ក្នុងនាមជាសម្ភារៈស្រទាប់ខាងក្រោម semiconductor ជំនាន់ទីបីស៊ីលីកុនកាបូអ៊ីដ (SiC)គ្រីស្តាល់តែមួយមានទស្សនវិស័យអនុវត្តយ៉ាងទូលំទូលាយក្នុងការផលិតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចដែលមានប្រេកង់ខ្ពស់ និងថាមពលខ្ពស់។ បច្ចេកវិទ្យាដំណើរការនៃ SiC ដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងការផលិតសម្ភារៈស្រទាប់ខាងក្រោមដែលមានគុណភាពខ្ពស់។ អត្ថបទនេះណែនាំអំពីស្ថានភាពបច្ចុប្បន្ននៃការស្រាវជ្រាវលើបច្ចេកវិទ្យាដំណើរការ SiC ទាំងនៅក្នុងប្រទេសចិន និងនៅបរទេស ដោយវិភាគ និងប្រៀបធៀបយន្តការនៃដំណើរការកាត់ កិន និងប៉ូលា ក៏ដូចជានិន្នាការនៃភាពរាបស្មើនៃបន្ទះសៀគ្វី និងភាពរដុបនៃផ្ទៃ។ វាក៏ចង្អុលបង្ហាញពីបញ្ហាប្រឈមដែលមានស្រាប់នៅក្នុងដំណើរការបន្ទះសៀគ្វី SiC និងពិភាក្សាអំពីទិសដៅអភិវឌ្ឍន៍នាពេលអនាគត។
ស៊ីលីកុនកាបៃ (SiC)បន្ទះសៀគ្វីបន្ទះ ...គ្រីស្តាល់ SiC តែមួយវិធីសាស្ត្រដំណើរការស៊ីមីកុងដុកទ័របែបប្រពៃណីមិនស័ក្តិសមទាំងស្រុងសម្រាប់ការផលិតរបស់វាទេ។ ទោះបីជាក្រុមហ៊ុនអន្តរជាតិជាច្រើនបានធ្វើការស្រាវជ្រាវយ៉ាងទូលំទូលាយលើដំណើរការនៃគ្រីស្តាល់តែមួយ SiC ដែលទាមទារបច្ចេកទេសខ្ពស់ក៏ដោយ បច្ចេកវិទ្យាពាក់ព័ន្ធត្រូវបានរក្សាទុកជាសម្ងាត់យ៉ាងតឹងរ៉ឹង។
ក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំចុងក្រោយនេះ ប្រទេសចិនបានបង្កើនកិច្ចខិតខំប្រឹងប្រែងក្នុងការអភិវឌ្ឍសម្ភារៈ និងឧបករណ៍គ្រីស្តាល់តែមួយ SiC។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការរីកចម្រើននៃបច្ចេកវិទ្យាឧបករណ៍ SiC នៅក្នុងប្រទេសបច្ចុប្បន្នត្រូវបានរារាំងដោយដែនកំណត់នៃបច្ចេកវិទ្យាដំណើរការ និងគុណភាពបន្ទះសៀគ្វី។ ដូច្នេះ វាមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ប្រទេសចិនក្នុងការកែលម្អសមត្ថភាពដំណើរការ SiC ដើម្បីបង្កើនគុណភាពនៃស្រទាប់ខាងក្រោមគ្រីស្តាល់តែមួយ SiC និងសម្រេចបាននូវការអនុវត្តជាក់ស្តែង និងការផលិតទ្រង់ទ្រាយធំរបស់វា។
ជំហានដំណើរការសំខាន់ៗរួមមាន៖ កាត់ → កិនរដុប → កិនល្អិតៗ → ប៉ូលារដុប (ប៉ូលាមេកានិច) → ប៉ូលាល្អិតៗ (ប៉ូលាគីមីមេកានិច CMP) → ការត្រួតពិនិត្យ។
| ជំហាន | ដំណើរការបន្ទះ SiC | ដំណើរការសម្ភារៈគ្រីស្តាល់តែមួយរបស់ឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិកប្រពៃណី |
| ការកាត់ | ប្រើប្រាស់បច្ចេកវិទ្យាកាត់ខ្សែច្រើនដើម្បីកាត់ដុំ SiC ទៅជាបន្ទះស្តើងៗ | ជាធម្មតាប្រើបច្ចេកទេសកាត់កាំបិតអង្កត់ផ្ចិតខាងក្នុង ឬអង្កត់ផ្ចិតខាងក្រៅ |
| ការកិន | បែងចែកជាការកិនរដុប និងកិនល្អិតៗ ដើម្បីលុបស្នាមកាត់ និងស្រទាប់ខូចខាតដែលបណ្តាលមកពីការកាត់ | វិធីសាស្ត្រកិនអាចខុសគ្នា ប៉ុន្តែគោលដៅគឺដូចគ្នា |
| ការប៉ូលា | រួមបញ្ចូលការប៉ូលារដុប និងភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ដោយប្រើការប៉ូលាមេកានិច និងគីមី (CMP) | ជាធម្មតារួមបញ្ចូលទាំងការប៉ូលាគីមីមេកានិច (CMP) ទោះបីជាជំហានជាក់លាក់អាចខុសគ្នាក៏ដោយ |
ការកាត់គ្រីស្តាល់ SiC តែមួយ
នៅក្នុងដំណើរការនៃគ្រីស្តាល់ SiC តែមួយការកាត់គឺជាជំហានដំបូង និងជាជំហានដ៏សំខាន់បំផុត។ កោង រួញ និងការប្រែប្រួលកម្រាស់សរុប (TTV) របស់បន្ទះ wafer ដែលជាលទ្ធផលនៃដំណើរការកាត់ កំណត់គុណភាព និងប្រសិទ្ធភាពនៃប្រតិបត្តិការកិន និងប៉ូលាជាបន្តបន្ទាប់។
ឧបករណ៍កាត់អាចត្រូវបានចាត់ថ្នាក់តាមរូបរាងទៅជា ម៉ាស៊ីនកាត់អង្កត់ផ្ចិតខាងក្នុងពេជ្រ (ID) ម៉ាស៊ីនកាត់អង្កត់ផ្ចិតខាងក្រៅ (OD) ម៉ាស៊ីនកាត់ជាក្រុម និងម៉ាស៊ីនកាត់ខ្សែ។ ម៉ាស៊ីនកាត់ខ្សែវិញ អាចត្រូវបានចាត់ថ្នាក់តាមប្រភេទចលនារបស់វាទៅជាប្រព័ន្ធខ្សែច្រាស និងប្រព័ន្ធខ្សែរង្វិល (គ្មានទីបញ្ចប់)។ ដោយផ្អែកលើយន្តការកាត់នៃឧបករណ៍សំណឹក បច្ចេកទេសកាត់ម៉ាស៊ីនកាត់ខ្សែអាចបែងចែកជាពីរប្រភេទ៖ ការសំណឹកខ្សែដោយសេរី និងការសំណឹកខ្សែពេជ្រជាប់។
១.១ វិធីសាស្ត្រកាត់បែបប្រពៃណី
ជម្រៅកាត់របស់ម៉ាស៊ីនកាត់ដែលមានអង្កត់ផ្ចិតខាងក្រៅ (OD) ត្រូវបានកំណត់ដោយអង្កត់ផ្ចិតនៃដាវ។ ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការកាត់ ដាវងាយនឹងរំញ័រ និងកោង ដែលបណ្តាលឱ្យមានកម្រិតសំឡេងខ្ពស់ និងភាពរឹងមិនល្អ។ ម៉ាស៊ីនកាត់ដែលមានអង្កត់ផ្ចិតខាងក្នុង (ID) ប្រើសារធាតុសំណឹកពេជ្រនៅលើបរិមាត្រខាងក្នុងនៃដាវជាគែមកាត់។ ដាវទាំងនេះអាចស្តើងរហូតដល់ 0.2 មីលីម៉ែត្រ។ ក្នុងអំឡុងពេលកាត់ ដាវ ID បង្វិលក្នុងល្បឿនលឿន ខណៈពេលដែលសម្ភារៈដែលត្រូវកាត់ផ្លាស់ទីរ៉ាឌីកាល់ទាក់ទងទៅនឹងកណ្តាលដាវ ដោយសម្រេចបាននូវការកាត់តាមរយៈចលនាទាក់ទងនេះ។
ម៉ាស៊ីនកាត់ខ្សែពេជ្រតម្រូវឱ្យឈប់និងបញ្ច្រាស់ញឹកញាប់ ហើយល្បឿនកាត់គឺទាបណាស់—ជាធម្មតាមិនលើសពី 2 ម៉ែត្រ/វិនាទីទេ។ ពួកវាក៏រងការខូចខាតផ្នែកមេកានិចយ៉ាងធ្ងន់ធ្ងរ និងការចំណាយថែទាំខ្ពស់ផងដែរ។ ដោយសារទទឹងនៃផ្លែកាត់ កាំកាត់មិនអាចតូចពេកបានទេ ហើយការកាត់ច្រើនចំណិតមិនអាចធ្វើទៅបានទេ។ ឧបករណ៍កាត់បែបប្រពៃណីទាំងនេះត្រូវបានកំណត់ដោយភាពរឹងនៃគល់ ហើយមិនអាចកាត់កោង ឬមានកាំបង្វិលមានកម្រិត។ ពួកវាមានសមត្ថភាពកាត់ត្រង់ប៉ុណ្ណោះ បង្កើតជាស្នាមប្រេះធំ មានអត្រាទិន្នផលទាប ដូច្នេះហើយមិនស័ក្តិសមសម្រាប់ការកាត់ទេ។គ្រីស្តាល់ SiC.
