a Ts'ebetso a Kopantsoeng: Ho kopanya mekhoa ea mechini le ea lik'hemik'hale ho ntlafatsa katleho ea ts'ebetso.

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

Ha tlhahiso ea lisebelisoa tsa lapeng e ntse e potlaka, theknoloji ena e lebelletsoe ho ba tharollo e ka sehloohong bakeng sa ts'ebetso ea substrate ea SiC. Ka bophara bo ntseng bo eketseha ba thepa ea semiconductor, mekhoa ea setso ea ho seha e se e sa sebetse. Har'a likhetho tsa hajoale, theknoloji ea sakha ea terata ea taemane e pheta-phetoang e bonts'a menyetla e tšepisang ka ho fetisisa ea ts'ebeliso. Ho seha ka laser, joalo ka mokhoa o hlahang, ho fana ka melemo e meholo 'me ho lebelletsoe hore e tla ba mokhoa oa mantlha oa ho seha nakong e tlang.

2,Ho Sila ha Crystal e le 'Ngoe ea SiC

Jwalo ka moemeli wa di-semiconductor tsa moloko wa boraro, silicon carbide (SiC) e fana ka melemo e meholo ka lebaka la lekhalo la yona le leholo, tshimo ya motlakase e senyehang haholo, lebelo le phahameng la ho tjhesa dielektrone, le ho tsamaisa mocheso hantle. Dibopeho tsena di etsa hore SiC e be molemo haholo ditshebedisong tsa motlakase o phahameng (mohlala, ditikoloho tsa 1200V). Theknoloji ya ho sebetsana le di-substrate tsa SiC ke karolo ya motheo ya tlhahiso ya sesebediswa. Boleng ba bokahodimo le ho nepahala ha substrate di ama ka ho toba boleng ba lera la epitaxial le tshebetso ya sesebediswa sa ho qetela.

Morero o ka sehloohong oa ts'ebetso ea ho sila ke ho tlosa matšoao a sakha ea bokaholimo le likarolo tsa tšenyo tse bakoang nakong ea ho seha, le ho lokisa phetoho e bakoang ke ts'ebetso ea ho seha. Ka lebaka la ho thatafala ho hoholo ha SiC, ho sila ho hloka tšebeliso ea lintho tse thata tse kang boron carbide kapa daemane. Ho sila ho tloaelehileng hangata ho arotsoe ka ho sila ho hoholo le ho sila ho honyenyane.

2.1 Ho Sila ho Mahoashe le ho Hloekileng

Ho sila ho ka aroloa ka lihlopha ho latela boholo ba likaroloana tse khorofo:

Ho Sila ka Mahoashe: E sebedisa dintho tse kgolo tse hulang ka thata haholoholo ho tlosa matshwao a sakha le dikarolo tsa tshenyo tse bakilweng nakong ya ho seha, e leng se ntlafatsang bokgoni ba ho sebetsana le dintho.

Ho Sila Hantle: E sebedisa di-abrasives tse bobebe ho tlosa lera la tshenyo le setseng ka ho sila ho hoholo, ho fokotsa ho kgopama ha bokahodimo, le ho ntlafatsa boleng ba bokahodimo.

Bahlahisi ba bangata ba SiC ba malapeng ba sebelisa mekhoa e meholo ea tlhahiso. Mokhoa o tloaelehileng o kenyelletsa ho sila ka mahlakore a mabeli ho sebelisoa poleiti ea tšepe e entsoeng ka tšepe le slurry ea daemane e le 'ngoe e hlakileng. Ts'ebetso ena e tlosa ka katleho lera la tšenyo le setseng ka ho saga terata, e lokisa sebopeho sa wafer, 'me e fokotsa TTV (Total Thickness Variation), Bow, le Warp. Sekhahla sa ho tlosa thepa se tsitsitse, hangata se fihla ho 0.8–1.2 μm/min. Leha ho le joalo, bokaholimo ba wafer bo hlahang bo matte bo nang le ho teteana ho phahameng - hangata bo ka bang 50 nm - e leng se behang litlhoko tse phahameng mehatong e latelang ea ho bentša.

