Новая технология полировки SiC увеличивает эффективность в 10 раз!
С быстрым развитием полупроводниковой технологии карбид кремния (SiC) становится центром внимания в исследовательском сообществе благодаря своим превосходным высокопроизводительным свойствам материала. Однако его исключительная твердость и химическая стабильность, хотя и являются преимуществами, представляют значительные проблемы для процессов полировки. В частности, при точном изготовлении пластин традиционные методы химико-механической полировки (КМП) сталкиваются с серьезными проблемами, включая то, как эффективно устранить дефекты поверхности и повысить эффективность удаления материала.
Недавно исследовательская группа из Университета Рицумейкан в Японии разработала новую технологию электрохимической механической полировки (ЭХМП), которая позволяет достичь скорости съема материала приблизительно 15 мкм/ч, что значительно улучшает полировку SiC.
Эта технология подразумевает использование подложки из карбида кремния в качестве анода и размещение прокладки из композитного материала НПЭ/CeO2 между подложкой и полирующей пластиной (катодом). При подаче напряжения смещения поверхность карбида кремния подвергается электролитической реакции с НПЭ, образуя легко удаляемый оксидный слой. Этот оксидный слой затем удаляется частицами CeO2 в прокладке.
Изменения морфологии поверхности карбида кремния при ЭХМП (слева) и
АСМ-изображение поверхности карбида кремния (0001), обработанной ЕСМП (справа)
Преимущества ЕСМП
• Экологичность и эффективность:Технология ЕСМП позволяет избежать использования вредных жидких химикатов, что снижает воздействие на окружающую среду.
• Высокая скорость удаления:Эта технология обеспечивает скорость съема материала (МРР) около 15 мкм/ч, что в десять раз превышает показатели традиционной КМП.
• Высокое качество:Поверхность подложки из карбида кремния, обработанной методом ЭХМП, гладкая, шероховатость снижена до субнанометрового уровня.
Что такое ЕСМП?
Текущую скорость удаления материала и шероховатость поверхности, достигаемые химико-механической полировкой, трудно значительно улучшить, просто изменив процесс. Дополнение КМП дополнительными усовершенствованиями стало оптимальным выбором для существенного увеличения скорости удаления материала и снижения шероховатости поверхности в последние годы.
ЕСМП — это точный процесс, который сочетает электрохимическую коррозию с механической полировкой, используя электролит в качестве полирующей жидкости. После электрического заряда поверхности монокристаллического SiC (в качестве анода) посредством анодного окисления образуется оксидный слой, который затем механически удаляется мягкими абразивами, в результате чего получается сверхгладкая, неповрежденная поверхность. Этот метод обычно используется для получения поверхностей с блеском, которого трудно достичь только механической полировкой.
Однако при использовании этого метода, если анодный ток слабый, качество обработанной поверхности хорошее, но скорость съема материала меняется мало; если анодный ток сильный, скорость съема материала значительно увеличивается, но слишком сильный анодный ток может привести к снижению точности поверхности и пористости. Поэтому ключом к эффективному получению гладкой поверхности при приложении внешнего электрического поля для электрохимической механической полировки является балансировка скорости окисления и скорости съема материала поверхностного слоя испытуемого образца.
В ходе своих экспериментов команда сначала изучила влияние электролитической плотности тока на скорость удаления материала с подложек из карбида кремния и обнаружила, что МРР пропорционален электролитической плотности тока, достигая насыщения при определенной плотности тока. Когда электролитическая плотность тока ниже 10 мА/см², МРР увеличивается с плотностью тока. Выше 15 мА/см² МРР достигает насыщения, и эффективность Фарадея начинает снижаться, указывая на то, что дальнейшее увеличение плотности тока не приводит к повышению эффективности удаления материала.
В настоящее время КМП является самым простым и легко реализуемым методом как в принципе, так и в экспериментальной установке. Однако полировальные жидкости обычно содержат сильные кислоты, основания и окислители, которые представляют опасность для окружающей среды и экспериментаторов, а его эффективность полировки достигла узкого места.
Усовершенствованные методы химико-механической полировки, такие как ЕСМП, привлекают все больше внимания. С расширением области применения устройств SiC, более высокие требования предъявляются к эффективности обработки и качеству поверхности подложек SiC. Эта новая технология не только обеспечивает эффективность обработки и качество поверхности, но и привносит новый импульс в зеленое развитие производства подложек SiC.
Источник:
Эксперт по полупроводникам третьего поколения
Чжуанчжи Тянь и др.: Прогресс в исследованиях сверхточной обработки однослойного SiC
СЯМЭНЬ МАСКЕРА ТЕХНОЛОГИИ КО., ООО. — авторитетный и надежный поставщик, специализирующийся на производстве и продаже технических керамических деталей. Мы обеспечиваем индивидуальное производство и высокоточную обработку для широкого спектра высокопроизводительных керамических материалов, включая керамика на основе оксида алюминия, циркониевая керамика, нитрид кремния, нитрид бора , нитрид алюминия и обрабатываемая стеклокерамика. В настоящее время наши керамические детали можно найти во многих отраслях промышленности, таких как машиностроение, химия, медицина, полупроводники, транспорт, электроника, металлургия и т. д. Наша миссия заключается в предоставлении керамических деталей наилучшего качества для глобальных пользователей, и очень приятно видеть, как наши керамические детали эффективно работают в конкретных приложениях клиентов. Мы можем сотрудничать как в области прототипирования, так и в области массового производства, обращайтесь к нам, если у вас есть требования.