១.២ ម៉ាស៊ីនកាត់ខ្សែសំណឹកឥតគិតថ្លៃ កាត់ខ្សែច្រើន
បច្ចេកទេសកាត់ខ្សែសំណឹកដោយម៉ាស៊ីនកាត់ដែកប្រើចលនាលឿននៃខ្សែដើម្បីដឹកសារធាតុរាវចូលទៅក្នុង kerf ដែលអាចឱ្យសម្ភារៈត្រូវបានដកចេញ។ វាប្រើរចនាសម្ព័ន្ធទៅវិញទៅមកជាចម្បង ហើយបច្ចុប្បន្នគឺជាវិធីសាស្ត្រចាស់ទុំ និងប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយសម្រាប់ការកាត់ស៊ីលីកុនគ្រីស្តាល់តែមួយដែលមានបន្ទះច្រើនស្រទាប់ប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការអនុវត្តរបស់វាក្នុងការកាត់ SiC មិនត្រូវបានសិក្សាយ៉ាងទូលំទូលាយទេ។
ម៉ាស៊ីនកាត់ខ្សែសំណឹកសេរីអាចដំណើរការបន្ទះសៀគ្វីដែលមានកម្រាស់តិចជាង 300 μm។ ពួកវាផ្តល់នូវការបាត់បង់ kerf ទាប កម្របណ្តាលឱ្យប្រេះ និងបណ្តាលឱ្យមានគុណភាពផ្ទៃល្អ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ដោយសារតែយន្តការដកសម្ភារៈចេញ—ដោយផ្អែកលើការរមៀល និងការចូលបន្ទាត់នៃសំណឹក—ផ្ទៃបន្ទះសៀគ្វីមានទំនោរបង្កើតភាពតានតឹងដែលនៅសេសសល់យ៉ាងសំខាន់ ស្នាមប្រេះតូចៗ និងស្រទាប់ខូចខាតកាន់តែជ្រៅ។ នេះនាំឱ្យមានការរួញបន្ទះសៀគ្វី ធ្វើឱ្យវាពិបាកក្នុងការគ្រប់គ្រងភាពត្រឹមត្រូវនៃទម្រង់ផ្ទៃ និងបង្កើនបន្ទុកលើជំហានដំណើរការជាបន្តបន្ទាប់។
ដំណើរការនៃការកាត់ត្រូវបានជះឥទ្ធិពលយ៉ាងខ្លាំងដោយសារធាតុរាវ។ វាចាំបាច់ក្នុងការរក្សាភាពមុតស្រួចនៃសារធាតុសំណឹក និងកំហាប់នៃសារធាតុរាវ។ ការព្យាបាល និងការកែច្នៃសារធាតុសំណឹកមានតម្លៃថ្លៃ។ នៅពេលកាត់ដុំដែកដែលមានទំហំធំ សារធាតុសំណឹកមានការលំបាកក្នុងការជ្រាបចូលទៅក្នុងស្នាមជ្រៅ និងវែង។ ក្រោមទំហំគ្រាប់សំណឹកដូចគ្នា ការខាតបង់ស្នាមជ្រៅគឺធំជាងម៉ាស៊ីនកាត់លួសសំណឹកថេរ។
១.៣ ម៉ាស៊ីនកាត់ខ្សែពេជ្រសំណឹកថេរ ការកាត់ខ្សែច្រើន
ម៉ាស៊ីនកាត់ខ្សែពេជ្រដែលមានសំណឹកជាប់នឹងខ្លួន ជាធម្មតាត្រូវបានផលិតឡើងដោយការបង្កប់ភាគល្អិតពេជ្រទៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមខ្សែដែក តាមរយៈវិធីសាស្ត្រអេឡិចត្រូផ្លាត ការដុត ឬការតភ្ជាប់ជ័រ។ ម៉ាស៊ីនកាត់ខ្សែពេជ្រដែលមានអេឡិចត្រូផ្លាតផ្តល់នូវគុណសម្បត្តិដូចជា ស្នាមកាត់តូចចង្អៀត គុណភាពកាត់ល្អជាង ប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ ការបំពុលទាប និងសមត្ថភាពក្នុងការកាត់សម្ភារៈរឹងខ្ពស់។
ម៉ាស៊ីនកាត់ខ្សែពេជ្រដែលស្រោបដោយអគ្គិសនីបញ្ច្រាស់ គឺជាវិធីសាស្ត្រដែលប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយបំផុតសម្រាប់កាត់ SiC។ រូបភាពទី 1 (មិនបង្ហាញនៅទីនេះ) បង្ហាញពីភាពរាបស្មើនៃផ្ទៃបន្ទះ SiC ដែលត្រូវបានកាត់ដោយប្រើបច្ចេកទេសនេះ។ នៅពេលដែលការកាត់រីកចម្រើន ការរួញនៃបន្ទះកើនឡើង។ នេះដោយសារតែផ្ទៃទំនាក់ទំនងរវាងខ្សែ និងសម្ភារៈកើនឡើង នៅពេលដែលខ្សែផ្លាស់ទីចុះក្រោម ដែលបង្កើនភាពធន់ និងរំញ័រខ្សែ។ នៅពេលដែលខ្សែឈានដល់អង្កត់ផ្ចិតអតិបរមារបស់បន្ទះ រំញ័រនឹងស្ថិតនៅចំណុចកំពូល ដែលបណ្តាលឱ្យមានការរួញអតិបរមា។
នៅដំណាក់កាលក្រោយៗនៃការកាត់ ដោយសារតែខ្សែឆ្លងកាត់ការបង្កើនល្បឿន ចលនាល្បឿនស្ថិរភាព ការបន្ថយល្បឿន ការឈប់ និងការបញ្ច្រាស់ រួមជាមួយនឹងការលំបាកក្នុងការយកកំទេចកំទីចេញជាមួយនឹងទឹកត្រជាក់ គុណភាពផ្ទៃនៃបន្ទះស្តើងកាន់តែយ៉ាប់យ៉ឺន។ ការបញ្ច្រាស់ខ្សែ និងការប្រែប្រួលល្បឿន ក៏ដូចជាភាគល្អិតពេជ្រធំៗនៅលើខ្សែ គឺជាមូលហេតុចម្បងនៃការកោសលើផ្ទៃ។
១.៤ បច្ចេកវិទ្យាបំបែកត្រជាក់
ការបំបែកគ្រីស្តាល់ SiC តែមួយដោយត្រជាក់គឺជាដំណើរការច្នៃប្រឌិតមួយនៅក្នុងវិស័យកែច្នៃសម្ភារៈ semiconductor ជំនាន់ទីបី។ ក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះ វាបានទាក់ទាញការចាប់អារម្មណ៍យ៉ាងខ្លាំងដោយសារតែគុណសម្បត្តិគួរឱ្យកត់សម្គាល់របស់វាក្នុងការបង្កើនទិន្នផល និងកាត់បន្ថយការបាត់បង់សម្ភារៈ។ បច្ចេកវិទ្យានេះអាចត្រូវបានវិភាគពីទិដ្ឋភាពបីយ៉ាង៖ គោលការណ៍ធ្វើការ លំហូរដំណើរការ និងគុណសម្បត្តិស្នូល។
ការកំណត់ទិសដៅគ្រីស្តាល់ និងការកិនអង្កត់ផ្ចិតខាងក្រៅ៖ មុនពេលដំណើរការ ទិសដៅគ្រីស្តាល់នៃដុំ SiC ត្រូវតែកំណត់។ បន្ទាប់មកដុំនេះត្រូវបានបង្កើតទៅជារចនាសម្ព័ន្ធស៊ីឡាំង (ជាទូទៅហៅថាបន្ទះ SiC) តាមរយៈការកិនអង្កត់ផ្ចិតខាងក្រៅ។ ជំហាននេះដាក់មូលដ្ឋានគ្រឹះសម្រាប់ការកាត់ និងចំណិតទិសដៅជាបន្តបន្ទាប់។
