ʻO ke kūlana o kēia manawa a me nā ʻano o ka ʻenehana hoʻoponopono ʻana i ka Wafer SiC

E like me ke kolu o ka hanauna semiconductor substrate mea,kalapona kalapona (SiC)Loaʻa i ka kristal hoʻokahi nā manaʻo noi ākea i ka hana ʻana i nā mea uila uila kiʻekiʻe a me ka mana kiʻekiʻe. He hana koʻikoʻi ka ʻenehana hana ʻana o SiC i ka hana ʻana i nā mea substrate kiʻekiʻe. Hōʻike kēia ʻatikala i ke kūlana o ka noiʻi ʻana i nā ʻenehana hoʻoponopono SiC ma Kina a ma waho, ka nānā ʻana a me ka hoʻohālikelike ʻana i nā ʻano hana o ka ʻokiʻoki, wili, a me nā kaʻina polishing, a me nā ʻano o ka wafer flatness a me ka ʻili o ka ʻili. Hōʻike pū ʻia i nā luʻi e kū nei i ka hoʻoili ʻana i ka wafer SiC a kūkākūkā i nā kuhikuhi hoʻomohala e hiki mai ana.

Silika kalapona (SiC)ʻO nā wafers nā mea kumu kumu koʻikoʻi no nā mea hana semiconductor ʻekolu o ka hanauna a paʻa i ka mea nui a me ka mākeke i nā kula e like me microelectronics, power electronics, a me nā kukui semiconductor. Ma muli o ka paakiki kiʻekiʻe loa a me ka paʻa kemika oSiC hoʻokahi kristal, ʻaʻole kūpono loa nā ʻano hana semiconductor maʻamau no kā lākou mīkini. ʻOiai he nui nā hui honua i hana i ka noiʻi nui e pili ana i ka hana ʻenehana koi ʻana i nā kristal hoʻokahi SiC, mālama ʻia nā ʻenehana kūpono.

I kēia mau makahiki i hala iho nei, ua hoʻonui ʻo Kina i ka hoʻoikaika ʻana i ka hoʻomohala ʻana i nā lako aniani a me nā mea hana SiC. Eia nō naʻe, ʻo ka holomua o ka ʻenehana ʻenehana SiC i ka ʻāina i kēia manawa ke kāohi ʻia e nā palena i ka ʻenehana hana a me ka maikaʻi o ka wafer. No laila, he mea nui ia no Kina e hoʻomaikaʻi i ka hiki ke hoʻoponopono SiC e hoʻomaikaʻi i ka maikaʻi o nā substrates crystal single SiC a hoʻokō i kā lākou noi kūpono a me ka hana nui.

ʻO nā ʻanuʻu hana nui e like me: ʻoki → wili liʻiliʻi → wili maikaʻi → polishing rough (mechanical polishing) → polishing maikaʻi (chemical mechanical polishing, CMP) → inspection.

ʻOki ʻana o nā Crystal Single SiC

I ka hana ana oSiC hoʻokahi kristal, ʻo ka ʻoki ʻana ka hana mua a koʻikoʻi loa. ʻO ke kakaka o ka wafer, warp, a me ka hoʻololi ʻana i ka mānoanoa holoʻokoʻa (TTV) ma muli o ke kaʻina ʻoki e hoʻoholo ai i ka maikaʻi a me ka pono o nā hana wili a me ka polishing ma hope.

Hiki ke hoʻokaʻawale ʻia nā mea hana ʻoki ma ke ʻano i nā ʻili daimana i loko (ID), ʻili o waho (OD), ʻili band, a me nā ʻili uea. Hiki ke hoʻokaʻawale ʻia nā ʻene uea e ko lākou ʻano neʻe i loko o nā ʻōnaehana uea pānaʻi a me ka loop loop (hopena ʻole). Ma muli o ke ʻano o ka ʻoki ʻana o ka mea abrasive, hiki ke hoʻokaʻawale ʻia nā ʻenehana ʻoki wili i ʻelua mau ʻano: manuahi abrasive uea ʻili a paʻa abrasive daimana wili wili.

1.1 Nā ʻano ʻoki kuʻuna

Ua kaupalena ʻia ka hohonu o ka ʻoki ʻana o ke anawaena o waho (OD) e ke anawaena o ka maka. I ka wā o ka ʻoki ʻana, ua maʻalahi ka maka i ka haʻalulu a me ka hoʻokaʻawale ʻana, e hopena i nā pae leo kiʻekiʻe a me ka rigidity maikaʻi ʻole. Hoʻohana ka ʻili i loko (ID) i nā mea abrasive daimana ma ka pōʻai o loko o ka maka e like me ka ʻoki ʻoki. Hiki i kēia mau lau ke lahilahi e like me ka 0.2 mm. I ka wā o ka ʻoki ʻana, kaʻi ka ʻili ID i ka wikiwiki nui aʻo ka mea e ʻoki ʻia e neʻe radial e pili ana i ke kikowaena o ka maka, e hoʻokō ai i ka ʻoki ʻana ma o kēia neʻe pili.

Pono ka ʻoki ʻana a me ka hoʻihoʻi pinepine ʻana o ka pahu daimana, a haʻahaʻa loa ka wikiwiki o ka ʻoki ʻana—ʻaʻole maʻamau ma mua o 2 m/s. Hoʻopilikia pū lākou i ka lole mīkini koʻikoʻi a me nā kumukūʻai mālama kiʻekiʻe. Ma muli o ka laulā o ka ʻili maka, ʻaʻole hiki ke liʻiliʻi loa ka ʻoki ʻoki, a ʻaʻole hiki ke ʻoki ʻia i nā ʻāpana he nui. Ua kaupalena ʻia kēia mau mea ʻili kuʻuna e ka ʻoʻoleʻa o ke kumu a ʻaʻole hiki ke ʻoki ʻoki ʻia a i ʻole i kaupalena ʻia ka radii huli. Hiki iā lākou ke ʻoki pololei, hana i nā kerf ākea, haʻahaʻa haʻahaʻa, a no laila ʻaʻole kūpono no ka ʻoki ʻana.ʻO nā kristal SiC.