2.2 Ho Sila ka Lehlakore le le Leng

Ho sila ka lehlakore le le leng ho sebetsa lehlakore le le leng feela la wafer ka nako. Nakong ea ts'ebetso ena, wafer e kenngoa ka boka holim'a poleiti ea tšepe. Tlas'a khatello e sebelisoang, substrate e fetoha hanyane, 'me bokaholimo bo batalatsoa. ​​Kamora ho sila, bokaholimo bo ka tlase boa batalatsoa. ​​Ha khatello e tlosoa, bokaholimo bo ka holimo bo atisa ho khutlela sebopehong sa bona sa pele, e leng se amang bokaholimo bo seng bo ntse bo le fatše - bo bakang mahlakore ka bobeli ho kobeha le ho senyeha ka ho ba bataletseng.

Ho feta moo, poleiti ea ho sila e ka kobeha ka nako e khutšoanyane, e leng se etsang hore wafer e be e kobehileng. Ho boloka poleiti e bataletse, ho hlokahala ho e tlama khafetsa. Ka lebaka la bokhoni bo tlase le ho se batalle hantle ha wafer, ho sila ka lehlakore le le leng ha hoa lokela tlhahiso ea bongata.

Ka tlwaelo, mabili a silang a #8000 a sebediswa bakeng sa ho sila hantle. Japane, tshebetso ena e se e hodile mme e bile e sebedisa mabili a silang a #30000. Sena se dumella ho ba makgwakgwa ha bokahodimo ba di-wafer tse sebeditsweng ho fihla ka tlase ho 2 nm, e leng se etsang hore di-wafer di lokele CMP ya ho qetela (Chemical Mechanical Polishing) ntle le ts'ebetso e eketsehileng.

2.3 Theknoloji ea ho Fokotsa Mahlakore a le Mong

Theknoloji ea ho Sila ka Lehlakore le le Leng la Taemane ke mokhoa o mocha oa ho sila ka lehlakore le le leng. Joalokaha ho bontšitsoe ho Setšoantšo sa 5 (ha se bontšitsoe mona), mokhoa ona o sebelisa poleiti ea ho sila e kopantsoeng le taemane. Wafer e tsitsitsoe ka ho kenngoa ha vacuum, ha wafer le lebili la ho sila la taemane li potoloha ka nako e le 'ngoe. Lebili la ho sila le theohela tlaase butle-butle ho fokotsa wafer ho ea botenya bo reretsoeng. Kamora hore lehlakore le leng le phethoe, wafer e fetoloa ho sebetsa lehlakore le leng.

Kamora ho sesa, wafer ea 100 mm e ka finyella:

Seqha < 5 μm

TTV < 2 μm

Ho se tsitse ha bokaholimo < 1 nm

Mokhoa ona oa ho sebetsana le wafer e le 'ngoe o fana ka botsitso bo phahameng, botsitso bo botle, le sekhahla se phahameng sa ho tlosa thepa. Ha ho bapisoa le ho sila ka mahlakore a mabeli ho tloaelehileng, mokhoa ona o ntlafatsa katleho ea ho sila ka ho feta 50%.

2.4 Ho Sila ka Mahlakore a Mabeli

Ho sila ka mahlakore a mabedi ho sebedisa poleiti ya ho sila e ka hodimo le e ka tlase ho sila mahlakore ka bobedi a substrate ka nako e le nngwe, ho netefatsa boleng bo botle ba bokahodimo mahlakoreng ka bobedi.

Nakong ea ts'ebetso, lipoleiti tsa ho sila li qala ka ho sebelisa khatello lintlheng tse phahameng ka ho fetisisa tsa mosebetsi, e leng se bakang ho fetoha le ho tlosoa ha thepa butle-butle lintlheng tseo. Ha matheba a phahameng a ntse a batalatsoa, ​​khatello holim'a substrate butle-butle e ba e tšoanang haholoanyane, e leng se fellang ka ho fetoha ho tsitsitseng holim'a bokaholimo bohle. Sena se lumella libaka tse ka holimo le tse ka tlase hore li siloe ka ho lekana. Hang ha ho sila ho phethetsoe 'me khatello e lokolloa, karolo e 'ngoe le e 'ngoe ea substrate e hlaphoheloa ka ho lekana ka lebaka la khatello e lekanang eo e bileng le eona. Sena se lebisa ho sotheheng ho fokolang le ho ba bataletseng hantle.