ការកាត់ខ្សែច្រើន៖ វិធីសាស្ត្រនេះប្រើភាគល្អិតសំណឹករួមផ្សំជាមួយខ្សែកាត់ ដើម្បីកាត់ដុំដែករាងស៊ីឡាំង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វាទទួលរងនូវការបាត់បង់ស្នាមប្រេះ និងបញ្ហាមិនស្មើគ្នានៃផ្ទៃ។
បច្ចេកវិទ្យាកាត់ឡាស៊ែរ៖ ឡាស៊ែរត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើតស្រទាប់ដែលបានកែប្រែនៅក្នុងគ្រីស្តាល់ ដែលអាចផ្ដាច់ចេញពីចំណិតស្តើងៗបាន។ វិធីសាស្រ្តនេះកាត់បន្ថយការបាត់បង់សម្ភារៈ និងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពដំណើរការ ដែលធ្វើឱ្យវាក្លាយជាទិសដៅថ្មីដ៏ជោគជ័យសម្រាប់ការកាត់បន្ទះ SiC។
ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពដំណើរការកាត់
ការកាត់ខ្សែច្រើនប្រភេទដែលមានសំណឹកថេរ៖ នេះគឺជាបច្ចេកវិទ្យាចម្បងបច្ចុប្បន្ន ដែលស័ក្តិសមបំផុតសម្រាប់លក្ខណៈរឹងខ្ពស់របស់ SiC។
បច្ចេកវិទ្យាម៉ាស៊ីនបញ្ចេញចរន្តអគ្គិសនី (EDM) និងការបំបែកដោយត្រជាក់៖ វិធីសាស្ត្រទាំងនេះផ្តល់នូវដំណោះស្រាយចម្រុះដែលត្រូវបានបង្កើតឡើងសម្រាប់តម្រូវការជាក់លាក់។
ដំណើរការប៉ូលា៖ វាមានសារៈសំខាន់ណាស់ក្នុងការធ្វើឱ្យមានតុល្យភាពរវាងអត្រាដកសម្ភារៈ និងការខូចខាតផ្ទៃ។ ការប៉ូលាគីមីមេកានិច (CMP) ត្រូវបានប្រើប្រាស់ដើម្បីកែលម្អឯកសណ្ឋានផ្ទៃ។
ការត្រួតពិនិត្យតាមពេលវេលាជាក់ស្តែង៖ បច្ចេកវិទ្យាត្រួតពិនិត្យតាមអ៊ីនធឺណិតត្រូវបានណែនាំដើម្បីត្រួតពិនិត្យភាពរដុបនៃផ្ទៃក្នុងពេលវេលាជាក់ស្តែង។
ការកាត់ដោយឡាស៊ែរ៖ បច្ចេកទេសនេះកាត់បន្ថយការបាត់បង់ kerf និងធ្វើឱ្យវដ្តដំណើរការខ្លី ទោះបីជាតំបន់ដែលរងផលប៉ះពាល់ដោយកម្ដៅនៅតែជាបញ្ហាប្រឈមក៏ដោយ។
បច្ចេកវិទ្យាដំណើរការចម្រុះ៖ ការរួមបញ្ចូលគ្នារវាងវិធីសាស្ត្រមេកានិច និងគីមីជួយបង្កើនប្រសិទ្ធភាពដំណើរការ។
បច្ចេកវិទ្យានេះសម្រេចបានការអនុវត្តឧស្សាហកម្មរួចហើយ។ ជាឧទាហរណ៍ Infineon បានទិញយក SILTECTRA ហើយឥឡូវនេះកាន់កាប់ប៉ាតង់ស្នូលដែលគាំទ្រដល់ការផលិតបន្ទះសៀគ្វីទំហំ 8 អ៊ីញយ៉ាងច្រើន។ នៅក្នុងប្រទេសចិន ក្រុមហ៊ុនដូចជា Delong Laser សម្រេចបានប្រសិទ្ធភាពទិន្នផលចំនួន 30 បន្ទះសៀគ្វីក្នុងមួយដុំសម្រាប់ដំណើរការបន្ទះសៀគ្វីទំហំ 6 អ៊ីញ ដែលតំណាងឱ្យការកែលម្អ 40% ជាងវិធីសាស្ត្រប្រពៃណី។
ដោយសារការផលិតឧបករណ៍ក្នុងស្រុកមានល្បឿនលឿន បច្ចេកវិទ្យានេះត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងក្លាយជាដំណោះស្រាយចម្បងសម្រាប់ដំណើរការស្រទាប់ SiC។ ជាមួយនឹងអង្កត់ផ្ចិតនៃសម្ភារៈ semiconductor កើនឡើង វិធីសាស្ត្រកាត់បែបប្រពៃណីបានក្លាយទៅជាហួសសម័យ។ ក្នុងចំណោមជម្រើសបច្ចុប្បន្ន បច្ចេកវិទ្យារណារខ្សែពេជ្របញ្ច្រាសបង្ហាញពីទស្សនវិស័យកម្មវិធីដ៏ជោគជ័យបំផុត។ ការកាត់ឡាស៊ែរ ជាបច្ចេកទេសដែលកំពុងរីកចម្រើន ផ្តល់នូវគុណសម្បត្តិយ៉ាងសំខាន់ ហើយត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងក្លាយជាវិធីសាស្ត្រកាត់ចម្បងនាពេលអនាគត។
២,ការកិនគ្រីស្តាល់តែមួយ SiC
ក្នុងនាមជាអ្នកតំណាងនៃស៊ីមីកុងដុកទ័រជំនាន់ទីបី ស៊ីលីកុនកាបៃ (SiC) ផ្តល់នូវគុណសម្បត្តិយ៉ាងសំខាន់ដោយសារតែ bandgap ធំទូលាយ ដែនអគ្គិសនីបំបែកខ្ពស់ ល្បឿនរសាត់អេឡិចត្រុងឆ្អែតខ្ពស់ និងចរន្តកំដៅដ៏ល្អឥតខ្ចោះ។ លក្ខណៈសម្បត្តិទាំងនេះធ្វើឱ្យ SiC មានអត្ថប្រយោជន៍ជាពិសេសនៅក្នុងកម្មវិធីវ៉ុលខ្ពស់ (ឧទាហរណ៍ បរិស្ថាន 1200V)។ បច្ចេកវិទ្យាដំណើរការសម្រាប់ស្រទាប់ខាងក្រោម SiC គឺជាផ្នែកមូលដ្ឋាននៃការផលិតឧបករណ៍។ គុណភាពផ្ទៃ និងភាពជាក់លាក់នៃស្រទាប់ខាងក្រោមប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ទៅលើគុណភាពនៃស្រទាប់ epitaxial និងដំណើរការនៃឧបករណ៍ចុងក្រោយ។
គោលបំណងចម្បងនៃដំណើរការកិនគឺដើម្បីលុបស្នាមរដុបលើផ្ទៃ និងស្រទាប់ខូចខាតដែលបណ្តាលមកពីការកាត់ និងដើម្បីកែតម្រូវការខូចទ្រង់ទ្រាយដែលបង្កឡើងដោយដំណើរការកាត់។ ដោយសារតែភាពរឹងខ្ពស់ខ្លាំងរបស់ SiC ការកិនតម្រូវឱ្យប្រើសារធាតុសំណឹករឹងដូចជា boron carbide ឬពេជ្រ។ ការកិនធម្មតាជាធម្មតាត្រូវបានបែងចែកជាការកិនរដុប និងការកិនល្អិតៗ។
២.១ ការកិនរដុប និងល្អិតល្អន់
ការកិនអាចត្រូវបានចាត់ថ្នាក់ដោយផ្អែកលើទំហំភាគល្អិតសំណឹក៖
ការកិនរដុប៖ ប្រើសារធាតុសំណឹកធំៗជាចម្បងដើម្បីលុបស្នាមកាត់ និងស្រទាប់ខូចខាតដែលបង្កឡើងក្នុងអំឡុងពេលកាត់ ដែលធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវប្រសិទ្ធភាពដំណើរការ។
