ស្ថានភាពបច្ចុប្បន្ន និងនិន្នាការនៃបច្ចេកវិទ្យាដំណើរការ SiC Wafer

ជាសម្ភារៈស្រទាប់ខាងក្រោម semiconductor ជំនាន់ទីបី។ស៊ីលីកុនកាបូអ៊ីដ (SiC)គ្រីស្តាល់តែមួយមានទស្សនវិស័យកម្មវិធីទូលំទូលាយក្នុងការផលិតឧបករណ៍អេឡិចត្រូនិចដែលមានប្រេកង់ខ្ពស់ និងថាមពលខ្ពស់។ បច្ចេកវិជ្ជាកែច្នៃ SiC ដើរតួយ៉ាងសំខាន់ក្នុងការផលិតសម្ភារៈស្រទាប់ខាងក្រោមដែលមានគុណភាពខ្ពស់។ អត្ថបទនេះណែនាំពីស្ថានភាពបច្ចុប្បន្ននៃការស្រាវជ្រាវលើបច្ចេកវិទ្យាដំណើរការ SiC ទាំងនៅក្នុងប្រទេសចិន និងនៅបរទេស ការវិភាគ និងប្រៀបធៀបយន្តការនៃដំណើរការកាត់ ការកិន និងប៉ូលា ព្រមទាំងនិន្នាការនៃភាពរាបស្មើ និងរដុបលើផ្ទៃ។ វាក៏ចង្អុលបង្ហាញពីបញ្ហាប្រឈមដែលមានស្រាប់នៅក្នុងដំណើរការ SiC wafer និងពិភាក្សាអំពីទិសដៅអភិវឌ្ឍន៍នាពេលអនាគត។

ស៊ីលីកុនកាបូន (SiC)wafers គឺជាសម្ភារៈមូលដ្ឋានដ៏សំខាន់សម្រាប់ឧបករណ៍ semiconductor ជំនាន់ទី 3 ហើយមានសារសំខាន់ និងសក្តានុពលទីផ្សារក្នុងវិស័យដូចជា មីក្រូអេឡិចត្រូនិច ថាមពលអេឡិចត្រូនិច និងភ្លើងបំភ្លឺ semiconductor ។ ដោយសារតែភាពរឹងខ្ពស់និងស្ថេរភាពគីមីនៃSiC គ្រីស្តាល់តែមួយវិធីសាស្រ្តកែច្នៃ semiconductor បែបប្រពៃណីគឺមិនសមរម្យទាំងស្រុងសម្រាប់ម៉ាស៊ីនរបស់ពួកគេ។ ទោះបីជាក្រុមហ៊ុនអន្តរជាតិជាច្រើនបានធ្វើការស្រាវជ្រាវយ៉ាងទូលំទូលាយលើដំណើរការទាមទារផ្នែកបច្ចេកទេសនៃគ្រីស្តាល់តែមួយ SiC ក៏ដោយ ក៏បច្ចេកវិទ្យាពាក់ព័ន្ធត្រូវបានរក្សាទុកជាសម្ងាត់យ៉ាងតឹងរ៉ឹង។

ក្នុងប៉ុន្មានឆ្នាំថ្មីៗនេះ ប្រទេសចិនបានបង្កើនកិច្ចខិតខំប្រឹងប្រែងក្នុងការអភិវឌ្ឍន៍សម្ភារៈ និងឧបករណ៍គ្រីស្តាល់តែមួយ SiC ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ភាពជឿនលឿននៃបច្ចេកវិទ្យាឧបករណ៍ SiC នៅក្នុងប្រទេសនាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ ត្រូវបានរារាំងដោយដែនកំណត់នៃបច្ចេកវិទ្យាកែច្នៃ និងគុណភាព wafer ។ ដូច្នេះវាមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ប្រទេសចិនក្នុងការកែលម្អសមត្ថភាពដំណើរការ SiC ដើម្បីបង្កើនគុណភាពនៃស្រទាប់ខាងក្រោមគ្រីស្តាល់ SiC និងសម្រេចបាននូវការអនុវត្តជាក់ស្តែង និងផលិតកម្មដ៏ធំរបស់ពួកគេ។

ដំណើរការសំខាន់ៗរួមមានៈ កាត់ → កិនម៉ត់ → កិនល្អ → ប៉ូលារដុប (ប៉ូលាមេកានិក) → ប៉ូលាល្អ (ប៉ូលាមេកានិកគីមី CMP) → ការត្រួតពិនិត្យ។