Ho se tsitse ha bokaholimo ba wafer ka mora ho sila ho itshetlehile ka boholo ba dikarolwana tse kgohlang—dikarolwana tse nyane di hlahisa bokaholimo bo boreledi. Ha o sebedisa di-abrasives tsa 5 μm bakeng sa ho sila ka mahlakore a mabedi, ho se tsitse ha wafer le phapang ya botenya di ka laolwa ka hare ho 5 μm. Ditekanyo tsa Atomic Force Microscopy (AFM) di bontsha ho se tsitse ha bokaholimo (Rq) ba hoo e ka bang 100 nm, ka dikoti tsa ho sila tse tebileng ho fihla ho 380 nm le matshwao a bonahalang a mola a bakwang ke ketso ya ho se tsitse.

Mokhoa o tsoetseng pele haholoanyane o kenyelletsa ho sila ka mahlakore a mabeli ho sebelisoa li-polyurethane foam pad tse kopantsoeng le polycrystalline daemane slurry. Ts'ebetso ena e hlahisa li-wafer tse nang le bokaholimo bo tlase haholo, tse fihlelang Ra < 3 nm, e leng molemo haholo bakeng sa ho bentša ha li-substrate tsa SiC hamorao.

Leha ho le jwalo, ho ngoapa bokahodimo e ntse e le bothata bo sa rarollwang. Ho feta moo, taemane ya polycrystalline e sebediswang tshebetsong ena e hlahiswa ka ho kopanya dintho ka ho phatloha, e leng ntho e thata ka botekgeniki, e hlahisa bongata bo tlase, mme e bitsa tjhelete e ngata haholo.

Ho bentša ha Likristale tse le 'Ngoe tsa SiC

Ho fihlela bokaholimo bo bentšitsoeng ba boleng bo holimo holim'a li-wafer tsa silicon carbide (SiC), ho bentša ho tlameha ho tlosa ka botlalo likoti tsa ho sila le li-undulating tsa bokaholimo ba nanometer. Sepheo ke ho hlahisa bokaholimo bo boreleli, bo se nang sekoli bo se nang tšilafalo kapa ho senyeha, ho se na tšenyo ea bokaholimo, le ho se be le khatello ea bokaholimo bo setseng.

3.1 Ho polisha ka mechini le CMP ea li-wafer tsa SiC

Kamora kholo ea ingot ea kristale e le 'ngoe ea SiC, liphoso tsa bokaholimo li thibela hore e se sebelisoe ka kotloloho bakeng sa kholo ea epitaxial. Ka hona, ho hlokahala ts'ebetso e eketsehileng. Ingot e bōptjoa pele ka mokhoa o tloaelehileng oa cylindrical ka ho e chitja, ebe e sehoa ka li-wafer ka ho sebelisa terata e sehiloeng, e lateloe ke netefatso ea tataiso ea kristale. Ho polisha ke mohato oa bohlokoa oa ho ntlafatsa boleng ba wafer, ho sebetsana le tšenyo e ka bang teng bokaholimong e bakoang ke liphoso tsa kholo ea kristale le mehato ea pele ea ts'ebetso.

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

Ho bentsha ka mechine: Ho bonolo empa ho siya maqeba; ho loketse ho bentsha ka ho qala.

Ho polisha ka Mekaniki ya Khemikhale (CMP): E tlosa mengwapo ka ho ebola ka dikhemikhale; e loketse ho polisha ka nepo.

Ho hlaba ha haedrojene: Ho hloka disebediswa tse rarahaneng, tse sebediswang haholo ditshebetsong tsa HTCVD.

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

Ho bentsha ka mechine feela ho atisa ho baka maqeba, ha ho bentsha ka lik'hemik'hale feela ho ka lebisa ho se lekane ha ho bentsha. CMP e kopanya melemo ka bobeli mme e fana ka tharollo e sebetsang hantle le e theko e tlase.

Molao-motheo oa Ts'ebetso oa CMP

CMP e sebetsa ka ho potoloha wafer tlas'a khatello e behiloeng khahlanong le pad e potolohang ea ho bentša. Motsamao ona o amanang, o kopantsoeng le ho taboha ha mechini ho tsoa ho li-abrasives tse boholo ba nano ka har'a lerōle le ts'ebetso ea lik'hemik'hale ea li-reactor tse arabelang, o fihlella planarization ea bokaholimo.