ការកិនល្អិតៗ៖ ប្រើសារធាតុសំណឹកល្អិតៗ ដើម្បីយកស្រទាប់ខូចខាតដែលបន្សល់ទុកដោយការកិនរដុប កាត់បន្ថយភាពរដុបនៃផ្ទៃ និងបង្កើនគុណភាពផ្ទៃ។
ក្រុមហ៊ុនផលិតស្រទាប់ SiC ក្នុងស្រុកជាច្រើនប្រើប្រាស់ដំណើរការផលិតទ្រង់ទ្រាយធំ។ វិធីសាស្ត្រទូទៅមួយពាក់ព័ន្ធនឹងការកិនទ្វេភាគីដោយប្រើបន្ទះដែកវណ្ណះ និងសារធាតុពេជ្រម៉ូណូគ្រីស្តាលីន។ ដំណើរការនេះយកស្រទាប់ខូចខាតដែលបន្សល់ទុកដោយការកាត់ខ្សែចេញ កែតម្រូវរាងបន្ទះស្តើង និងកាត់បន្ថយ TTV (ការប្រែប្រួលកម្រាស់សរុប) កោង និងរួញ។ អត្រានៃការដកសម្ភារៈចេញមានស្ថេរភាព ជាធម្មតាឈានដល់ 0.8–1.2 μm/នាទី។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ផ្ទៃបន្ទះស្តើងលទ្ធផលគឺម៉ាត់ជាមួយនឹងភាពរដុបខ្ពស់ - ជាធម្មតាប្រហែល 50 nm - ដែលដាក់តម្រូវការខ្ពស់លើជំហានប៉ូលាជាបន្តបន្ទាប់។
២.២ ការកិនម្ខាង
ការកិនម្ខាងដំណើរការតែម្ខាងនៃបន្ទះស្តើងក្នុងពេលតែមួយ។ ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការនេះ បន្ទះស្តើងត្រូវបានដាក់ដោយក្រមួនលើបន្ទះដែក។ ក្រោមសម្ពាធដែលបានអនុវត្ត ស្រទាប់ខាងក្រោមឆ្លងកាត់ការខូចទ្រង់ទ្រាយបន្តិច ហើយផ្ទៃខាងលើត្រូវបានរាបស្មើ។ បន្ទាប់ពីកិន ផ្ទៃខាងក្រោមត្រូវបានរាបស្មើ។ នៅពេលដែលសម្ពាធត្រូវបានដកចេញ ផ្ទៃខាងលើមានទំនោរត្រឡប់ទៅរូបរាងដើមវិញ ដែលក៏ប៉ះពាល់ដល់ផ្ទៃខាងក្រោមដែលបានកិនរួចហើយដែរ — ដែលបណ្តាលឱ្យភាគីទាំងសងខាងកោង និងរលួយក្នុងភាពរាបស្មើ។
លើសពីនេះ ចានកិនអាចក្លាយទៅជាប៉ោងក្នុងរយៈពេលខ្លី ដែលបណ្តាលឱ្យបន្ទះបន្ទះក្លាយជាប៉ោង។ ដើម្បីរក្សាភាពរាបស្មើរបស់ចាន តម្រូវឱ្យលាបថ្នាំឱ្យបានញឹកញាប់។ ដោយសារតែប្រសិទ្ធភាពទាប និងភាពរាបស្មើនៃបន្ទះបន្ទះមិនល្អ ការកិនម្ខាងមិនស័ក្តិសមសម្រាប់ការផលិតទ្រង់ទ្រាយធំនោះទេ។
ជាធម្មតា កង់កិន #8000 ត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការកិនល្អ។ នៅប្រទេសជប៉ុន ដំណើរការនេះមានភាពចាស់ទុំพอสมควร ហើយថែមទាំងប្រើប្រាស់កង់ប៉ូលា #30000 ទៀតផង។ នេះអនុញ្ញាតឱ្យភាពរដុបនៃផ្ទៃនៃបន្ទះសៀគ្វីដែលបានកែច្នៃឈានដល់ក្រោម 2 nm ដែលធ្វើឱ្យបន្ទះសៀគ្វីរួចរាល់សម្រាប់ CMP (ការប៉ូលាមេកានិចគីមី) ចុងក្រោយដោយមិនចាំបាច់ដំណើរការបន្ថែម។
២.៣ បច្ចេកវិទ្យាធ្វើឱ្យស្តើងម្ខាង
បច្ចេកវិទ្យាកិនស្តើងម្ខាងដោយពេជ្រ គឺជាវិធីសាស្ត្រថ្មីមួយនៃការកិនម្ខាង។ ដូចបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 5 (មិនបានបង្ហាញនៅទីនេះ) ដំណើរការនេះប្រើចានកិនភ្ជាប់ជាមួយពេជ្រ។ បន្ទះ wafer ត្រូវបានជួសជុលតាមរយៈការស្រូបយកក្នុងសុញ្ញកាស ខណៈពេលដែលបន្ទះ wafer និងកង់កិនពេជ្របង្វិលក្នុងពេលដំណាលគ្នា។ កង់កិនរំកិលចុះក្រោមបន្តិចម្តងៗ ដើម្បីធ្វើឱ្យបន្ទះ wafer ស្តើងដល់កម្រាស់គោលដៅ។ បន្ទាប់ពីផ្នែកម្ខាងត្រូវបានបញ្ចប់ បន្ទះ wafer ត្រូវបានត្រឡប់ដើម្បីដំណើរការផ្នែកម្ខាងទៀត។
បន្ទាប់ពីការស្តើង បន្ទះស្តើង 100 មីលីម៉ែត្រអាចសម្រេចបាន៖
ធ្នូ < 5 μm
TTV < 2 μm
ភាពរដុបនៃផ្ទៃ < 1 nm
វិធីសាស្ត្រកែច្នៃបន្ទះស្តើងមួយនេះផ្តល់នូវស្ថេរភាពខ្ពស់ ភាពស៊ីសង្វាក់គ្នាដ៏ល្អឥតខ្ចោះ និងអត្រានៃការដកយកសម្ភារៈចេញខ្ពស់។ បើប្រៀបធៀបទៅនឹងការកិនទ្វេភាគីបែបប្រពៃណី បច្ចេកទេសនេះធ្វើឱ្យប្រសើរឡើងនូវប្រសិទ្ធភាពកិនជាង 50%។
២.៤ ការកិនទ្វេភាគី
ការកិនទ្វេភាគីប្រើទាំងចានកិនខាងលើ និងខាងក្រោម ដើម្បីកិនភាគីទាំងសងខាងនៃស្រទាប់ខាងក្រោមក្នុងពេលដំណាលគ្នា ដែលធានាបាននូវគុណភាពផ្ទៃដ៏ល្អឥតខ្ចោះនៅភាគីទាំងសងខាង។
ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការ បន្ទះកិនដំបូងដាក់សម្ពាធទៅលើចំណុចខ្ពស់បំផុតនៃស្នាដៃ ដែលបណ្តាលឱ្យមានការខូចទ្រង់ទ្រាយ និងការដកសម្ភារៈចេញបន្តិចម្តងៗនៅចំណុចទាំងនោះ។ នៅពេលដែលចំណុចខ្ពស់ៗត្រូវបានរាបស្មើ សម្ពាធលើស្រទាប់ខាងក្រោមកាន់តែឯកសណ្ឋានបន្តិចម្តងៗ ដែលបណ្តាលឱ្យមានការខូចទ្រង់ទ្រាយជាប់លាប់នៅទូទាំងផ្ទៃទាំងមូល។ នេះអនុញ្ញាតឱ្យផ្ទៃខាងលើ និងខាងក្រោមត្រូវបានកិនឱ្យស្មើគ្នា។ នៅពេលដែលការកិនត្រូវបានបញ្ចប់ ហើយសម្ពាធត្រូវបានបញ្ចេញ ផ្នែកនីមួយៗនៃស្រទាប់ខាងក្រោមនឹងងើបឡើងវិញស្មើគ្នាដោយសារតែសម្ពាធស្មើគ្នាដែលវាជួបប្រទះ។ នេះនាំឱ្យមានការរួញតូចបំផុត និងរាបស្មើល្អ។