ការកាត់គ្រីស្តាល់តែមួយ SiC

នៅក្នុងដំណើរការនៃSiC គ្រីស្តាល់តែមួយការកាត់គឺជាជំហានដំបូង និងសំខាន់ខ្លាំងណាស់។ ការបំរែបំរួលនៃធ្នូ ការរុះរើ និងកម្រាស់សរុប (TTV) ដែលជាលទ្ធផលនៃដំណើរការកាត់កំណត់គុណភាព និងប្រសិទ្ធភាពនៃប្រតិបត្តិការកិន និងប៉ូលាជាបន្តបន្ទាប់។

ឧបករណ៍កាត់អាចត្រូវបានចាត់ថ្នាក់តាមរូបរាងទៅជាគ្រាប់ពេជ្រខាងក្នុង (ID) saws, អង្កត់ផ្ចិតខាងក្រៅ (OD) saws, band saws និង wire saws។ ម្យ៉ាងវិញទៀត ខ្សែសង្វាក់ អាចត្រូវបានចាត់ថ្នាក់តាមប្រភេទចលនារបស់ពួកគេ ទៅជាប្រព័ន្ធខ្សែដែលភ្ជាប់គ្នា និងរង្វិលជុំ (គ្មានទីបញ្ចប់) ។ ដោយផ្អែកលើយន្ដការកាត់នៃសំណឹក បច្ចេកទេសកាត់ខ្សែអាចបែងចែកជាពីរប្រភេទ៖ ការកាត់ខ្សែសង្វាក់ដោយមិនគិតថ្លៃ និងការ sawing លួសពេជ្រថេរ។

1.1 វិធីសាស្រ្តកាត់ប្រពៃណី

ជម្រៅនៃការកាត់នៃអង្កត់ផ្ចិតខាងក្រៅ (OD) saws ត្រូវបានកំណត់ដោយអង្កត់ផ្ចិតនៃ blade ។ ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការកាត់ ផ្លុំងាយនឹងរំញ័រ និងគម្លាត ដែលបណ្តាលឱ្យមានកម្រិតសំឡេងរំខានខ្ពស់ និងភាពរឹងខ្សោយ។ អង្កត់ផ្ចិតខាងក្នុង (ID) saws ប្រើគ្រាប់ពេជ្រនៅលើរង្វង់ខាងក្នុងនៃ blade ជាគែមកាត់។ បន្ទះទាំងនេះអាចស្តើងរហូតដល់ 0.2 ម។ កំឡុងពេលកាត់ បន្ទះ ID បង្វិលក្នុងល្បឿនលឿន ខណៈពេលដែលសម្ភារៈដែលត្រូវកាត់ផ្លាស់ទីដោយរស្មីទាក់ទងទៅនឹងកណ្តាលរបស់ blade ដោយសម្រេចបាននូវការកាត់តាមរយៈចលនាដែលទាក់ទងនេះ។

ម៉ាស៊ីនកាត់ពេជ្រតម្រូវឱ្យឈប់ញឹកញាប់ និងច្រាសមកវិញ ហើយល្បឿនកាត់គឺទាបណាស់ - ជាធម្មតាមិនលើសពី 2 m/s ។ ពួកគេក៏ទទួលរងពីការពាក់មេកានិចដ៏សំខាន់ និងការចំណាយលើការថែទាំខ្ពស់។ ដោយសារទទឹងរបស់កាំបិត កាំកាត់មិនអាចតូចពេកទេ ហើយការកាត់ច្រើនកំណាត់មិនអាចធ្វើទៅបានទេ។ ឧបករណ៍ sawing បែបប្រពៃណីទាំងនេះត្រូវបានកំណត់ដោយភាពរឹងរបស់មូលដ្ឋាន ហើយមិនអាចកាត់កោង ឬមានកាំរបត់រឹតបន្តឹងបានទេ។ ពួកវាមានសមត្ថភាពត្រឹមតែកាត់ត្រង់ ផលិតកួរធំទូលាយ មានអត្រាទិន្នផលទាប ហើយដូច្នេះវាមិនស័ក្តិសមសម្រាប់ការកាត់ឡើយ។គ្រីស្តាល់ SiC.