Lisebelisoa tsa bohlokoa tse sebelisitsoeng:

Seretse se benyang: Se na le dintho tse senyang le di-reagent tsa dikhemikhale.

Pedi e benyang: E ​​senyeha nakong ea tšebeliso, e fokotsa boholo ba masoba le katleho ea ho tsamaisa lerōle. Ho hlokahala ho apara ka mokhoa o tloaelehileng, hangata ho sebelisoa daemane dresser, ho tsosolosa ho se tsitse.

Mokhoa o Tloaelehileng oa CMP

E khorofolang: 0.5 μm daemane e bolila

Ho se tsitse ha bokaholimo ba sepheo: ~0.7 nm

Ho bentša Mechine ea Lik'hemik'hale:

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

Khatello: 200 g/cm²

Lebelo la poleiti: 50 rpm

Lebelo la sehokelo sa letsopa: 38 rpm

Sebopeho sa seretse:

SiO₂ (30 wt%, pH = 10.15)

0–70 wt% H₂O₂ (30 wt%, sehlopha sa reagent)

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

Sekhahla sa phallo ea lerōle: 3 L/min, e potolohang hape

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

Mathata a Tekheniki ho Polishing ea Mechini

SiC, e le 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 libaka tse feteletseng, tse kang mocheso o phahameng, maqhubu a phahameng, matla a phahameng le ho hanyetsa mahlaseli a kotsi. Leha ho le joalo, tlhaho ea eona e thata le e robehang habonolo e hlahisa liphephetso tse kholo bakeng sa ho sila le ho bentša.

Jwalo ka bahlahisi ba etellang pele lefatsheng ka bophara ba fetohang ho tloha ho di-wafer tsa di-inch tse 6 ho ya ho tse 8, mathata a kang ho petsoha le tshenyo ya di-wafer nakong ya tshebetso a se a hlahella haholo, a ama chai haholo. Ho sebetsana le diphephetso tsa tekheniki tsa di-substrate tsa SiC tsa di-inch tse 8 jwale ke tekanyetso ya bohlokwa bakeng sa kgatelopele ya indasteri.

Mehleng ea lisenthimithara tse 8, ts'ebetso ea SiC wafer e tobane le liphephetso tse ngata:

Ho lekanya wafer hoa hlokahala ho eketsa tlhahiso ea chip ka sehlopha, ho fokotsa tahlehelo ea moeli, le ho fokotsa litšenyehelo tsa tlhahiso—haholo-holo ka lebaka la tlhoko e ntseng e eketseha ea lits'ebetso tsa likoloi tsa motlakase.

Leha kgolo ya dikristale tse le nngwe tsa SiC tse 8-inch e se e hodile, ditshebetso tsa morao-rao tse kang ho sila le ho bentsha di ntse di tobane le mathata, e leng se fellang ka chai e tlase (40-50%) feela.

Li-wafer tse kholo li na le kabo e rarahaneng ea khatello, e leng se eketsang bothata ba ho laola khatello ea ho bentša le ho tsitsa ha tlhahiso.

Leha botenya ba di-wafer tsa di-inch tse 8 bo atamela ho ba di-wafer tsa di-inch tse 6, di kotsing ya ho senyeha ha di ntse di sebetswa ka lebaka la kgatello le ho sotha.

Ho fokotsa khatello ea maikutlo e amanang le ho seha, ho warpage le ho petsoha, ho seha ka laser ho ntse ho sebelisoa ka ho eketsehileng.

Li-laser tse bolelele ba maqhubu a malelele li baka tšenyo ea mocheso.

Li-laser tsa bolelele bo bokhutšoanyane li hlahisa lithōle tse boima 'me li tebisa lera la tšenyo, e leng se eketsang ho rarahana ha ho bentša.

Mosebetsi oa ho Sebetsa oa ho Sebetsa ka Mechini bakeng sa SiC

Phallo e akaretsang ea ts'ebetso e kenyelletsa:

Ho seha ka tataiso

Ho sila ho hoholo

Ho sila hantle

Ho bentša ka mechine

Ho Hloekisa Mekaniki ea Lik'hemik'hale (CMP) e le mohato oa ho qetela

Khetho ea mokhoa oa CMP, moralo oa tsela ea ts'ebetso, le ntlafatso ea liparamente li bohlokoa haholo. Tlhahisong ea li-semiconductor, CMP ke mohato o khethollang bakeng sa ho hlahisa li-wafer tsa SiC tse nang le libaka tse boreleli haholo, tse se nang sekoli, le tse se nang tšenyo, tse bohlokoa bakeng sa kholo ea epitaxial ea boleng bo holimo.