ភាពរដុបនៃផ្ទៃរបស់បន្ទះ wafer បន្ទាប់ពីកិនអាស្រ័យលើទំហំភាគល្អិតសំណឹក - ភាគល្អិតតូចៗផ្តល់ផ្ទៃរលោងជាងមុន។ នៅពេលប្រើសំណឹក 5 μm សម្រាប់ការកិនទ្វេភាគី ភាពរាបស្មើនៃបន្ទះ wafer និងការប្រែប្រួលកម្រាស់អាចត្រូវបានគ្រប់គ្រងក្នុងរង្វង់ 5 μm។ ការវាស់វែងមីក្រូទស្សន៍កម្លាំងអាតូម (AFM) បង្ហាញពីភាពរដុបនៃផ្ទៃ (Rq) ប្រហែល 100 nm ជាមួយនឹងរណ្តៅកិនជ្រៅរហូតដល់ 380 nm និងស្នាមលីនេអ៊ែរដែលអាចមើលឃើញដែលបណ្តាលមកពីសកម្មភាពសំណឹក។
វិធីសាស្ត្រជឿនលឿនជាងនេះទៀតពាក់ព័ន្ធនឹងការកិនទ្វេភាគីដោយប្រើបន្ទះស្នោប៉ូលីយូរីថេនរួមបញ្ចូលជាមួយនឹងសារធាតុរាវពេជ្រពហុគ្រីស្តាលីន។ ដំណើរការនេះផលិតបន្ទះបន្ទះដែលមានភាពរដុបលើផ្ទៃទាបខ្លាំង ដោយសម្រេចបាន Ra < 3 nm ដែលមានប្រយោជន៍ខ្ពស់សម្រាប់ការប៉ូលាស្រទាប់ខាងក្រោម SiC ជាបន្តបន្ទាប់។
ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការកោសផ្ទៃនៅតែជាបញ្ហាដែលមិនទាន់ដោះស្រាយ។ លើសពីនេះ ពេជ្រពហុគ្រីស្តាលីនដែលប្រើក្នុងដំណើរការនេះត្រូវបានផលិតតាមរយៈការសំយោគផ្ទុះ ដែលជាបញ្ហាប្រឈមខាងបច្ចេកទេស ផ្តល់ទិន្នផលទាប និងមានតម្លៃថ្លៃខ្លាំង។
ការប៉ូលាគ្រីស្តាល់ SiC តែមួយ
ដើម្បីទទួលបានផ្ទៃប៉ូលាដែលមានគុណភាពខ្ពស់នៅលើបន្ទះស៊ីលីកុនកាបៃ (SiC) ការប៉ូលាត្រូវតែលុបរណ្តៅកិន និងរលកផ្ទៃខ្នាតណាណូម៉ែត្រចេញទាំងស្រុង។ គោលដៅគឺដើម្បីបង្កើតផ្ទៃរលោង គ្មានពិការភាព ដោយគ្មានការបំពុល ឬការរិចរិល គ្មានការខូចខាតផ្ទៃក្រោម និងគ្មានភាពតានតឹងលើផ្ទៃដែលនៅសេសសល់។
៣.១ ការប៉ូលាមេកានិច និង CMP នៃបន្ទះ SiC
បន្ទាប់ពីការលូតលាស់នៃដុំគ្រីស្តាល់តែមួយ SiC ពិការភាពលើផ្ទៃរារាំងវាពីការត្រូវបានប្រើដោយផ្ទាល់សម្រាប់ការលូតលាស់ epitaxial ។ ដូច្នេះ ការកែច្នៃបន្ថែមទៀតគឺត្រូវបានទាមទារ។ ដំបូងឡើយ ដុំនេះត្រូវបានបង្កើតជារាងស៊ីឡាំងស្តង់ដារតាមរយៈការមូល បន្ទាប់មកកាត់ជាបន្ទះស្តើងដោយប្រើការកាត់លួស បន្ទាប់មកដោយការផ្ទៀងផ្ទាត់ទិសដៅគ្រីស្តាល់។ ការប៉ូលាគឺជាជំហានដ៏សំខាន់មួយក្នុងការកែលម្អគុណភាពបន្ទះស្តើង ដោយដោះស្រាយការខូចខាតលើផ្ទៃដែលអាចកើតមានដែលបណ្តាលមកពីពិការភាពលើការលូតលាស់គ្រីស្តាល់ និងជំហានដំណើរការពីមុន។
មានវិធីសាស្រ្តសំខាន់ៗចំនួនបួនសម្រាប់យកស្រទាប់ខូចខាតលើផ្ទៃ SiC ចេញ៖
ការប៉ូលាដោយមេកានិច៖ សាមញ្ញ ប៉ុន្តែបន្សល់ទុកស្នាមឆ្កូត; សមរម្យសម្រាប់ការប៉ូលាដំបូង។
ការប៉ូលាដោយមេកានិចគីមី (CMP): លុបស្នាមឆ្កូតតាមរយៈការឆ្លាក់គីមី; ស័ក្តិសមសម្រាប់ការប៉ូលាដោយភាពជាក់លាក់។
ការឆ្លាក់អ៊ីដ្រូសែន៖ តម្រូវឱ្យមានឧបករណ៍ស្មុគស្មាញ ដែលត្រូវបានគេប្រើជាទូទៅនៅក្នុងដំណើរការ HTCVD។
ការប៉ូលាដោយមានជំនួយពីប្លាស្មា៖ ស្មុគស្មាញ និងកម្រប្រើណាស់។
ការប៉ូលាដោយមេកានិចតែមួយមុខច្រើនតែបណ្តាលឱ្យមានស្នាមឆ្កូត ខណៈពេលដែលការប៉ូលាដោយសារធាតុគីមីតែមួយមុខអាចនាំឱ្យមានការឆ្លាក់មិនស្មើគ្នា។ CMP រួមបញ្ចូលគ្នានូវគុណសម្បត្តិទាំងពីរ និងផ្តល់នូវដំណោះស្រាយដែលមានប្រសិទ្ធភាព និងសន្សំសំចៃ។
គោលការណ៍ធ្វើការរបស់ CMP
CMP ដំណើរការដោយបង្វិលបន្ទះ wafer ក្រោមសម្ពាធកំណត់ប្រឆាំងនឹងបន្ទះប៉ូលាដែលបង្វិល។ ចលនាទាក់ទងនេះ រួមផ្សំជាមួយនឹងការកកិតមេកានិចពីសារធាតុសំណឹកទំហំណាណូនៅក្នុងសារធាតុរាវ និងសកម្មភាពគីមីនៃសារធាតុប្រតិកម្ម សម្រេចបាននូវភាពរាបស្មើនៃផ្ទៃ។
សម្ភារៈសំខាន់ៗដែលបានប្រើ៖
សារធាតុប៉ូលា៖ មានផ្ទុកសារធាតុសំណឹក និងសារធាតុប្រតិកម្មគីមី។
បន្ទះប៉ូលា៖ សឹករហែកពេលប្រើ ដែលកាត់បន្ថយទំហំរន្ធញើស និងប្រសិទ្ធភាពនៃការបញ្ចេញសារធាតុរាវ។ ការលាបជាប្រចាំ ដែលជាធម្មតាប្រើឧបករណ៍តុបតែងពេជ្រ គឺត្រូវបានទាមទារដើម្បីស្តារភាពរដុបឡើងវិញ។
ដំណើរការ CMP ធម្មតា
សារធាតុសំណឹក៖ សារធាតុពេជ្រកម្រាស់ 0.5 μm
ភាពរដុបនៃផ្ទៃគោលដៅ៖ ~0.7 nm
ការប៉ូលាដោយគីមី និងមេកានិច៖
ឧបករណ៍ប៉ូលា៖ ម៉ាស៊ីនប៉ូលាម្ខាង AP-810
សម្ពាធ៖ ២០០ ក្រាម/សង់ទីម៉ែត្រគូប
ល្បឿនបន្ទះ៖ ៥០ rpm
ល្បឿនកាន់សេរ៉ាមិច៖ ៣៨ rpm
សមាសភាពនៃល្បាយ៖
SiO₂ (៣០% ទម្ងន់សុទ្ធ, pH = ១០.១៥)
0–70 wt% H₂O₂ (30 wt%, ថ្នាក់សារធាតុប្រតិកម្ម)
កែតម្រូវ pH ដល់ 8.5 ដោយប្រើ KOH 5 wt% និង HNO3 1 wt%
អត្រាលំហូរកាកសំណល់៖ ៣ លីត្រ/នាទី ចរាចរឡើងវិញ
ដំណើរការនេះធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវគុណភាពបន្ទះ SiC យ៉ាងមានប្រសិទ្ធភាព និងបំពេញតាមតម្រូវការសម្រាប់ដំណើរការខាងក្រោម។
បញ្ហាប្រឈមបច្ចេកទេសក្នុងការប៉ូលាមេកានិច