1.2 Oki Uea Abrasive manuahi e oki ana

Hoʻohana ʻia ka ʻenehana ʻoki ʻana i ka uea abrasive manuahi i ka neʻe wikiwiki ʻana o ka uea e lawe i ka slurry i loko o ke kerf, e hiki ai ke wehe i nā mea. Hoʻohana mua ʻo ia i kahi hoʻolālā pānaʻi a i kēia manawa he ala ʻoi a hoʻohana nui ʻia no ka ʻoki ʻana i nā wafer multi-wafer maikaʻi o ka silika kalakala hoʻokahi. Eia naʻe, ʻaʻole i aʻo nui ʻia kāna noi ʻana i ka ʻokiʻoki SiC.

Hiki i nā ʻili uea abrasive manuahi ke hana i nā wafers me ka mānoanoa ma lalo o 300 μm. Hāʻawi lākou i ka poho kerf haʻahaʻa, ʻaʻohe kumu o ka ʻoki ʻana, a hopena i ka maikaʻi o ka ʻili. Eia nō naʻe, ma muli o ke ʻano o ka hoʻoneʻe ʻana i nā mea waiwai—ma muli o ka ʻōwili a me ka indentation o nā abrasives—ʻo ka ʻili wafer ka mea e hoʻomohala nui i ke koʻikoʻi koena, microcracks, a me nā papa pōʻino hohonu. Ke alakaʻi nei kēia i ka wafer warping, paʻakikī ke kāohi i ka pololei o ka ʻaoʻao o ka ʻili, a hoʻonui i ka ukana ma nā ʻanuʻu hana ma hope.

Hoʻopili nui ʻia ka hana ʻoki e ka slurry; pono e malama i ka oi o ka abrasives a me ka manao o ka slurry. He kumu kūʻai ka mālama ʻana i ka slurry a me ka hana hou ʻana. I ka ʻoki ʻana i nā ingots nui, paʻakikī nā abrasives e komo i nā kerf hohonu a lōʻihi. Ma lalo o ka nui o ka palaoa abrasive, ʻoi aku ka nui o ka nalowale o ke kerf ma mua o ka ʻike uea paʻa-abrasive.

1.3 Pa'a Abrasive Diamond Uea Ike Nui-Uea Oki

Hana ʻia nā ʻili daimana abrasive paʻa ma ka hoʻokomo ʻana i nā ʻāpana daimana ma luna o kahi substrate uea kila ma o ka electroplating, sintering, a i ʻole ke ʻano hoʻopaʻa resin. Hāʻawi nā wili daimana electroplated i nā mea maikaʻi e like me nā kerf haiki, ʻoi aku ka maikaʻi o ka ʻāpana, ʻoi aku ka maikaʻi, ka haʻahaʻa haʻahaʻa, a me ka hiki ke ʻoki i nā mea paʻakikī kiʻekiʻe.

ʻO ka wili daimana electroplated reciprocating i kēia manawa ke ʻano hoʻohana nui loa no ka ʻoki ʻana iā SiC. Hōʻike ka Kiʻi 1 (ʻaʻole i hōʻike ʻia ma aneʻi) i ka palahalaha o ka ʻili o nā wafers SiC i ʻoki ʻia me kēia ʻenehana. Ke hele nei ka ʻoki ʻana, piʻi ka wafer warpage. ʻO kēia ke kumu o ka piʻi ʻana o ka wahi pili ma waena o ka uea a me ka mea i ka neʻe ʻana o ka uea i lalo, e hoʻonui ana i ke kū'ē a me ka haʻalulu uea. Ke hiki ka uea i ke anawaena kiʻekiʻe o ka wafer, aia ka haʻalulu i kona piko, e hopena i ka warpage kiʻekiʻe.

I nā ʻāpana hope o ka ʻoki ʻana, ma muli o ka wikiwiki o ka uea, ka neʻe ʻana o ka wikiwiki, ka deceleration, ka hoʻokuʻu ʻana, a me ka hoʻohuli ʻana, me nā pilikia i ka wehe ʻana i nā ʻōpala me ka mea hoʻomaʻamaʻa, ʻoi aku ka maikaʻi o ka ʻili o ka wafer. ʻO ka hoʻihoʻi ʻana o ka uea a me nā loli wikiwiki, a me nā ʻāpana daimana nui ma ka uea, ʻo ia ke kumu nui o nā ʻōpala ʻili.

1.4 ʻenehana hoʻokaʻawale anu

ʻO ka hoʻokaʻawale anuanu o nā kristal hoʻokahi SiC he kaʻina hana hou i ke kula o ke kolu o ka hanauna semiconductor mea hana. I kēia mau makahiki i hala iho nei, ua hoʻokipa nui ʻia ma muli o kāna mau pōmaikaʻi nui i ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka hua a me ka hōʻemi ʻana i ka poho waiwai. Hiki ke kālailai ʻia ka ʻenehana mai ʻekolu mau ʻano: ka loina hana, ka holo kaʻina hana, a me nā pono kumu.

ʻO ka hoʻoholo ʻana o ka Crystal Orientation a me ka wili ʻana i waho: Ma mua o ka hana ʻana, pono e hoʻoholo ʻia ke ʻano aniani o ka SiC ingot. Hoʻopili ʻia ka ingot i kahi ʻano cylindrical (i kapa ʻia ʻo SiC puck) ma o ka wili anawaena o waho. Hoʻokumu kēia ʻanuʻu i ke kumu no ka ʻoki ʻana a me ka ʻoki ʻana.