(a) Tlosa ingot ea SiC ho tsoa seboping sa mollo;

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

(c) Fumana tlhophiso ea kristale u sebelisa li-flat kapa li-notches tsa alignment;

(d) Seha ingot hore e be di-wafer tse tshesane o sebedisa ho seha ka terata tse ngata;

(e) Finyella boreledi ba bokaholimo bo kang ba seipone ka mehato ea ho sila le ho bentša.

Kamora ho qeta letoto la mehato ea ts'ebetso, lehlakore le ka ntle la wafer ea SiC hangata le ba bohale, e leng se eketsang kotsi ea ho qhekelloa nakong ea ho sebetsana kapa ho sebelisoa. Ho qoba ho fokola ho joalo, ho hlokahala ho sila lehlakore.

Ntle le mekhoa ea setso ea ho seha, mokhoa o mocha oa ho lokisa li-wafer tsa SiC o kenyelletsa theknoloji ea ho kopanya. Mokhoa ona o nolofalletsa tlhahiso ea li-wafer ka ho kopanya lera le lesesaane la kristale e le 'ngoe ea SiC le substrate e fapaneng (substrate e tšehetsang).

Setšoantšo sa 3 se bontša phallo ea ts'ebetso:

Taba ea pele, lera la delamination le thehoa botebong bo itseng holim'a kristale e le 'ngoe ea SiC ka ho kenngoa ha hydrogen ion kapa mekhoa e ts'oanang. Kristale e le 'ngoe ea SiC e sebetsitsoeng e tlamahanngoa le substrate e bataletseng e tšehetsang 'me e beoa tlas'a khatello le mocheso. Sena se lumella phetisetso le karohano e atlehileng ea lera la kristale e le 'ngoe ea SiC ho substrate e tšehetsang.

Lera la SiC le arohaneng le feta kalafong ya bokaholimo ho fihlela ho batalla ho hlokahalang mme le ka sebediswa hape ditshebetsong tse latelang tsa ho kopanya. Ha ho bapiswa le ho seha dikristale tsa SiC ka setso, mokgwa ona o fokotsa tlhoko ya thepa e turang. Le hoja diphephetso tsa botekgeniki di ntse di le teng, dipatlisiso le ntshetsopele di ntse di tswela pele ka mafolofolo ho nolofalletsa tlhahiso ya wafer e theko e tlase.

Ka lebaka la ho thatafala ho hoholo le botsitso ba lik'hemik'hale ba SiC—e leng se etsang hore e hanele liketso mochesong oa kamore—ho hlokahala ho bentša ka mechine ho tlosa masoba a masesaane a ho sila, ho fokotsa tšenyo ea bokaholimo, ho felisa maqeba, masoba le liphoso tsa makhapetla a lamunu, ho fokotsa ho khopama ha bokaholimo, ho ntlafatsa ho ba bataletseng le ho ntlafatsa boleng ba bokaholimo.

Ho fihlela bokaholimo bo bentšitsoeng ba boleng bo holimo, ho hlokahala:

Lokisa mefuta e khorofo,

Fokotsa boholo ba likaroloana,

Ntlafatsa liparamente tsa ts'ebetso,

Khetha thepa ea ho bentša le li-pad tse thata ka ho lekaneng.

Setšoantšo sa 7 se bontša hore ho bentša mahlakore a mabeli ka li-abrasives tsa 1 μm ho ka laola phapang ea ho ba bataletse le botenya ka hare ho 10 μm, 'me ha fokotsa ho ba thata ha bokaholimo ho fihla ho hoo e ka bang 0.25 nm.

3.2 Ho Sebedisa Mechine ea Lik'hemik'hale (CMP)

Ho Polisha ha Mechanical ea Lik'hemik'hale (CMP) ho kopanya ho taboha ha likaroloana tse ntle haholo le ho shapuoa ha lik'hemik'hale ho etsa bokaholimo bo boreleli, bo planar holim'a thepa e ntseng e sebetsoa. ​​Molao-motheo oa motheo ke:

Ho hlaha karabelo ea lik'hemik'hale pakeng tsa seretse se benyang le bokaholimo ba wafer, e leng se etsang lera le bonolo.