1.2 ការកាត់ខ្សែភ្លើងច្រើនដងដោយឥតគិតថ្លៃ

បច្ចេកទេសកាត់ខ្សែដែលកាត់ដោយសេរី ប្រើចលនារហ័សនៃលួស ដើម្បីផ្ទុកសារធាតុរអិលចូលទៅក្នុង kerf ដែលអនុញ្ញាតឱ្យយកសម្ភារៈចេញ។ វាប្រើប្រាស់ជាចម្បងនូវរចនាសម្ព័ន្ធច្រាសមកវិញ ហើយបច្ចុប្បន្នជាវិធីសាស្រ្តចាស់ទុំ និងត្រូវបានប្រើប្រាស់យ៉ាងទូលំទូលាយសម្រាប់ការកាត់ពហុវែហ្វ័រប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាពនៃស៊ីលីកុនគ្រីស្តាល់តែមួយ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ កម្មវិធីរបស់វាក្នុងការកាត់ SiC ត្រូវបានគេសិក្សាតិចជាងមុន។

កន្ត្រៃលួសស្ពាន់ដោយឥតគិតថ្លៃអាចដំណើរការ wafers ដែលមានកម្រាស់តិចជាង 300 μm។ ពួកវាផ្តល់នូវការបាត់បង់ជាតិខឺហ្វ័រទាប កម្របណ្តាលឱ្យមានស្នាមប្រេះ ហើយជាលទ្ធផលមានគុណភាពផ្ទៃល្អ។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ ដោយសារយន្តការដកចេញសម្ភារៈ-ផ្អែកលើការរំកិល និងការចូលបន្ទាត់នៃសារធាតុសំណឹក-ផ្ទៃ wafer មាននិន្នាការបង្កើតភាពតានតឹងសំណល់សំខាន់ៗ microcracks និងស្រទាប់ការខូចខាតកាន់តែជ្រៅ។ នេះនាំឱ្យមានការខ្សោះជាតិទឹក ធ្វើឱ្យវាពិបាកក្នុងការគ្រប់គ្រងភាពត្រឹមត្រូវនៃទម្រង់ផ្ទៃ និងបង្កើនការផ្ទុកនៅលើជំហានដំណើរការជាបន្តបន្ទាប់។

ដំណើរការកាត់ត្រូវបានរងឥទ្ធិពលយ៉ាងខ្លាំងដោយ slurry; វាចាំបាច់ក្នុងការរក្សាភាពមុតស្រួចនៃសំណឹក និងកំហាប់នៃសារធាតុរអិល។ ការ​ព្យាបាល​ទឹក​រំអិល និង​ការ​កែច្នៃ​ឡើង​វិញ​មាន​តម្លៃ​ថ្លៃ។ នៅពេលកាត់បំណែកធំ ៗ សារធាតុសំណឹកមានការលំបាកក្នុងការជ្រាបចូលជ្រៅ និងវែង។ នៅក្រោមទំហំគ្រាប់ធញ្ញជាតិដែលមានសំណឹកដូចគ្នា ការបាត់បង់ kerf គឺធំជាងការកាត់ខ្សែភ្លើងដែលមានសំណឹកថេរ។

1.3 ការកាត់ខ្សែពេជ្រដែលជួសជុលរួច បានឃើញការកាត់ខ្សែច្រើនខ្សែ

ខ្សែសង្វាក់ពេជ្រថេរ ជាធម្មតាត្រូវបានបង្កើតឡើងដោយការបង្កប់ភាគល្អិតពេជ្រទៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមនៃខ្សែដែក តាមរយៈវិធីសាស្រ្តនៃការផ្សាំដែក ការដុត ឬភ្ជាប់ជ័រ។ ម៉ាស៊ីនកាត់ខ្សែពេជ្រដែលធ្វើពីអេឡិចត្រុងផ្តល់នូវគុណសម្បត្តិដូចជា កន្ត្រកតូចចង្អៀត គុណភាពចំណិតល្អ ប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់ ភាពកខ្វក់ទាប និងសមត្ថភាពកាត់សម្ភារៈរឹងខ្ពស់។

ការកាត់ខ្សែពេជ្រដែលធ្វើពីអេឡិចត្រិចច្រាសមកវិញ គឺជាវិធីសាស្ត្រដែលប្រើយ៉ាងទូលំទូលាយបំផុតសម្រាប់ការកាត់ SiC ។ រូបភាពទី 1 (មិនបានបង្ហាញនៅទីនេះ) បង្ហាញពីភាពរាបស្មើនៃផ្ទៃនៃ SiC wafers កាត់ដោយប្រើបច្ចេកទេសនេះ។ នៅពេលដែលការកាត់កំពុងដំណើរការ wafer warpage កើនឡើង។ នេះគឺដោយសារតែតំបន់ទំនាក់ទំនងរវាងខ្សែនិងសម្ភារៈកើនឡើងនៅពេលដែលលួសផ្លាស់ទីចុះក្រោមបង្កើនភាពធន់ទ្រាំនិងការរំញ័រខ្សែ។ នៅពេលដែលលួសឈានដល់អង្កត់ផ្ចិតអតិបរិមារបស់ wafer រំញ័រគឺនៅកម្រិតកំពូលរបស់វាដែលបណ្តាលឱ្យមាន warpage អតិបរមា។

