Σύντομη Εισαγωγή στη Διαδικασία Κατασκευής Γκοφρετών SiC

Ως το απαραίτητο υλικό υποστρώματος στη βιομηχανία ημιαγωγών αιχμής,γκοφρέτες καρβιδίου του πυριτίουπαρουσιάζουν εξαιρετικές θερμικές και ηλεκτρικές ιδιότητες, με ευρείες προοπτικές εφαρμογής σε ενσωματωμένες ηλεκτρονικές συσκευές υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής συχνότητας, υψηλής ισχύος και αντοχής στην ακτινοβολία.

Δεδομένου ότι η ακρίβεια μηχανικής κατεργασίας των υποστρωμάτων SiC επηρεάζει άμεσα την απόδοση των τελικών συσκευών ημιαγωγών, επιβάλλονται εξαιρετικά αυστηρές απαιτήσεις στην ποιότητα της επιφάνειας των πλακών SiC για εφαρμογές κατασκευής ημιαγωγών. Αυτό το έγγραφο περιγράφει συνοπτικά τη διαδικασία κατασκευής γκοφρετών καρβιδίου του πυριτίου υψηλής ποιότητας.

1. Παρασκευή πρώτων υλών

Η σκόνη πυριτίου υψηλής καθαρότητας και η σκόνη άνθρακα, που αναμιγνύονται σε μια συγκεκριμένη αναλογία, αντιδρούν σε θερμοκρασία άνω των 2000℃ για τη σύνθεση σωματιδίων καρβιδίου του πυριτίου. Και στη συνέχεια, η υψηλής ποιότητας μικροσκόνη καρβιδίου του πυριτίου που ικανοποιεί πλήρως τις απαιτήσεις για την ανάπτυξη κρυστάλλων SiC υποβάλλεται σε επακόλουθες διαδικασίες εξευγενισμού, όπως σύνθλιψη και χημικό καθαρισμό.

2. Κρυσταλλική Ανάπτυξη

Υψηλής ποιότητας μικρο-σκόνη SiC τοποθετείται στο χωνευτήριο μέσα σε έναν κλίβανο υψηλής θερμοκρασίας και στη συνέχεια θερμαίνεται στη θερμοκρασία εξάχνωσής του, στην οποία αποσυντίθεται σε αέρια όπως Si, Si2C και SiC2. Υπό την επίδραση μιας αξονικής διαβάθμισης θερμοκρασίας, αυτά τα αέρια μεταναστεύουν προς τα πάνω στην επάνω ζώνη του κλιβάνου και εναποτίθενται γύρω από τον κρύσταλλο των σπόρων SiC, εξελισσόμενοι σταδιακά σε ένα κυλινδρικό πλινθίο.

3. Επεξεργασία πλινθωμάτων & Τεμαχισμός γκοφρέτας

Η ράβδος καρβιδίου του πυριτίου που αναπτύχθηκε προσανατολίζεται με ένα όργανο προσανατολισμού μονού κρυστάλλου ακτίνων Χ και επεξεργάζεται σε τεμάχια τυπικής διαμέτρου μέσω ισοπέδωσης επιφάνειας και κυλινδρικής λείανσης. Τα τελικά τυπικά κενά SiC κόβονται στη συνέχεια σε λεπτές γκοφρέτες με πάχος όχι μεγαλύτερο από 1 mm με εξοπλισμό τεμαχισμού πολλαπλών συρμάτων.

4. Lapping & Polishing Wafer

Οι τεμαχισμένες γκοφρέτες αλέθονται χρησιμοποιώντας πολτούς επικάλυψης με διαμάντια διαφόρων μεγεθών σωματιδίων για να επιτευχθεί η απαιτούμενη επιπεδότητα και τραχύτητα, εφαρμόζονται συνδυασμένες διαδικασίες μηχανικής στίλβωσης και χημικής μηχανικής στίλβωσης για να ληφθεί η εξαιρετικά λεία επιφάνεια των πλακών SiC χωρίς φθορές.

5. Επιθεώρηση γκοφρέτας

Διάφορες παράμετροι των πλακών SiC ελέγχονται από επαγγελματικά όργανα, όπως οπτικό μικροσκόπιο, περιθλασίμετρο ακτίνων Χ, μικροσκόπιο ατομικής δύναμης, ελεγκτή ειδικής αντίστασης χωρίς επαφή, μετρητή επιπεδότητας επιφάνειας και ολοκληρωμένο ελεγκτή ελαττωμάτων επιφάνειας. Τα ελεγμένα είδη περιλαμβάνουν πυκνότητα μικροσωλήνων, ποιότητα κρυστάλλου, τραχύτητα επιφάνειας, ειδική αντίσταση, στημόνι, τόξο, διακύμανση πάχους και επιφανειακές γρατσουνιές, βάσει των οποίων ταξινομείται ο βαθμός ποιότητας κάθε γκοφρέτας.

6. Καθαρισμός γκοφρέτας

ΑμεμπτοςΓκοφρέτες SiCΣυνήθως καθαρίζονται με χημικά καθαριστικά και εξαιρετικά καθαρό νερό για την πλήρη απομάκρυνση των ανεπιθύμητων επιφανειακών ρύπων και του υπολειμματικού γυαλιστικού πολτού και στη συνέχεια στεγνώνουν σε ατμόσφαιρα αζώτου εξαιρετικά υψηλής καθαρότητας με στεγνωτήρες περιστροφής. Οι καθαρισμένες και αποξηραμένες γκοφρέτες συσκευάζονται σε καθαρές κασέτες γκοφρέτας στον καθαρό χώρο ημιαγωγών, κάνοντάς τις να πληρούν πλήρως τα κατάντη πρότυπα καθαριότητας.