ʻOki Uea Nui: Hoʻohana kēia ʻano i nā ʻāpana abrasive i hui pū ʻia me nā uwea ʻoki e ʻoki i ka ingot cylindrical. Eia nō naʻe, loaʻa ia i nā pilikia kerf koʻikoʻi a me nā pilikia unevenness.

ʻenehana ʻokiʻoki Laser: Hoʻohana ʻia kahi laser e hana i kahi papa i hoʻololi ʻia i loko o ke aniani, kahi e hiki ai ke wehe i nā ʻāpana lahilahi. Hoʻemi kēia ala i ka poho waiwai a hoʻonui i ka pono o ka hoʻoponopono ʻana, e lilo ia i kuhikuhi hou no ka ʻoki ʻana i ka wafer SiC.

ʻOki ʻana i ke kaʻina hana

Hoʻopaʻa ʻia ʻo Abrasive Multi-Wire Cutting: ʻO kēia ka ʻenehana koʻikoʻi, kūpono no nā ʻano paʻakikī kiʻekiʻe o SiC.

ʻO ka Electrical Discharge Machining (EDM) a me ka Cold Separation Technology: Hāʻawi kēia mau ʻano i nā hoʻonā like ʻole i hoʻohālikelike ʻia i nā koi kikoʻī.

Kaʻina hana Polishing: He mea nui ia e kaulike i ka nui o ka wehe ʻana i nā mea a me ka pōʻino o ka ʻili. Hoʻohana ʻia ka Chemical Mechanical Polishing (CMP) e hoʻomaikaʻi i ka like ʻana o ka ʻili.

Nānā Manawa Maoli: Hoʻokomo ʻia nā ʻenehana nānā pūnaewele no ka nānā ʻana i ka ʻino o ka ʻili i ka manawa maoli.

Laser Slicing: Hoʻemi kēia ʻenehana i ka nalowale o ke kerf a hoʻopōkole i nā pōʻai hana, ʻoiai he paʻakikī ka wahi i hoʻopilikia ʻia.

Nā ʻenehana Hana Hana Hybrid: ʻO ka hui pū ʻana i nā ʻano mīkini a me nā ʻano kemika e hoʻomaikaʻi i ka pono hana.

Ua hoʻokō mua kēia ʻenehana i ka noi ʻoihana. ʻO Infineon, no ka laʻana, ua loaʻa iā SILTECTRA a paʻa i kēia manawa i nā patent koʻikoʻi e kākoʻo ana i ka hana nui o nā wafers 8-inch. Ma Kina, ua loaʻa i nā hui e like me Delong Laser ka hopena o 30 wafers i kēlā me kēia ingot no ka hana wafer 6-inch, e hōʻike ana i kahi hoʻomaikaʻi 40% ma mua o nā hana kuʻuna.

Ke holo wikiwiki nei ka hana ʻana i nā mea hana hale, ua manaʻo ʻia kēia ʻenehana i lilo i ka hopena koʻikoʻi no ka hoʻoili ʻana o SiC substrate. Me ka piʻi ʻana o ke anawaena o nā mea semiconductor, ua lilo nā ʻano ʻoki kuʻuna. Ma waena o nā koho o kēia manawa, hōʻike ʻia ka ʻenehana reciprocating daimana uea i nā manaʻo noiʻi maikaʻi loa. ʻO ka ʻokiʻoki ʻana i ka laser, ma ke ʻano he ʻenehana e kū mai ana, hāʻawi i nā pono nui a manaʻo ʻia e lilo i kumu ʻoki kumu mua i ka wā e hiki mai ana.

2 、SiC Hookahi Crystal Grinding

Ma ke ʻano he ʻelele o ke kolu o nā hanauna semiconductor, hāʻawi ka silicon carbide (SiC) i nā pōmaikaʻi nui ma muli o kāna bandgap ākea, kiʻekiʻe kiʻekiʻe haʻahaʻa uila, kiʻekiʻe saturation electron drift velocity, a me ka conductivity thermal maikaʻi loa. Hoʻohana maikaʻi kēia mau waiwai iā SiC i nā noi uila kiʻekiʻe (e laʻa, nā kaiapuni 1200V). ʻO ka ʻenehana kaʻina hana no nā substrates SiC he ʻāpana koʻikoʻi o ka hana ʻana i nā mea hana. ʻO ka maikaʻi o ka ili a me ka pololei o ka substrate e pili pono i ka maikaʻi o ka papa epitaxial a me ka hana o ka mea hope loa.

ʻO ke kumu nui o ke kaʻina wili ʻana, ʻo ia ka wehe ʻana i nā hōʻailona ʻike maka a me nā papa hōʻino i hana ʻia i ka wā o ka ʻoki ʻana, a e hoʻoponopono i ka deformation i hoʻoulu ʻia e ke kaʻina ʻoki. Hāʻawi ʻia i ka paʻakikī kiʻekiʻe loa o SiC, pono ka hoʻohana ʻana i nā abrasive paʻakikī e like me ka boron carbide a i ʻole daimana. Hoʻokaʻawale ʻia ka wili maʻamau i ka wili ʻana a me ka wili maikaʻi.

2.1 Ka wili ʻana a me ka maikaʻi

Hiki ke hoʻokaʻawale ʻia ka wili ma muli o ka nui o nā ʻāpana abrasive:

Ka wili ʻana: Hoʻohana mua i nā abrasives nui e wehe i nā māka ʻike a me nā papa ʻino i hana ʻia i ka wā o ka ʻoki ʻana, e hoʻomaikaʻi ana i ka hana pono.

ʻO ka wili maikaʻi: Hoʻohana i nā abrasive ʻoi aku ka maikaʻi no ka wehe ʻana i ka papa pōʻino i waiho ʻia e ka wili ʻana, hoʻemi i ka ʻino o ka ʻili, a hoʻomaikaʻi i ka maikaʻi o ka ʻili.