នៅដំណាក់កាលក្រោយនៃការកាត់ ដោយសារខ្សែឆ្លងកាត់ការបង្កើនល្បឿន ចលនាល្បឿនមានស្ថេរភាព ការបន្ថយល្បឿន ការបញ្ឈប់ និងការបញ្ច្រាស រួមជាមួយនឹងការលំបាកក្នុងការយកកំទេចកំទីចេញជាមួយនឹង coolant គុណភាពផ្ទៃរបស់ wafer កាន់តែយ៉ាប់យ៉ឺន។ ការបញ្ច្រាសខ្សែ និងការប្រែប្រួលល្បឿន ក៏ដូចជាភាគល្អិតពេជ្រធំៗនៅលើខ្សែ គឺជាមូលហេតុចម្បងនៃការកោសផ្ទៃ។

1.4 បច្ចេកវិទ្យាបំបែកត្រជាក់

ការបំបែកដោយត្រជាក់នៃគ្រីស្តាល់តែមួយ SiC គឺជាដំណើរការប្រកបដោយភាពច្នៃប្រឌិតក្នុងវិស័យកែច្នៃសម្ភារៈ semiconductor ជំនាន់ទីបី។ ក្នុងរយៈពេលប៉ុន្មានឆ្នាំចុងក្រោយនេះ វាបានទាក់ទាញចំណាប់អារម្មណ៍យ៉ាងខ្លាំងដោយសារតែគុណសម្បត្តិគួរឱ្យកត់សម្គាល់របស់វាក្នុងការកែលម្អទិន្នផល និងកាត់បន្ថយការបាត់បង់សម្ភារៈ។ បច្ចេកវិទ្យាអាចត្រូវបានវិភាគពីទិដ្ឋភាពបី៖ គោលការណ៍ការងារ លំហូរដំណើរការ និងគុណសម្បត្តិស្នូល។

ការ​កំណត់​ទិស​គ្រីស្តាល់​និង​ការ​កិន​អង្កត់ផ្ចិត​ខាងក្រៅ៖ មុន​នឹង​ដំណើរការ ការ​តំរង់​ទិស​គ្រីស្តាល់​នៃ​ស៊ីស៊ីស៊ី​ត្រូវតែ​កំណត់។ បន្ទាប់មក ingot ត្រូវបានដាក់ចូលទៅក្នុងរចនាសម្ព័ន្ធស៊ីឡាំង (ជាទូទៅគេហៅថា SiC puck) តាមរយៈការកិនអង្កត់ផ្ចិតខាងក្រៅ។ ជំហាននេះចាក់គ្រឹះសម្រាប់ការកាត់ និងកាត់តាមទិសដៅជាបន្តបន្ទាប់។

ការកាត់ខ្សែច្រើន៖ វិធីសាស្ត្រនេះប្រើភាគល្អិតសំណឹក រួមជាមួយនឹងការកាត់ខ្សភ្លើង ដើម្បីកាត់ផ្នែកខាងក្នុងស៊ីឡាំង។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ វាទទួលរងពីការបាត់បង់ kerf ដ៏សំខាន់ និងបញ្ហាមិនស្មើគ្នានៃផ្ទៃ។

បច្ចេកវិទ្យាកាត់ឡាស៊ែរ៖ ឡាស៊ែរត្រូវបានប្រើដើម្បីបង្កើតស្រទាប់ដែលបានកែប្រែនៅក្នុងគ្រីស្តាល់ ដែលបំណែកស្តើងៗអាចផ្ដាច់បាន។ វិធីសាស្រ្តនេះកាត់បន្ថយការបាត់បង់សម្ភារៈ និងបង្កើនប្រសិទ្ធភាពដំណើរការ ដែលធ្វើឱ្យវាក្លាយជាទិសដៅថ្មីដ៏ជោគជ័យសម្រាប់ការកាត់ SiC wafer ។

ការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពដំណើរការកាត់

Fixed Abrasive Multi-Wire Cutting: បច្ចុប្បន្ននេះគឺជាបច្ចេកវិទ្យាចម្បង ដែលស័ក្តិសមសម្រាប់លក្ខណៈរឹងខ្ពស់របស់ SiC។

ម៉ាស៊ីនកាត់ចរន្តអគ្គិសនី (EDM) និងបច្ចេកវិជ្ជាបំបែកដោយត្រជាក់៖ វិធីសាស្រ្តទាំងនេះផ្តល់នូវដំណោះស្រាយចម្រុះដែលស្របតាមតម្រូវការជាក់លាក់។

ដំណើរការប៉ូលា៖ វាចាំបាច់ណាស់ក្នុងការធ្វើឱ្យមានតុល្យភាពរវាងអត្រាការយកចេញនៃសម្ភារៈ និងការខូចខាតលើផ្ទៃ។ ការប៉ូលាមេកានិកគីមី (CMP) ត្រូវបានប្រើប្រាស់ដើម្បីកែលម្អឯកសណ្ឋានផ្ទៃ។

ការត្រួតពិនិត្យពេលវេលាជាក់ស្តែង៖ បច្ចេកវិទ្យាអធិការកិច្ចតាមអ៊ីនធឺណិតត្រូវបានណែនាំដើម្បីតាមដានភាពរដុបលើផ្ទៃក្នុងពេលវេលាជាក់ស្តែង។

ការកាត់ឡាស៊ែរ៖ បច្ចេកទេសនេះកាត់បន្ថយការបាត់បង់ kerf និងកាត់បន្ថយវដ្តដំណើរការ ទោះបីជាតំបន់ដែលរងផលប៉ះពាល់ដោយកម្ដៅនៅតែជាបញ្ហាប្រឈមក៏ដោយ។

បច្ចេកវិជ្ជាកែច្នៃកូនកាត់៖ ការរួមបញ្ចូលគ្នារវាងវិធីសាស្រ្តមេកានិច និងគីមី បង្កើនប្រសិទ្ធភាពដំណើរការ។

បច្ចេកវិទ្យា​នេះ​បាន​សម្រេច​កម្មវិធី​ឧស្សាហកម្ម​រួច​ហើយ។ ជាឧទាហរណ៍ Infineon បានទិញ SILTECTRA ហើយឥឡូវនេះទទួលបានប៉ាតង់ស្នូលដែលគាំទ្រដល់ការផលិតដ៏ធំនៃ wafers 8 អ៊ីញ។ នៅក្នុងប្រទេសចិន ក្រុមហ៊ុនដូចជា Delong Laser ទទួលបានប្រសិទ្ធភាពទិន្នផលនៃ 30 wafers ក្នុងមួយ ingot សម្រាប់ដំណើរការ wafer 6-inch ដែលតំណាងឱ្យការកែលម្អ 40% លើវិធីសាស្រ្តប្រពៃណី។

នៅពេលដែលការផលិតឧបករណ៍ក្នុងស្រុកបង្កើនល្បឿន បច្ចេកវិទ្យានេះត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងក្លាយជាដំណោះស្រាយចម្បងសម្រាប់ដំណើរការស្រទាប់ខាងក្រោម SiC ។ ជាមួយនឹងការកើនឡើងនៃអង្កត់ផ្ចិតនៃសម្ភារៈ semiconductor វិធីសាស្ត្រកាត់បែបប្រពៃណីបានក្លាយទៅជាលែងប្រើហើយ។ ក្នុង​ចំណោម​ជម្រើស​បច្ចុប្បន្ន បច្ចេក​វិទ្យា​ឃើញ​ខ្សែ​ពេជ្រ​ដែល​ច្រាស​មក​វិញ​បង្ហាញ​ពី​លទ្ធភាព​នៃ​កម្មវិធី​ដែល​មាន​ជោគជ័យ​បំផុត។ ការកាត់ឡាស៊ែរ ជាបច្ចេកទេសដែលកំពុងលេចចេញ ផ្តល់នូវអត្ថប្រយោជន៍យ៉ាងសំខាន់ ហើយត្រូវបានគេរំពឹងថានឹងក្លាយទៅជាវិធីសាស្ត្រកាត់ចម្បងនាពេលអនាគត។