Khohlano pakeng tsa dikarolwana tse kgopameng le lera le bonolo e tlosa thepa.

Melemo ea CMP:

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

E fihlella moralo oa lefats'e le oa lehae,

E hlahisa libaka tse bataletseng haholo le tse sa hlakang haholo,

Ha e siee tshenyo efe kapa efe hodima bokaholimo kapa ka tlase ho bokaholimo.

Ka botlalo:

Wafer e tsamaea ha e bapisoa le pad ea ho bentša tlas'a khatello.

Li-abrasives tse nang le tekanyo ea nanometer (mohlala, SiO₂) tse ka har'a lerōle li nka karolo ho beoleng, ho fokolisa maqhama a covalent a Si-C le ho ntlafatsa ho tlosoa ha thepa.

Mefuta ea Mekhoa ea CMP:

Ho Hloekisa ka ho Hloekisa ka ho sa Feleng: Di-abrasives (mohlala, SiO₂) di leketlile ka hara lerōle. Ho tloswa ha thepa ho etsahala ka ho hohlana ha mmele o meraro (wafer–pad–abrasive). Boholo ba ho hohlana (hangata 60–200 nm), pH, le mocheso di lokela ho laolwa ka nepo ho ntlafatsa ho lekana.

Ho Hloekisa ho sa Fetoheng ha ho Hloekisa: Li-abrasives li kenngoa ka har'a pad ea ho hlentša ho thibela ho kopana ha lintho—li loketse ts'ebetso e nepahetseng haholo.

Tlhoekiso ea Kamora ho Sebelisa:

Li-wafer tse bentšitsoeng lia feta:

Ho hlwekisa ka dikhemikhale (ho kenyeletswa le ho tlosa metsi a DI le masalla a lerōle),

Ho hlatsoa ka metsi a DI, le

Ho omisa naetrojene e chesang

ho fokotsa ditshila tse ka hodima metsi.

Boleng ba Bokaholimo le Tshebetso

Ho se tsitse ha bokaholimo ho ka fokotsoa ho Ra < 0.3 nm, ho fihlela litlhoko tsa semiconductor epitaxy.

Ho Lokisa Lefatše ka Bophara: Motsoako oa ho nolofatsa lik'hemik'hale le ho tlosa ka mechine o fokotsa ho ngoapa le ho se lekane ha ho taboha, o etsa hantle ho feta mekhoa e hloekileng ea mechine kapa ea lik'hemik'hale.

Bokgoni bo Phahameng: E ​​loketse thepa e thata le e robehang habonolo jwalo ka SiC, ka sekgahla sa ho tlosa thepa se fetang 200 nm/h.

Mekhoa e Meng e Hlahang ea ho Sebetsa ka Bohloeki

Ntle le CMP, mekhoa e meng e sisintsweng, ho kenyeletsoa:

Ho bentša ka motlakase, ho bentša kapa ho hlaba ka thuso ea Catalyst, le

Ho bentša lik'hemik'hale tse tharo.

Leha ho le jwalo, mekgwa ena e ntse e le mokgahlelong wa dipatlisiso mme e ntlafetse butle ka lebaka la thepa ya SiC e thata.

Qetellong, ts'ebetso ea SiC ke ts'ebetso e butle-butle ea ho fokotsa ho warpage le ho se tsitse ho ntlafatsa boleng ba bokaholimo, moo ho se tsitse le taolo ea ho se tsitse e leng tsa bohlokoa ho pholletsa le mohato o mong le o mong.

Theknoloji ea ho E sebetsana

Nakong ea mohato oa ho sila oafer, seretse sa taemane se nang le boholo bo fapaneng ba likaroloana se sebelisoa ho sila wafer ho fihlela e bataletse ebile e le bohlasoa bo hlokahalang. Sena se lateloa ke ho polishing, ho sebelisoa mekhoa ea mechine le ea lik'hemik'hale ea ho polishing ea mechine (CMP) ho hlahisa li-wafer tse silafalitsoeng tsa silicon carbide (SiC) tse se nang tšenyo.