Hoʻohana ka nui o nā mea hana substrate SiC home i nā kaʻina hana nui. ʻO ke ʻano maʻamau ka wili ʻana ʻaoʻao ʻelua me ka hoʻohana ʻana i ka pā hao a me ka slurry daimana monocrystalline. Hoʻopau maikaʻi kēia kaʻina hana i ka papa pōʻino i waiho ʻia e ka ʻili uea, hoʻoponopono i ke ʻano wafer, a hoʻemi i ka TTV (Total Thickness Variation), Bow, a me Warp. Paʻa ka pae hoʻoneʻe waiwai, maʻamau a hiki i ka 0.8-1.2 μm / min. Eia nō naʻe, ʻo ka ʻili wafer ka hopena he matte me ka roughness kiʻekiʻe - maʻamau ma kahi o 50 nm - kahi e koi ai i nā koi kiʻekiʻe ma nā ʻanuʻu polishing ma hope.

2.2 Hoʻokahi ʻaoʻao wili

Hoʻokahi wale nō ʻaoʻao o ka wafer i ka manawa hoʻokahi. I loko o kēia kaʻina hana, ua kau ʻia ka wafer ma luna o kahi pā kila. Ma lalo o ke kaomi i hoʻopili ʻia, hoʻololi iki ka substrate, a palahalaha ka ʻili o luna. Ma hope o ka wili ʻana, hoʻopalike ʻia ka ʻili o lalo. Ke hoʻoneʻe ʻia ke kaomi, hoʻihoʻi hou ka ʻili o luna i kona ʻano kumu, a pili pū kekahi i ka ʻili o lalo o ka lepo i hoʻopaʻa ʻia i ka lepo—e hoʻoneʻe ʻia nā ʻaoʻao ʻelua a hoʻohaʻahaʻa i ka palahalaha.

Eia kekahi, hiki i ka papa wili ke lilo i concave i ka manawa pōkole, e lilo ai ka wafer i convex. No ka mālamaʻana i ka palahalaha o ka pā, pono ke kāhiko pinepine. Ma muli o ka haʻahaʻa haʻahaʻa a me ka haʻahaʻa haʻahaʻa wafer, ʻaʻole kūpono ka wili ʻaoʻao hoʻokahi no ka hana nui.

ʻO ka maʻamau, hoʻohana ʻia nā huila wili #8000 no ka wili maikaʻi. I Iapana, ʻano oʻo kēia kaʻina hana a hoʻohana pū i nā huila polishing #30000. ʻO kēia ka mea e hiki ai i ka ʻeleʻele o nā wafers i hana ʻia ma lalo o 2 nm, e mākaukau ana nā wafers no ka CMP hope loa (Chemical Mechanical Polishing) me ka ʻole o ka hana hou.

2.3 Hoʻokahiʻaoʻao Thinning Technology

ʻO ka Diamond Single-Sided Thinning Technology kahi hana hou o ka wili ʻaoʻao hoʻokahi. E like me ka mea i hōʻike ʻia ma ke Kiʻi 5 (ʻaʻole i hōʻike ʻia ma aneʻi), hoʻohana ke kaʻina hana i kahi pā wili daimana. Hoʻopaʻa ʻia ka wafer ma o ka adsorption vacuum, ʻoiai ʻo ka wafer a me ka huila wili daimana e huli like i ka manawa like. E neʻe mālie ka huila wili i lalo e hoʻoheheʻe i ka wafer i kahi mānoanoa i manaʻo ʻia. Ma hope o ka pau ʻana o kekahi ʻaoʻao, hoʻohuli ʻia ka wafer e hana i kekahi ʻaoʻao.

Ma hope o ka lahilahi, hiki i kahi wafer 100 mm ke loaʻa:

Kakaka <5 μm

TTV < 2 μm

ʻO ka ʻeleʻele o ka ʻili <1 nm

Hāʻawi kēia ʻano hana hana wafer hoʻokahi i ke kūpaʻa kiʻekiʻe, ke kūlike maikaʻi loa, a me kahi kiʻekiʻe o ka lawe ʻana i nā mea. Ke hoʻohālikelike ʻia me ka wili ʻana ʻelua ʻaoʻao maʻamau, hoʻomaikaʻi kēia ʻenehana i ka maikaʻi o ka wili ʻana ma o 50%.

2.4 wili ʻaoʻao ʻelua

Hoʻohana ka wili ʻaoʻao ʻelua i ka pā wili luna a me lalo e wili like i nā ʻaoʻao ʻelua o ka substrate, e hōʻoia ana i ka maikaʻi o ka ʻili ma nā ʻaoʻao ʻelua.

I ka wā o ke kaʻina hana, hoʻopili mua nā papa wili i ke kaomi i nā wahi kiʻekiʻe o ka mea hana, e hoʻoneʻe ana i ka deformation a me ka neʻe ʻana o nā mea ma ia mau kiko. Ke hoʻopololei ʻia nā wahi kiʻekiʻe, ʻoi aku ka lōkahi o ke kaomi ma luna o ka substrate, e hopena i ka deformation mau ma ka ʻili holoʻokoʻa. ʻO kēia ka mea e hiki ai i ka ʻili o luna a me lalo ke hoʻopaʻa like ʻia. Ke pau ka wili ʻana a hoʻokuʻu ʻia ke kaomi, e hoʻihoʻi like kēlā me kēia ʻāpana o ka substrate ma muli o ke kaomi like i loaʻa iā ia. ʻO kēia ke alakaʻi i ka liʻiliʻi warping a me ka palahalaha maikaʻi.