២.SiC កិនគ្រីស្តាល់តែមួយ

ក្នុងនាមជាអ្នកតំណាងនៃ semiconductors ជំនាន់ទី 3 ស៊ីលីកុន carbide (SiC) ផ្តល់នូវគុណសម្បត្តិយ៉ាងសំខាន់ ដោយសារវាមានគម្លាតធំទូលាយ វាលអគ្គិសនីបំបែកខ្ពស់ ល្បឿនរសាត់អេឡិចត្រុងខ្ពស់ និងចរន្តកំដៅដ៏ល្អឥតខ្ចោះ។ លក្ខណៈសម្បត្តិទាំងនេះធ្វើឱ្យ SiC មានអត្ថប្រយោជន៍ជាពិសេសនៅក្នុងកម្មវិធីដែលមានវ៉ុលខ្ពស់ (ឧទាហរណ៍បរិស្ថាន 1200V) ។ បច្ចេកវិជ្ជាកែច្នៃសម្រាប់ស្រទាប់ខាងក្រោម SiC គឺជាផ្នែកមូលដ្ឋាននៃការផលិតឧបករណ៍។ គុណភាពផ្ទៃនិងភាពជាក់លាក់នៃស្រទាប់ខាងក្រោមប៉ះពាល់ដោយផ្ទាល់ទៅលើគុណភាពនៃស្រទាប់ epitaxial និងដំណើរការនៃឧបករណ៍ចុងក្រោយ។

គោលបំណងចម្បងនៃដំណើរការកិនគឺដើម្បីលុបស្នាមប្រេះលើផ្ទៃ និងស្រទាប់ខូចខាតដែលបណ្តាលមកពីពេលកាត់ និងដើម្បីកែតម្រូវការខូចទ្រង់ទ្រាយដែលបណ្តាលមកពីដំណើរការកាត់។ ដោយសារភាពរឹងខ្ពស់ខ្លាំងរបស់ SiC ការកិនតម្រូវឱ្យប្រើសារធាតុ abrasive រឹងដូចជា boron carbide ឬពេជ្រ។ ការ​កិន​បែប​សាមញ្ញ​ត្រូវ​បាន​បែង​ចែក​ជា​ការ​កិន​ល្អិត​ល្អន់ និង​ការ​កិន​ល្អ។

2.1 ការកិនល្អិតល្អន់

ការកិនអាចត្រូវបានចាត់ថ្នាក់ដោយផ្អែកលើទំហំភាគល្អិតសំណឹក៖

ការ​កិន​រឹង៖ ប្រើ​សារធាតុ​សំណឹក​ធំ​ជា​ចម្បង​ដើម្បី​លុប​ស្នាម​សង្វារ និង​ស្រទាប់​ខូច​ដែល​បណ្ដាល​មក​ពី​កំឡុង​ពេល​កាត់ បង្កើន​ប្រសិទ្ធភាព​ដំណើរការ។

ការកិនល្អិតល្អន់៖ ប្រើសារធាតុសំណឹកល្អិតល្អន់ ដើម្បីលុបស្រទាប់ខូចខាតដែលបន្សល់ទុកដោយការកិនម៉ត់ កាត់បន្ថយភាពរដុបលើផ្ទៃ និងបង្កើនគុណភាពផ្ទៃ។

ក្រុមហ៊ុនផលិតស្រទាប់ខាងក្រោម SiC ក្នុងស្រុកជាច្រើនប្រើប្រាស់ដំណើរការផលិតកម្មទ្រង់ទ្រាយធំ។ វិធីសាស្រ្តទូទៅមួយពាក់ព័ន្ធនឹងការកិនពីរផ្នែកដោយប្រើបន្ទះដែកវណ្ណះ និងសារធាតុរអិលពេជ្រ monocrystalline ។ ដំណើរការនេះមានប្រសិទ្ធភាពកម្ចាត់ស្រទាប់ខូចខាតដែលបន្សល់ទុកដោយការកាត់ខ្សែ កែទម្រង់ wafer និងកាត់បន្ថយ TTV (បំរែបំរួលនៃកម្រាស់សរុប) Bow និង Warp។ អត្រានៃការយកចេញសម្ភារៈមានស្ថេរភាព ជាធម្មតាឈានដល់ 0.8-1.2 μm/min។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ផ្ទៃ wafer លទ្ធផលគឺ Matt ជាមួយនឹងភាពរដុបខ្ពស់ - ជាធម្មតាប្រហែល 50 nm - ដែលកំណត់តម្រូវការខ្ពស់លើជំហាននៃការខាត់ជាបន្តបន្ទាប់។