SiC ក្នុងនាមជាស៊ីមីកុងដុកទ័រដែលមានចន្លោះប្រេកង់ធំទូលាយ ដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់នៅក្នុងឧស្សាហកម្មអេឡិចត្រូនិច។ ជាមួយនឹងលក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្ត និងគីមីដ៏ល្អឥតខ្ចោះ គ្រីស្តាល់តែមួយ SiC គឺស័ក្តិសមសម្រាប់បរិស្ថានខ្លាំង ដូចជាសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ប្រេកង់ខ្ពស់ ថាមពលខ្ពស់ និងភាពធន់នឹងវិទ្យុសកម្ម។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ លក្ខណៈរឹង និងផុយស្រួយរបស់វាបង្ហាញពីបញ្ហាប្រឈមធំៗសម្រាប់ការកិន និងប៉ូលា។
ខណៈពេលដែលក្រុមហ៊ុនផលិតឈានមុខគេលើពិភពលោកកំពុងផ្លាស់ប្តូរពីបន្ទះសៀគ្វីទំហំ ៦អ៊ីញ ទៅ ៨អ៊ីញ បញ្ហាដូចជាការប្រេះ និងការខូចខាតបន្ទះសៀគ្វីកំឡុងពេលដំណើរការកាន់តែលេចធ្លោ ដែលប៉ះពាល់យ៉ាងខ្លាំងដល់ទិន្នផល។ ការដោះស្រាយបញ្ហាប្រឈមផ្នែកបច្ចេកទេសនៃស្រទាប់ SiC ទំហំ ៨អ៊ីញ ឥឡូវនេះគឺជាស្តង់ដារសំខាន់សម្រាប់ការរីកចម្រើនរបស់ឧស្សាហកម្ម។
នៅក្នុងយុគសម័យ 8 អ៊ីញ ដំណើរការបន្ទះ SiC ប្រឈមមុខនឹងបញ្ហាប្រឈមជាច្រើន៖
ការធ្វើមាត្រដ្ឋានបន្ទះសៀគ្វីគឺចាំបាច់ដើម្បីបង្កើនទិន្នផលបន្ទះឈីបក្នុងមួយបាច់ កាត់បន្ថយការខាតបង់គែម និងបន្ថយថ្លៃដើមផលិតកម្ម — ជាពិសេសដោយសារតែតម្រូវការកើនឡើងនៅក្នុងកម្មវិធីយានយន្តអគ្គិសនី។
ខណៈពេលដែលការលូតលាស់នៃគ្រីស្តាល់ SiC ទោលទំហំ 8 អ៊ីញបានចាស់ទុំ ដំណើរការផ្នែកខាងក្រោយដូចជាការកិន និងការប៉ូលានៅតែប្រឈមមុខនឹងឧបសគ្គ ដែលបណ្តាលឱ្យមានទិន្នផលទាប (ត្រឹមតែ 40–50%)។
បន្ទះស្តើងធំៗជួបប្រទះនឹងការចែកចាយសម្ពាធស្មុគស្មាញជាងមុន ដែលបង្កើនការលំបាកក្នុងការគ្រប់គ្រងភាពតានតឹងនៃការប៉ូលា និងភាពស៊ីសង្វាក់គ្នានៃទិន្នផល។
ទោះបីជាកម្រាស់នៃបន្ទះសៀគ្វីទំហំ ៨ អ៊ីញខិតជិតកម្រាស់បន្ទះសៀគ្វីទំហំ ៦ អ៊ីញក៏ដោយ ក៏វាងាយនឹងខូចខាតក្នុងពេលដោះស្រាយដោយសារតែភាពតានតឹង និងការរួញ។
ដើម្បីកាត់បន្ថយភាពតានតឹង ការរួញ និងការប្រេះដែលទាក់ទងនឹងការកាត់ ការកាត់ដោយឡាស៊ែរត្រូវបានប្រើប្រាស់កាន់តែខ្លាំងឡើង។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ៖
ឡាស៊ែររលកវែងបណ្តាលឱ្យខូចខាតដោយកម្ដៅ។
ឡាស៊ែររលកខ្លីបង្កើតកំទេចកំទីធ្ងន់ៗ និងធ្វើឱ្យស្រទាប់ខូចខាតកាន់តែជ្រៅ ដែលបង្កើនភាពស្មុគស្មាញនៃការប៉ូលា។
លំហូរការងារប៉ូលាមេកានិចសម្រាប់ SiC
លំហូរដំណើរការទូទៅរួមមាន៖
ការកាត់ទិសដៅ
ការកិនរដុប
ការកិនល្អិតល្អន់
ការប៉ូលាមេកានិច
ការប៉ូលាមេកានិចគីមី (CMP) ជាជំហានចុងក្រោយ
ជម្រើសនៃវិធីសាស្ត្រ CMP ការរចនាផ្លូវដំណើរការ និងការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃប៉ារ៉ាម៉ែត្រគឺមានសារៈសំខាន់ណាស់។ នៅក្នុងការផលិតស៊ីមីកុងដុកទ័រ CMP គឺជាជំហានកំណត់សម្រាប់ផលិតបន្ទះ SiC ដែលមានផ្ទៃរលោងខ្លាំង គ្មានពិការភាព និងគ្មានការខូចខាត ដែលមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការលូតលាស់ epitaxial ដែលមានគុណភាពខ្ពស់។
(ក) យកដុំ SiC ចេញពីប្រដាប់ដុត។
(ខ) អនុវត្តការបង្កើតរូបរាងដំបូងដោយប្រើការកិនអង្កត់ផ្ចិតខាងក្រៅ;
(គ) កំណត់ទិសដៅគ្រីស្តាល់ដោយប្រើការតម្រឹមរាបស្មើ ឬស្នាមរន្ធ;
(ឃ) កាត់ដុំដែកជាបន្ទះស្តើងៗដោយប្រើកាំបិតកាត់ខ្សែច្រើនខ្សែ។
(ង) សម្រេចបានផ្ទៃរលោងដូចកញ្ចក់តាមរយៈជំហានកិន និងប៉ូលា។
បន្ទាប់ពីបញ្ចប់ស៊េរីនៃជំហានដំណើរការ គែមខាងក្រៅនៃបន្ទះ SiC ជារឿយៗក្លាយជាមុត ដែលបង្កើនហានិភ័យនៃការប្រេះក្នុងពេលដោះស្រាយ ឬការប្រើប្រាស់។ ដើម្បីជៀសវាងភាពផុយស្រួយបែបនេះ ការកិនគែមគឺត្រូវបានទាមទារ។
បន្ថែមពីលើដំណើរការកាត់បែបប្រពៃណី វិធីសាស្រ្តប្រកបដោយភាពច្នៃប្រឌិតសម្រាប់ការរៀបចំបន្ទះសៀគ្វី SiC ពាក់ព័ន្ធនឹងបច្ចេកវិទ្យាភ្ជាប់។ វិធីសាស្រ្តនេះអាចឱ្យការផលិតបន្ទះសៀគ្វីបានដោយការភ្ជាប់ស្រទាប់គ្រីស្តាល់ SiC តែមួយស្តើងទៅនឹងស្រទាប់ខាងក្រោមដែលមានភាពខុសប្លែកគ្នា (ស្រទាប់ខាងក្រោមទ្រទ្រង់)។
រូបភាពទី 3 បង្ហាញពីលំហូរដំណើរការ៖
ដំបូងឡើយ ស្រទាប់រលាយមួយត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅជម្រៅដែលបានកំណត់មួយនៅលើផ្ទៃនៃគ្រីស្តាល់តែមួយ SiC តាមរយៈការបញ្ចូលអ៊ីយ៉ុងអ៊ីដ្រូសែន ឬបច្ចេកទេសស្រដៀងគ្នា។ គ្រីស្តាល់តែមួយ SiC ដែលបានកែច្នៃត្រូវបានភ្ជាប់ទៅនឹងស្រទាប់ទ្រទ្រង់រាបស្មើ ហើយត្រូវរងសម្ពាធ និងកំដៅ។ នេះអនុញ្ញាតឱ្យមានការផ្ទេរ និងការបំបែកស្រទាប់គ្រីស្តាល់តែមួយ SiC ដោយជោគជ័យទៅលើស្រទាប់ទ្រទ្រង់។