ʻO ka ʻeleʻele ʻili o ka wafer ma hope o ka wili ʻana e pili ana i ka nui o nā ʻāpana abrasive - ʻoi aku ka liʻiliʻi o nā ʻāpana liʻiliʻi. I ka hoʻohana ʻana i nā abrasives 5 μm no ka wili ʻana ʻelua ʻaoʻao, hiki ke hoʻomalu ʻia ka wafer flatness a me ka ʻokoʻa mānoanoa i loko o 5 μm. Hōʻike ʻia nā ana ʻana o Atomic Force Microscopy (AFM) i ka ʻili o ka ʻili (Rq) ma kahi o 100 nm, me nā lua wili a hiki i 380 nm hohonu a ʻike ʻia nā kaha laina i hana ʻia e ka hana abrasive.

ʻO ke ala ʻoi aku ka holomua e pili ana i ka wili ʻana ʻelua ʻaoʻao me ka hoʻohana ʻana i nā pads polyurethane foam i hui pū ʻia me ka polycrystalline diamond slurry. Hoʻopuka kēia kaʻina hana i nā wafers me ka haʻahaʻa haʻahaʻa o ka ʻili, e loaʻa ana i ka Ra <3 nm, he mea maikaʻi loa ia no ka hoʻoliʻi ʻana o nā substrate SiC.

Eia nō naʻe, ʻaʻole i hoʻoholo ʻia ka ʻili ʻana o ka ʻili. Hoʻohui ʻia, hana ʻia ke daimana polycrystalline i hoʻohana ʻia i kēia kaʻina hana ma o ka synthesis pahū, he mea paʻakikī ke ʻenehana, hāʻawi i nā mea liʻiliʻi, a he kumukūʻai loa.

Ka Poni ana i na Krista Hookahi SiC

No ka loaʻa ʻana o kahi ʻili i poni maikaʻi ʻia ma nā wafers silicon carbide (SiC), pono e hoʻopau loa ka polishing i nā lua wili a me nā undulations ʻili o ka nanometer. ʻO ka pahuhopu ka hana ʻana i kahi ʻili maʻemaʻe, kīnā ʻole me ka ʻole o ka haumia a me ka hoʻohaumia ʻana, ʻaʻohe pōʻino o lalo, a ʻaʻohe koʻikoʻi o ka ʻili.

3.1 Mechanical Polishing and CMP of SiC Wafers

Ma hope o ka ulu ʻana o kahi ingot aniani hoʻokahi SiC, ʻaʻole i hoʻohana pono ʻia nā hemahema o ka ʻili no ka ulu epitaxial. No laila, pono ka hana hou aku. Hoʻopili mua ʻia ka ingot i ʻano cylindrical maʻamau ma o ka pōʻai ʻana, a laila ʻoki ʻia i loko o nā wafers me ka hoʻohana ʻana i ke ʻoki uea, a ukali ʻia e ka hōʻoia ʻana o ka crystallographic orientation. He hana koʻikoʻi ka polishing i ka hoʻomaikaʻi ʻana i ka maikaʻi o ka wafer, e hoʻoponopono ana i ka pōʻino o ka ʻili i hoʻokumu ʻia e ka ulu ʻana o ka kristal a me nā hana hana mua.

ʻEhā mau ala nui no ka wehe ʻana i nā papa pōʻino o ka ʻili ma SiC:

ʻO ka hoʻoliʻiliʻi mīkini: He maʻalahi akā waiho nā ʻōpala; kūpono no ka poli mua.

Kemikini Mechanical Polishing (CMP): Wehe i nā ʻōpala ma o ke kiʻi kemika; kūpono no ka poʻi pololei.

Hydrogen etching: Pono nā lako paʻakikī, hoʻohana maʻamau i nā kaʻina HTCVD.

ʻO ka poli i kōkua ʻia e ka plasma: Paʻakikī a hoʻohana ʻole ʻia.

ʻO ka polishing mechanical-wale nō ke kumu i nā ʻōpala, aʻo ka polishing kemika wale nō hiki ke alakaʻi i ka etching like ʻole. Hoʻohui ʻo CMP i nā mea maikaʻi ʻelua a hāʻawi i kahi hopena maikaʻi, kumu kūʻai.

Kuʻuna Hana CMP

Hana ʻo CMP ma ka hoʻohuli ʻana i ka wafer ma lalo o ke kaomi i hoʻonohonoho ʻia e kūʻē i kahi pā poni kahuli. ʻO kēia neʻe pili, i hui pū ʻia me ka abrasion mechanical mai nā abrasives nui nano i loko o ka slurry a me ka hana kemika o nā mea hana reactive, e hoʻokō i ka planarization ili.

Nā mea nui i hoʻohana ʻia:

ʻO ka slurry polishing: Loaʻa i nā abrasives a me nā mea hoʻohui kemika.

Pad polishing: Hoʻopau i ka wā e hoʻohana ai, e hōʻemi ana i ka nui o ka pore a me ka maikaʻi o ka lawe ʻana i ka slurry. ʻO ka lole maʻamau, e hoʻohana maʻamau i ka lole daimana, pono e hoʻihoʻi hou i ka ʻino.

Kaʻina CMP maʻamau

Abrasive: 0.5 μm daimana slurry

ʻOka ʻili o ka ʻili i manaʻo ʻia: ~0.7 nm

Kemikini Mechanical Polishing:

Lako hoolele: AP-810 ka mea hoolei hookahi aoao

Pumi: 200 g/cm²

Ka wikiwiki o ka pā: 50 rpm

ʻO ka wikiwiki o ka mea paʻa seramika: 38 rpm

slurry haku mele:

SiO₂ (30 wt%, pH = 10.15)

0–70 wt% H₂O₂ (30 wt%, papa reagent)

Hoʻololi i ka pH i 8.5 me ka hoʻohana ʻana i 5 wt% KOH a me 1 wt% HNO₃

Slurry kahe kahe: 3 L / min, recirculated

Hoʻomaikaʻi maikaʻi kēia kaʻina hana i ka maikaʻi wafer SiC a hoʻokō i nā koi no nā kaʻina o lalo.