2.2 ការកិនតែមួយចំហៀង

ដំណើរការកិនតែមួយចំហៀងដំណើរការតែម្ខាងនៃ wafer ក្នុងពេលតែមួយ។ ក្នុងអំឡុងពេលដំណើរការនេះ wafer ត្រូវបានម៉ោននៅលើបន្ទះដែក។ នៅក្រោមសម្ពាធដែលបានអនុវត្ត ស្រទាប់ខាងក្រោមមានការខូចទ្រង់ទ្រាយបន្តិចបន្តួច ហើយផ្ទៃខាងលើត្រូវបានរុញភ្ជាប់។ បន្ទាប់ពីកិនផ្ទៃខាងក្រោមត្រូវបានកម្រិត។ នៅពេលដែលសម្ពាធត្រូវបានដកចេញ ផ្ទៃខាងលើមានទំនោរទៅរករូបរាងដើមរបស់វា ដែលជះឥទ្ធិពលដល់ផ្ទៃខាងក្រោមដីរួចហើយផងដែរ - បណ្តាលឱ្យភាគីទាំងសងខាងប្រែពណ៌ និងបន្ថយភាពរាបស្មើ។

ជាងនេះទៅទៀត ចានកិនអាចមានរាងប៉ោងក្នុងរយៈពេលដ៏ខ្លី ដែលបណ្តាលឱ្យ wafer ក្លាយជាប៉ោង។ ដើម្បីរក្សាភាពរាបស្មើនៃចាន ការស្លៀកពាក់ញឹកញាប់ត្រូវបានទាមទារ។ ដោយសារតែប្រសិទ្ធភាពទាប និងភាពរាបស្មើរបស់ wafer មិនល្អ ការកិនតែមួយចំហៀងគឺមិនស័ក្តិសមសម្រាប់ការផលិតទ្រង់ទ្រាយធំនោះទេ។

ជាធម្មតា កង់កិន #8000 ត្រូវបានប្រើសម្រាប់ការកិនល្អ។ នៅក្នុងប្រទេសជប៉ុន ដំណើរការនេះគឺមានភាពចាស់ទុំ ហើយថែមទាំងប្រើប្រាស់កង់ប៉ូលា #30000 ទៀតផង។ នេះអនុញ្ញាតឱ្យភាពរដុបលើផ្ទៃនៃ wafers ដែលកែច្នៃឡើងដល់ក្រោម 2 nm ដែលធ្វើឱ្យ wafers រួចរាល់សម្រាប់ CMP ចុងក្រោយ (Chemical Mechanical Polishing) ដោយមិនចាំបាច់មានដំណើរការបន្ថែម។

2.3 បច្ចេកវិទ្យាស្តើងតែមួយចំហៀង

Diamond Single-Sided Thinning Technology គឺជាវិធីសាស្រ្តប្រលោមលោកនៃការកិនតែមួយចំហៀង។ ដូចដែលបានបង្ហាញក្នុងរូបភាពទី 5 (មិនត្រូវបានបង្ហាញនៅទីនេះ) ដំណើរការនេះប្រើចានកិនពេជ្រ។ wafer ត្រូវបានជួសជុលតាមរយៈការបូមធូលីខណៈពេលដែល wafer និងកង់កិនពេជ្របង្វិលក្នុងពេលដំណាលគ្នា។ កង់​កិន​រំកិល​ចុះ​ក្រោម​បន្តិច​ម្ដងៗ​ដើម្បី​កាត់​ក្រដាស់​ស្តើង​ដល់​កម្រាស់​គោលដៅ។ បន្ទាប់ពីម្ខាងត្រូវបានបញ្ចប់ wafer ត្រូវបានត្រឡប់ដើម្បីដំណើរការផ្នែកម្ខាងទៀត។

បន្ទាប់ពីការស្តើង wafer 100 មមអាចសម្រេចបាន:

ធ្នូ < 5 μm

TTV < 2 μm

ភាពរដុបលើផ្ទៃ < 1 nm

វិធីសាស្រ្តកែច្នៃ wafer តែមួយនេះផ្តល់នូវស្ថេរភាពខ្ពស់ ភាពស៊ីសង្វាក់គ្នាដ៏ល្អ និងអត្រានៃការដកសម្ភារៈខ្ពស់។ បើប្រៀបធៀបទៅនឹងការកិនពីរជាន់ធម្មតា បច្ចេកទេសនេះបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃការកិនជាង 50% ។

2.4 ការកិនពីរផ្នែក

ការកិនពីរជាន់ ប្រើទាំងចានកិនខាងលើ និងខាងក្រោម ដើម្បីកិនទាំងសងខាងនៃស្រទាប់ខាងក្រោមក្នុងពេលដំណាលគ្នា ដោយធានាបាននូវគុណភាពផ្ទៃល្អឥតខ្ចោះទាំងសងខាង។