ស្រទាប់ SiC ដែលបានបំបែកចេញត្រូវឆ្លងកាត់ការព្យាបាលលើផ្ទៃដើម្បីសម្រេចបាននូវភាពរាបស្មើដែលត្រូវការ ហើយអាចប្រើប្រាស់ឡើងវិញបានក្នុងដំណើរការភ្ជាប់ជាបន្តបន្ទាប់។ បើប្រៀបធៀបទៅនឹងការកាត់គ្រីស្តាល់ SiC តាមបែបប្រពៃណី បច្ចេកទេសនេះកាត់បន្ថយតម្រូវការសម្រាប់វត្ថុធាតុដើមថ្លៃៗ។ ទោះបីជាបញ្ហាប្រឈមផ្នែកបច្ចេកទេសនៅតែមានក៏ដោយ ការស្រាវជ្រាវ និងអភិវឌ្ឍន៍កំពុងរីកចម្រើនយ៉ាងសកម្ម ដើម្បីឱ្យអាចផលិតបន្ទះ wafer ដែលមានតម្លៃទាប។
ដោយសារភាពរឹងខ្ពស់ និងស្ថេរភាពគីមីរបស់ SiC—ដែលធ្វើឱ្យវាធន់នឹងប្រតិកម្មនៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់—ការប៉ូលាដោយមេកានិចគឺត្រូវបានទាមទារដើម្បីយករណ្តៅកិនល្អិតៗចេញ កាត់បន្ថយការខូចខាតលើផ្ទៃ លុបបំបាត់ការកោស រណ្តៅ និងពិការភាពសំបកក្រូច បន្ថយភាពរដុបលើផ្ទៃ ធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវភាពរាបស្មើ និងបង្កើនគុណភាពផ្ទៃ។
ដើម្បីទទួលបានផ្ទៃរលោងដែលមានគុណភាពខ្ពស់ ចាំបាច់ត្រូវ៖
កែសម្រួលប្រភេទសំណឹក,
កាត់បន្ថយទំហំភាគល្អិត,
បង្កើនប្រសិទ្ធភាពប៉ារ៉ាម៉ែត្រដំណើរការ,
ជ្រើសរើសសម្ភារៈប៉ូលា និងបន្ទះប៉ូលាដែលមានភាពរឹងគ្រប់គ្រាន់។
រូបភាពទី 7 បង្ហាញថា ការប៉ូលាទ្វេភាគីជាមួយនឹងសារធាតុសំណឹក 1 μm អាចគ្រប់គ្រងភាពរាបស្មើ និងការប្រែប្រួលកម្រាស់ក្នុងរង្វង់ 10 μm និងកាត់បន្ថយភាពរដុបនៃផ្ទៃមកត្រឹមប្រហែល 0.25 nm។
៣.២ ការប៉ូលាដោយមេកានិចគីមី (CMP)
ការប៉ូលាមេកានិចគីមី (CMP) ផ្សំការសំណឹកភាគល្អិតល្អិតៗជាមួយនឹងការឆ្លាក់គីមី ដើម្បីបង្កើតជាផ្ទៃរលោង និងរាបស្មើលើសម្ភារៈដែលកំពុងត្រូវបានកែច្នៃ។ គោលការណ៍ជាមូលដ្ឋានគឺ៖
ប្រតិកម្មគីមីកើតឡើងរវាងសារធាតុប៉ូលា និងផ្ទៃបន្ទះស្តើង ដែលបង្កើតជាស្រទាប់ទន់។
ការកកិតរវាងភាគល្អិតសំណឹក និងស្រទាប់ទន់ ធ្វើឱ្យសម្ភារៈនេះដកចេញ។
អត្ថប្រយោជន៍ CMP៖
យកឈ្នះលើគុណវិបត្តិនៃការប៉ូលាដោយមេកានិច ឬគីមីសុទ្ធសាធ
សម្រេចបានទាំងការរៀបចំផែនការសកល និងក្នុងស្រុក
ផលិតផ្ទៃដែលមានភាពរាបស្មើខ្ពស់ និងភាពរដុបទាប
មិនបន្សល់ទុកការខូចខាតលើផ្ទៃ ឬក្រោមដីឡើយ។
លម្អិត៖
បន្ទះរលោងផ្លាស់ទីទាក់ទងនឹងបន្ទះប៉ូលាក្រោមសម្ពាធ។
សារធាតុសំណឹកខ្នាតណាណូម៉ែត្រ (ឧទាហរណ៍ SiO₂) នៅក្នុងសារធាតុរលាយចូលរួមក្នុងការកាត់ ធ្វើឱ្យចំណងកូវ៉ាឡង់ Si-C ចុះខ្សោយ និងបង្កើនការដកយកសម្ភារៈចេញ។
ប្រភេទនៃបច្ចេកទេស CMP៖
ការប៉ូលាសំណឹកដោយសេរី៖ សំណឹក (ឧ. SiO₂) ត្រូវបានផ្អាកក្នុងល្បាយ។ ការដកយកសម្ភារៈចេញកើតឡើងតាមរយៈការសំណឹកបីតួ (បន្ទះ wafer-pad-សំណឹក)។ ទំហំសំណឹក (ជាធម្មតា 60–200 nm) pH និងសីតុណ្ហភាពត្រូវតែគ្រប់គ្រងយ៉ាងច្បាស់លាស់ដើម្បីបង្កើនឯកសណ្ឋាន។
ការប៉ូលាសារធាតុសំណឹកថេរ៖ សារធាតុសំណឹកត្រូវបានបង្កប់នៅក្នុងបន្ទះប៉ូលា ដើម្បីការពារការកកកុញ — ល្អបំផុតសម្រាប់ដំណើរការដែលមានភាពជាក់លាក់ខ្ពស់។
ការសម្អាតបន្ទាប់ពីប៉ូលា៖
បន្ទះវ៉ាហ្វើរដែលប៉ូលាត្រូវឆ្លងកាត់៖
ការសម្អាតដោយសារធាតុគីមី (រួមទាំងការយកទឹក DI និងកាកសំណល់ចេញ)
ការលាងសម្អាតដោយទឹក DI និង
ការសម្ងួតអាសូតក្តៅ
ដើម្បីកាត់បន្ថយការបំពុលលើផ្ទៃ។
គុណភាព និងដំណើរការផ្ទៃ
ភាពរដុបនៃផ្ទៃអាចត្រូវបានកាត់បន្ថយមកត្រឹម Ra < 0.3 nm ដែលបំពេញតាមតម្រូវការអេពីតាក់ស៊ីស៊ីមីកុងដុកទ័រ។
ការធ្វើប្លង់សកល៖ ការរួមបញ្ចូលគ្នានៃការបន្ទន់គីមី និងការដកយកចេញដោយមេកានិចកាត់បន្ថយការកោស និងការឆ្លាក់មិនស្មើគ្នា ដែលមានប្រសិទ្ធភាពជាងវិធីសាស្ត្រមេកានិច ឬគីមីសុទ្ធ។
ប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់៖ ស័ក្តិសមសម្រាប់វត្ថុធាតុរឹង និងផុយស្រួយដូចជា SiC ដែលមានអត្រាដកយកវត្ថុធាតុលើសពី 200 nm/h។
បច្ចេកទេសប៉ូលាថ្មីៗផ្សេងទៀត
បន្ថែមពីលើ CMP វិធីសាស្រ្តជំនួសត្រូវបានស្នើឡើង រួមមាន៖
ការប៉ូលាដោយអេឡិចត្រូគីមី ការប៉ូលា ឬការឆ្លាក់ដោយមានជំនួយពីកាតាលីករ និង
ការប៉ូលាដោយសារធាតុទ្រីបូគីមី។
ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វិធីសាស្រ្តទាំងនេះនៅតែស្ថិតក្នុងដំណាក់កាលស្រាវជ្រាវ ហើយបានអភិវឌ្ឍយឺតៗដោយសារតែលក្ខណៈសម្បត្តិសម្ភារៈដ៏លំបាករបស់ SiC។
នៅទីបំផុត ដំណើរការ SiC គឺជាដំណើរការបន្តិចម្តងៗនៃការកាត់បន្ថយការកោង និងភាពរដុប ដើម្បីបង្កើនគុណភាពផ្ទៃ ដែលការគ្រប់គ្រងភាពរាបស្មើ និងភាពរដុបគឺមានសារៈសំខាន់ណាស់ពេញមួយដំណាក់កាលនីមួយៗ។
បច្ចេកវិទ្យាកែច្នៃ