ʻO nā pilikia ʻenehana i ka hoʻolele mīkini

ʻO SiC, ma ke ʻano he semiconductor bandgap ākea, he hana koʻikoʻi i ka ʻoihana uila. Me nā waiwai kino a me nā kemika maikaʻi, kūpono nā kristal hoʻokahi SiC no nā kaiapuni koʻikoʻi, e like me ke kiʻekiʻe kiʻekiʻe, ke alapine kiʻekiʻe, ka mana kiʻekiʻe, a me ka pale ʻana i ka radiation. Eia nō naʻe, ʻo kona ʻano paʻakikī a paʻakikī e hōʻike i nā pilikia nui no ka wili a me ka polishing.

Ke hoʻololi nei nā mea hana nui honua mai ka 6-ʻīniha a hiki i ka 8-ʻīniha wafers, ʻoi aku ka nui o nā pilikia e like me ka haki ʻana a me ka pōʻino wafer i ka wā o ka hoʻoili ʻana. ʻO ka hoʻoponopono ʻana i nā pilikia ʻenehana o 8-inch SiC substrates i kēia manawa he kumu nui no ka holomua o ka ʻoihana.

I ka wā 8-ʻīniha, ʻo ka hoʻoili ʻana o ka wafer SiC e kū nei i nā pilikia he nui:

Pono ka wafer scaling no ka hoʻonui ʻana i ka puʻupuʻu puʻupuʻu i kēlā me kēia pūʻulu, hoʻemi i ka poho o ka ʻaoʻao, a hoʻohaʻahaʻa i nā kumukūʻai hana - ʻoi aku ka nui o ka piʻi ʻana o ka noi i nā noi kaʻa uila.

ʻOiai ua oʻo ka ulu ʻana o 8-inch SiC single crystals, ʻo nā kaʻina hana hope e like me ka wili a me ka polishing ke alo nei i nā bottlenecks, e hopena ana i nā hua haʻahaʻa (40-50%) wale nō.

Loaʻa i nā wafers nui nā puʻupuʻu paʻakikī paʻakikī, e hoʻonui ana i ka paʻakikī o ka mālama ʻana i ke koʻikoʻi polishing a me ka hoʻohālikelike ʻana.

ʻOiai ke kokoke mai nei ka mānoanoa o nā wafers 8-inihi i nā wafers 6-inihi, ʻoi aku ka maʻalahi o ka pōʻino i ka wā o ka lawelawe ʻana ma muli o ke kaumaha a me ka warping.

No ka hōʻemi ʻana i ke koʻikoʻi e pili ana i ka ʻoki ʻana, warpage, a me ka haki ʻana, hoʻohana nui ʻia ka ʻoki laser. Eia naʻe:

ʻO nā laser lōʻihi lōʻihi ke kumu i ka pōʻino wela.

Hoʻopuka nā laser lōʻihi pōkole i nā ʻōpala kaumaha a hohonu i ka papa pōʻino, e hoʻonui ana i ka paʻakikī polishing.

ʻO ke kaʻina hana hoʻoliʻiliʻi mīkini no SiC

Aia i loko o ke kaʻina hana maʻamau:

ʻOki hoʻonohonoho

Ka wili ʻana

ʻO ka wili maikaʻi

Ka poni mīkini

Chemical Mechanical Polishing (CMP) e like me ka hana hope

He mea koʻikoʻi ke koho ʻana i ke ʻano CMP, ka hoʻolālā ala ala, a me ka hoʻonui ʻana i nā ʻāpana. I ka hana semiconductor, ʻo CMP ka hana hoʻoholo no ka hana ʻana i nā wafers SiC me nā ʻāpana ultra-smooth, kīnā ʻole, a me ka pōʻino ʻole, pono ia no ka ulu epitaxial kiʻekiʻe.

(a) Wehe i ka SiC ingot mai ka ipu hao;

(b) Hana i ka hoʻohua mua ʻana me ka wili ʻana o waho;

(c) E hoʻoholo i ke ʻano aniani me ka hoʻohana ʻana i nā papa alignment a i ʻole notches;

(d) E ʻoki i ka ingot i loko o nā ʻāpana lahilahi me ka hoʻohana ʻana i ka ʻili uwea lehulehu;

(e) Loaʻa i ka maʻalahi o ka ʻili e like me ke aniani ma o ka wili ʻana a me nā ʻanuʻu poli.

Ma hope o ka hoʻopau ʻana i ke ʻano o ka hana ʻana, ʻoi aku ka ʻoi o ka ʻaoʻao o waho o ka wafer SiC, kahi e hoʻonui ai i ka pilikia o ka ʻoki ʻana i ka wā e lawelawe ai a hoʻohana paha. No ka pale ʻana i kēlā ʻano palupalu, pono ka wili ʻana.

Ma waho aʻe o nā kaʻina hana ʻoki kuʻuna, kahi ʻano hana hou no ka hoʻomākaukau ʻana i nā wafers SiC e pili ana i ka ʻenehana paʻa. Hiki i kēia ala ke hana i ka wafer ma o ka hoʻopaʻa ʻana i kahi ʻāpana SiC lahilahi i kahi substrate heterogeneous (ke kākoʻo substrate).

Hōʻike ka Figure 3 i ke kaʻina hana:

ʻO ka mea mua, hoʻokumu ʻia kahi papa delamination ma kahi hohonu i kuhikuhi ʻia ma ka ʻili o ka SiC hoʻokahi kristal ma o ka hoʻokomo ʻana i ka hydrogen ion a i ʻole nā ​​ʻano hana like. A laila hoʻopaʻa ʻia ke aniani SiC hoʻokahi i hoʻopaʻa ʻia i kahi substrate kākoʻo palahalaha a kau ʻia i ke kaomi a me ka wela. ʻAe kēia i ka hoʻololi kūleʻa a me ka hoʻokaʻawale ʻana o ka SiC one-crystal layer ma luna o ka substrate kākoʻo.