Kamora ho bents'a, li-wafer tsa SiC li hlahlojoa ka hloko ka ho sebelisa lisebelisoa tse kang li-microscope tsa mahlo le li-diffractometer tsa X-ray ho netefatsa hore liparamente tsohle tsa tekheniki li fihlela maemo a hlokahalang. Qetellong, li-wafer tse bents'itsoeng li hloekisoa ho sebelisoa lisebelisoa tse khethehileng tsa ho hloekisa le metsi a hloekileng haholo ho tlosa litšila tse holim'a metsi. Ebe li omisoa ho sebelisoa khase ea naetrojene e hloekileng haholo le li-spin dryer, ho phethela ts'ebetso eohle ea tlhahiso.

Kamora dilemo tsa boiteko, ho se ho entswe kgatelopele e kgolo tshebetsong ya kristale e le nngwe ya SiC ka hara Chaena. Ka hara naha, dikristale tse le nngwe tsa 4H-SiC tse nang le semi-insulating tse 100 mm di ntsheditswe pele ka katleho, mme dikristale tse le nngwe tsa mofuta wa n 4H-SiC le 6H-SiC jwale di ka hlahiswa ka dihlopha. Dikhamphani tse kang TankeBlue le TYST di se di ntsheditse pele dikristale tse le nngwe tsa SiC tse 150 mm.

Mabapi le theknoloji ea ho sebetsana le li-wafer tsa SiC, mekhatlo ea lehae e se e hlahlobile maemo a ts'ebetso le litsela tsa ho seha, ho sila le ho bentša kristale. Li khona ho hlahisa lisampole tse fihlelang litlhoko tsa tlhahiso ea lisebelisoa. Leha ho le joalo, ha li bapisoa le maemo a machaba, boleng ba ts'ebetso ea bokaholimo ba li-wafer tsa lapeng bo ntse bo saletse morao haholo. Ho na le mathata a 'maloa:

Likhopolo-taba tsa machaba tsa SiC le mahlale a ts'ebetso li sirelelitsoe ka thata 'me ha li fumanehe habonolo.

Ho na le khaello ea lipatlisiso tsa khopolo-taba le tšehetso bakeng sa ntlafatso le ntlafatso ea ts'ebetso.

Litšenyehelo tsa ho reka lisebelisoa le likarolo tsa kantle ho naha li holimo.

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

Hona jwale, boholo ba disebediswa tse nepahetseng haholo tse sebediswang Chaena di kenngwa kantle ho naha. Disebediswa tsa teko le mekgwa le tsona di hloka ntlafatso e eketsehileng.

Ka ntshetsopele e tswelang pele ya di-semiconductor tsa moloko wa boraro, bophara ba di-substrate tsa kristale e le nngwe ya SiC bo ntse bo eketseha butle-butle, hammoho le ditlhoko tse hodimo bakeng sa boleng ba ho sebetsana le bokahodimo. Theknoloji ya ho sebetsana le wafer e se e le e nngwe ya mehato e thata ka ho fetisisa ya botekgeniki kamora kgolo ya kristale e le nngwe ya SiC.

Ho sebetsana le diphephetso tse teng tsa ho sebetsana le disebediswa, ho bohlokwa ho ithuta ka ho eketsehileng mekgwa e amehang ho seheng, ho sileng le ho bentsha, le ho hlahloba mekgwa le ditsela tse loketseng tsa tshebetso bakeng sa tlhahiso ya SiC wafer. Ka nako e ts'oanang, ho hlokahala ho ithuta ho tswa mahlaleng a tswetseng pele a ho sebetsana le disebediswa tsa machining a matjhabeng le ho amohela mekgwa ya ho sebetsa le disebediswa tsa machining tse nepahetseng haholo ho hlahisa di-substrate tsa boleng bo hodimo.

Ha boholo ba wafer bo ntse bo eketseha, bothata ba kgolo le ts'ebetso ea kristale le bona boa eketseha. Leha ho le joalo, bokhoni ba tlhahiso ea lisebelisoa tse theohelang boa ntlafala haholo, 'me litšenyehelo tsa yuniti lia fokotseha. Hona joale, bafepedi ba ka sehloohong ba wafer ba SiC lefatšeng ka bophara ba fana ka lihlahisoa tse bophara ba lisenthimithara tse 4 ho isa ho lisenthimithara tse 6. Likhamphani tse etellang pele joalo ka Cree le II-VI li se li qalile ho rera nts'etsopele ea mela ea tlhahiso ea wafer ea lisenthimithara tse 8.