ក្នុងដំណាក់កាលកិនបន្ទះសៀគ្វី សារធាតុពេជ្រដែលមានទំហំភាគល្អិតខុសៗគ្នាត្រូវបានប្រើដើម្បីកិនបន្ទះសៀគ្វីឱ្យដល់កម្រិតរាបស្មើ និងភាពរដុបនៃផ្ទៃដែលត្រូវការ។ បន្ទាប់មកដោយការប៉ូលា ដោយប្រើបច្ចេកទេសប៉ូលាមេកានិច និងគីមី (CMP) ដើម្បីផលិតបន្ទះសៀគ្វីស៊ីលីកុនកាបៃ (SiC) ដែលប៉ូលាដោយមិនខូចខាត។
បន្ទាប់ពីការប៉ូលា បន្ទះ SiC ឆ្លងកាត់ការត្រួតពិនិត្យគុណភាពយ៉ាងម៉ត់ចត់ដោយប្រើឧបករណ៍ដូចជាមីក្រូទស្សន៍អុបទិក និងឌីផ្រាក់ស្យុងកាំរស្មីអ៊ិច ដើម្បីធានាថាប៉ារ៉ាម៉ែត្របច្ចេកទេសទាំងអស់បំពេញតាមស្តង់ដារដែលត្រូវការ។ ជាចុងក្រោយ បន្ទះដែលប៉ូលាត្រូវបានសម្អាតដោយប្រើសារធាតុសម្អាតឯកទេស និងទឹកបរិសុទ្ធខ្លាំង ដើម្បីយកសារធាតុកខ្វក់ចេញពីផ្ទៃ។ បន្ទាប់មក ពួកវាត្រូវបានសម្ងួតដោយប្រើឧស្ម័នអាសូតបរិសុទ្ធខ្លាំង និងម៉ាស៊ីនសម្ងួតបង្វិល ដែលបញ្ចប់ដំណើរការផលិតទាំងមូល។
បន្ទាប់ពីការខិតខំប្រឹងប្រែងអស់រយៈពេលជាច្រើនឆ្នាំ វឌ្ឍនភាពគួរឱ្យកត់សម្គាល់ត្រូវបានធ្វើឡើងនៅក្នុងដំណើរការគ្រីស្តាល់តែមួយ SiC នៅក្នុងប្រទេសចិន។ នៅក្នុងស្រុក គ្រីស្តាល់តែមួយ 4H-SiC ដែលមានអ៊ីសូឡង់ពាក់កណ្តាល 100 mm ត្រូវបានអភិវឌ្ឍដោយជោគជ័យ ហើយគ្រីស្តាល់តែមួយប្រភេទ n-type 4H-SiC និង 6H-SiC ឥឡូវនេះអាចផលិតជាបាច់ៗបាន។ ក្រុមហ៊ុនដូចជា TankeBlue និង TYST បានបង្កើតគ្រីស្តាល់តែមួយ SiC 150 mm រួចហើយ។
ទាក់ទងនឹងបច្ចេកវិទ្យាដំណើរការបន្ទះសៀគ្វី SiC ស្ថាប័នក្នុងស្រុកបានស្វែងយល់ពីលក្ខខណ្ឌដំណើរការ និងផ្លូវសម្រាប់ការកាត់គ្រីស្តាល់ ការកិន និងការប៉ូលា។ ពួកគេមានសមត្ថភាពផលិតគំរូដែលបំពេញតាមតម្រូវការសម្រាប់ការផលិតឧបករណ៍។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ បើប្រៀបធៀបទៅនឹងស្តង់ដារអន្តរជាតិ គុណភាពដំណើរការផ្ទៃនៃបន្ទះសៀគ្វីក្នុងស្រុកនៅតែយឺតយ៉ាវយ៉ាងខ្លាំង។ មានបញ្ហាជាច្រើន៖
ទ្រឹស្តី SiC អន្តរជាតិ និងបច្ចេកវិទ្យាដំណើរការត្រូវបានការពារយ៉ាងតឹងរ៉ឹង ហើយមិនងាយស្រួលចូលប្រើនោះទេ។
មានកង្វះខាតការស្រាវជ្រាវទ្រឹស្តី និងការគាំទ្រសម្រាប់ការកែលម្អ និងការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពដំណើរការ។
តម្លៃនៃការនាំចូលឧបករណ៍ និងគ្រឿងបន្លាស់ពីបរទេសគឺខ្ពស់។
ការស្រាវជ្រាវក្នុងស្រុកលើការរចនាឧបករណ៍ ភាពជាក់លាក់នៃដំណើរការ និងសម្ភារៈនៅតែបង្ហាញពីគម្លាតគួរឱ្យកត់សម្គាល់បើប្រៀបធៀបទៅនឹងកម្រិតអន្តរជាតិ។
បច្ចុប្បន្ននេះ ឧបករណ៍ភាគច្រើនដែលមានភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ដែលប្រើប្រាស់ក្នុងប្រទេសចិនត្រូវបាននាំចូល។ ឧបករណ៍ និងវិធីសាស្រ្តធ្វើតេស្តក៏ត្រូវការការកែលម្អបន្ថែមទៀតផងដែរ។
ជាមួយនឹងការអភិវឌ្ឍជាបន្តបន្ទាប់នៃស៊ីមីកុងដុកទ័រជំនាន់ទីបី អង្កត់ផ្ចិតនៃស្រទាប់គ្រីស្តាល់តែមួយ SiC កំពុងកើនឡើងជាលំដាប់ រួមជាមួយនឹងតម្រូវការខ្ពស់សម្រាប់គុណភាពដំណើរការផ្ទៃ។ បច្ចេកវិទ្យាដំណើរការបន្ទះសៀគ្វីបានក្លាយជាជំហានមួយក្នុងចំណោមជំហានដែលប្រឈមនឹងបញ្ហាបច្ចេកទេសបំផុតបន្ទាប់ពីការលូតលាស់គ្រីស្តាល់តែមួយ SiC។
ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាប្រឈមដែលមានស្រាប់ក្នុងការកែច្នៃ វាមានសារៈសំខាន់ណាស់ក្នុងការសិក្សាបន្ថែមអំពីយន្តការដែលពាក់ព័ន្ធនឹងការកាត់ ការកិន និងការប៉ូលា ព្រមទាំងស្វែងយល់ពីវិធីសាស្រ្តដំណើរការ និងផ្លូវសមស្របសម្រាប់ការផលិតបន្ទះ SiC។ ក្នុងពេលជាមួយគ្នានេះ ចាំបាច់ត្រូវរៀនពីបច្ចេកវិទ្យាដំណើរការអន្តរជាតិកម្រិតខ្ពស់ និងប្រើប្រាស់បច្ចេកទេស និងឧបករណ៍ម៉ាស៊ីនដែលមានភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ទំនើបៗ ដើម្បីផលិតស្រទាប់ខាងក្រោមដែលមានគុណភាពខ្ពស់។
នៅពេលដែលទំហំបន្ទះសៀគ្វីកើនឡើង ការលំបាកនៃការលូតលាស់គ្រីស្តាល់ និងដំណើរការក៏កើនឡើងផងដែរ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ប្រសិទ្ធភាពផលិតកម្មនៃឧបករណ៍ផលិតបន្តបន្ទាប់មានភាពប្រសើរឡើងគួរឱ្យកត់សម្គាល់ ហើយថ្លៃដើមឯកតាត្រូវបានកាត់បន្ថយ។ បច្ចុប្បន្ននេះ អ្នកផ្គត់ផ្គង់បន្ទះសៀគ្វី SiC សំខាន់ៗនៅទូទាំងពិភពលោកផ្តល់ជូននូវផលិតផលដែលមានអង្កត់ផ្ចិតចាប់ពី 4 អ៊ីញ ដល់ 6 អ៊ីញ។ ក្រុមហ៊ុនឈានមុខគេដូចជា Cree និង II-VI បានចាប់ផ្តើមរៀបចំផែនការសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍខ្សែសង្វាក់ផលិតកម្មបន្ទះសៀគ្វី SiC ទំហំ 8 អ៊ីញរួចហើយ។
ពេលវេលាបង្ហោះ៖ ថ្ងៃទី ២៣ ខែឧសភា ឆ្នាំ ២០២៥