ʻO ka ʻāpana SiC i hoʻokaʻawale ʻia e hoʻomaʻamaʻa ʻia i ka ʻili no ka hoʻokō ʻana i ka palahalaha i makemake ʻia a hiki ke hoʻohana hou ʻia i nā kaʻina hana pili. Hoʻohālikelike ʻia i ka ʻoki kuʻuna o nā kristal SiC, hoʻemi kēia ʻenehana i ka noi no nā mea waiwai. ʻOiai ke mau nei nā pilikia ʻenehana, ke holomua nei ka noiʻi a me ka hoʻomohala ʻana e hiki ai i ka hana wafer haʻahaʻa haʻahaʻa.

Hāʻawi ʻia i ka paʻakikī kiʻekiʻe a me ka paʻa kemika o SiC-ʻo ia ka mea e pale ai i nā hopena i ka wela o ka lumi—pono ʻia ka polishing mīkini e wehe i nā lua wili maikaʻi, e hōʻemi i ka pōʻino o ka ʻili, e hoʻopau i nā ʻōpala, nā lua, a me nā ʻili ʻalani, nā haʻahaʻa o ka ʻili, hoʻomaikaʻi i ka palahalaha, a hoʻonui i ka maikaʻi o ka ʻili.

No ka loaʻa ʻana o kahi ʻili polima kiʻekiʻe, pono e:

Hoʻoponopono i nā ʻano abrasive,

E hoemi i ka nui o na mea liilii,

Hoʻonui i nā ʻāpana kaʻina hana,

E koho i nā mea poni a me nā pad me ka paʻakikī kūpono.

Hōʻike ka Figure 7 e hiki i ka polishing ʻaoʻao ʻelua me 1 μm abrasives ke hoʻomalu i ka palahalaha a me ka hoʻololi ʻana o ka mānoanoa i loko o 10 μm, a e hoʻemi i ka roughness o ka ʻili ma kahi o 0.25 nm.

3.2 Hoʻomaʻamaʻa Mechanical Kemika (CMP)

Hoʻohui ʻia ka Chemical Mechanical Polishing (CMP) i ka ultrafine particle abrasion me ke kiʻi kemika e hana i kahi ʻili laulima, planar ma luna o ka mea i hana ʻia. ʻO ke kumu kumu:

Hoʻomaka ka hopena kemika ma waena o ka slurry polishing a me ka ʻili wafer, e hana ana i kahi papa palupalu.

ʻO ke kuʻi ʻana ma waena o nā ʻāpana abrasive a me ka papa palupalu e wehe i ka mea.

Nā pōmaikaʻi CMP:

Ke lanakila nei i nā drawbacks o ka hoʻomaʻemaʻe mechanical a i ʻole kemika,

Loaʻa i ka hoʻolālā honua a me ka hoʻolālā kūloko,

Hoʻopuka i nā ʻili me ka palahalaha kiʻekiʻe a me ka haʻahaʻa haʻahaʻa,

ʻAʻole waiho i ka pōʻino i luna a i lalo paha.

I nā kikoʻī:

Ke neʻe nei ka wafer e pili ana i ka papa poli ma lalo o ke kaomi.

ʻO nā mea abrasives nui Nanometer (e laʻa, SiO₂) i loko o ka slurry ke komo i ka ʻako, hoʻonāwaliwali i nā mea paʻa covalent Si-C a hoʻonui i ka wehe ʻana i nā mea.

Nā ʻano o nā ʻenehana CMP:

ʻO ka hoʻoliʻiliʻi manuahi ʻole: Hoʻokuʻu ʻia nā mea ʻala (e laʻa, SiO₂) i ka slurry. Loaʻa ka wehe ʻana i nā mea ma o ka abrasion ʻekolu-kino (wafer–pad–abrasive). Pono e hoʻomalu pono ʻia ka nui abrasive (maʻamau 60-200 nm), pH, a me ka mahana e hoʻomaikaʻi ai i ka like ʻole.

Paʻa Paʻa Abrasive Polishing: Hoʻokomo ʻia nā Abrasive i loko o ka pahu polishing e pale i ka agglomeration-kūpono no ka hana kiʻekiʻe.

Hoʻomaʻemaʻe ma hope o ka hoʻomaʻemaʻe ʻana:

Loaʻa nā wafers i hoʻomaʻemaʻe ʻia:

ʻO ka hoʻomaʻemaʻe kemika (me ka wai DI a me ka wehe ʻana i ke koena slurry),

DI wai holoi, a

Hoʻomaloʻo ʻana i ka nitrogen wela

e hōʻemi i nā mea haumia o ka ʻili.

ʻAno maikaʻi a me ka hana

Hiki ke hōʻemi ʻia ka ʻili o ka ʻili i Ra <0.3 nm, e hālāwai me nā koi epitaxy semiconductor.

Hoʻolālā honua: ʻO ka hui pū ʻana o ka hoʻomaʻemaʻe kemika a me ka wehe ʻana i ka mīkini e hōʻemi ana i nā ʻōpala a me ka etching like ʻole, ʻoi aku ka maikaʻi o ka mīkini a i ʻole nā ​​​​mea hana kemika.

Pono Kiʻekiʻe: He kūpono no nā mea paʻakikī a palupalu e like me SiC, me ka nui o ka wehe ʻana i nā mea ma luna o 200 nm/h.

Nā ʻenehana hoʻopololei ʻē aʻe

Ma waho aʻe o CMP, ua manaʻo ʻia nā ala ʻē aʻe, me:

Electrochemical polishing, Catalyst-kōkua polishing a etching, a

Tribochemical poli.

Eia nō naʻe, aia kēia mau ʻano i ka pae noiʻi a ua ulu mālie ma muli o nā waiwai waiwai paʻakikī o SiC.

ʻO ka hope loa, ʻo ka hoʻoili ʻana ʻo SiC he kaʻina lohi o ka hōʻemi ʻana i ka warpage a me ka ʻinoʻino e hoʻomaikaʻi ai i ka maikaʻi o ka ʻili, kahi e koʻikoʻi ai ka palahalaha a me ka hoʻomalu ʻana i kēlā me kēia pae.

ʻenehana hana

I ka wā e wili ai i ka wafer, hoʻohana ʻia ka slurry daimana me nā ʻāpana like ʻole e wili i ka wafer i ka palahalaha pono a me ka ʻeleʻele o ka ʻili. Hoʻopili ʻia kēia me ka hoʻoliʻiliʻi ʻana, me ka hoʻohana ʻana i nā ʻenehana mechanical a me kemika mechanical polishing (CMP) no ka hana ʻana i nā wafers polished silicon carbide (SiC).

Ma hope o ka hoʻoliʻiliʻi ʻana, e nānā ʻia nā wafers SiC me ka hoʻohana ʻana i nā mea hana e like me nā microscopes optical a me nā diffractometers X-ray e hōʻoia i nā ʻāpana ʻenehana āpau i nā kūlana i koi ʻia. ʻO ka hope, hoʻomaʻemaʻe ʻia nā wafers i hoʻomaʻemaʻe ʻia me ka hoʻohana ʻana i nā mea hoʻomaʻemaʻe kūikawā a me ka wai ultrapure e wehe i nā mea haumia. Hoʻomaloʻo ʻia lākou me ka hoʻohana ʻana i ke kinoea nitrogen maʻemaʻe ultra-high a me nā mea maloʻo milo, e hoʻopau ana i ke kaʻina hana holoʻokoʻa.

Ma hope o nā makahiki o ka hoʻoikaika ʻana, ua holomua nui ʻia i ka hoʻoili ʻana o ka kristal hoʻokahi SiC ma Kina. Ma ka home, 100 mm doped semi-insulating 4H-SiC single crystals i hoʻomohala maikaʻi ʻia, a n-type 4H-SiC a me 6H-SiC single crystals hiki ke hana ʻia i nā pūʻulu. ʻO nā ʻoihana e like me TankeBlue a me TYST ua hoʻomohala mua i ka 150 mm SiC kristal hoʻokahi.

Ma ka ʻōlelo o ka ʻenehana hana wafer SiC, ua ʻimi mua nā ʻoihana kūloko i nā kūlana kaʻina hana a me nā ala no ka ʻoki ʻana i ke aniani, ka wili, a me ka polishing. Hiki iā lākou ke hana i nā laʻana e hoʻokō pono i nā koi no ka hana ʻana i nā mea hana. Eia nō naʻe, ke hoʻohālikelike ʻia i nā kūlana honua, ʻoi aku ka maikaʻi o ka hana ʻana i ka ʻili o nā wafers home. Aia kekahi mau pilikia:

Mālama ʻia nā ʻenehana SiC International a me nā ʻenehana hana ʻenehana a ʻaʻole hiki ke maʻalahi.

Loaʻa ka nele o ka noiʻi theoretical a me ke kākoʻo no ka hoʻomaikaʻi ʻana i ke kaʻina hana a me ka optimization.

He kiʻekiʻe ke kumukūʻai o ka lawe ʻana mai i nā lako a me nā mea ʻē aʻe.

ʻO ka noiʻi kūloko e pili ana i ka hoʻolālā ʻana i nā mea hana, ka pololei o ka hoʻoponopono ʻana, a me nā mea waiwai e hōʻike mau ana i nā āpau i hoʻohālikelike ʻia i nā pae honua.

I kēia manawa, lawe ʻia mai ka hapa nui o nā mea hana kiʻekiʻe i hoʻohana ʻia ma Kina. Pono ka hoʻomaikaʻi hou ʻana i nā mea hana a me nā ʻano hana.

Me ka hoʻomau o ka hoʻomohala ʻana o ke kolu o nā semiconductors, ke hoʻonui mau nei ke anawaena o ka SiC single crystal substrates, me nā koi kiʻekiʻe no ka maikaʻi o ka hoʻoili ʻana i ka ʻili. Ua lilo ka ʻenehana hana wafer i kekahi o nā ʻanuʻu paʻakikī loa ma hope o ka ulu ʻana o ka kristal hoʻokahi SiC.

No ka hoʻoponopono ʻana i nā pilikia e kū nei i ka hoʻoili ʻana, pono ia e aʻo hou i nā hana e pili ana i ka ʻoki ʻana, ka wili ʻana a me ka polishing, a e ʻimi i nā ala kaʻina kūpono a me nā ala no ka hana ʻana i ka wafer SiC. I ka manawa like, pono e aʻo mai nā ʻenehana hoʻoili honua holomua a hoʻohana i nā ʻenehana mīkini ultra-precision a me nā mea hana e hana i nā substrates kiʻekiʻe.

Ke piʻi aʻe ka nui o ka wafer, piʻi pū ka paʻakikī o ka ulu ʻana a me ka hana ʻana. Eia naʻe, ʻoi aku ka maikaʻi o ka hana ʻana o nā mea hana o lalo, a ua hoʻemi ʻia ke kumukūʻai. I kēia manawa, hāʻawi nā mea kūʻai nui wafer SiC i nā huahana mai ka 4 iniha a 6 iniha ke anawaena. Ua hoʻomaka mua nā hui alakaʻi e like me Cree a me II-VI i ka hoʻolālā ʻana no ka hoʻomohala ʻana i nā laina hana wafer 8-inch SiC.