កំឡុងពេលដំណើរការ បន្ទះកិនដំបូងដាក់សម្ពាធទៅលើចំណុចខ្ពស់បំផុតនៃស្នាដៃ ដែលបណ្តាលឱ្យខូចទ្រង់ទ្រាយ និងការដកសម្ភារៈបន្តិចម្តងៗនៅចំណុចទាំងនោះ។ នៅពេលដែលចំនុចខ្ពស់ត្រូវបានកម្រិត សម្ពាធលើស្រទាប់ខាងក្រោមកាន់តែមានឯកសណ្ឋានជាបណ្តើរៗ ដែលបណ្តាលឱ្យមានការខូចទ្រង់ទ្រាយស្របគ្នាពេញផ្ទៃទាំងមូល។ នេះអនុញ្ញាតឱ្យផ្ទៃខាងលើ និងខាងក្រោមមានផ្ទៃរាបស្មើ។ នៅពេលដែលការកិនបានបញ្ចប់ ហើយសម្ពាធត្រូវបានបញ្ចេញ នោះផ្នែកនីមួយៗនៃស្រទាប់ខាងក្រោមនឹងងើបឡើងវិញដូចគ្នា ដោយសារសម្ពាធស្មើគ្នាដែលវាបានជួបប្រទះ។ នេះនាំឱ្យមានការឡើងចុះតិចតួច និងរាបស្មើល្អ។

ភាពរដុបលើផ្ទៃនៃ wafer បន្ទាប់ពីកិនគឺអាស្រ័យលើទំហំភាគល្អិតសំណឹក - ភាគល្អិតតូចជាងផ្តល់ផលដល់ផ្ទៃរលោងជាង។ នៅពេលប្រើសារធាតុ abrasives 5 μm សម្រាប់ការកិនពីរផ្នែក ភាពរាបស្មើ និងការប្រែប្រួលនៃកម្រាស់របស់ wafer អាចគ្រប់គ្រងបានក្នុងរង្វង់ 5 μm។ ការវាស់វែងរបស់ Atomic Force Microscopy (AFM) បង្ហាញពីភាពរដុបលើផ្ទៃ (Rq) ប្រហែល 100 nm ជាមួយនឹងរណ្តៅកិនរហូតដល់ 380 nm ជ្រៅ និងអាចមើលឃើញស្នាមលីនេអ៊ែរដែលបណ្តាលមកពីសកម្មភាពសំណឹក។

វិធីសាស្រ្តទំនើបជាងនេះ ពាក់ព័ន្ធនឹងការកិនទ្វេរដង ដោយប្រើបន្ទះស្នោ polyurethane រួមបញ្ចូលគ្នាជាមួយនឹងសារធាតុរលាយពេជ្រ polycrystalline ។ ដំណើរការនេះផលិត wafers ជាមួយនឹងភាពរដុបនៃផ្ទៃទាបបំផុត ដោយសម្រេចបាន Ra < 3 nm ដែលមានប្រយោជន៍ខ្ពស់សម្រាប់ការប៉ូលាជាបន្តបន្ទាប់នៃស្រទាប់ខាងក្រោម SiC ។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ការកោសផ្ទៃនៅតែជាបញ្ហាដែលមិនអាចដោះស្រាយបាន។ លើសពីនេះ ពេជ្រ polycrystalline ដែលប្រើក្នុងដំណើរការនេះត្រូវបានផលិតតាមរយៈការសំយោគផ្ទុះ ដែលមានលក្ខណៈបច្ចេកទេស ផ្តល់ទិន្នផលក្នុងបរិមាណទាប និងមានតម្លៃថ្លៃបំផុត។

ប៉ូលាគ្រីស្តាល់ SiC តែមួយ

ដើម្បីសម្រេចបាននូវផ្ទៃប៉ូលាដែលមានគុណភាពខ្ពស់នៅលើ wafers silicon carbide (SiC) ការប៉ូលាត្រូវតែលុបចោលទាំងស្រុងនូវរណ្តៅកិន និងផ្ទៃដែលមានទំហំណាណូម៉ែត្រ។ គោលដៅគឺដើម្បីបង្កើតផ្ទៃរលោង គ្មានពិការភាព ដោយគ្មានការចម្លងរោគ ឬការរិចរិល គ្មានការខូចខាតលើផ្ទៃ និងគ្មានសំណល់នៃផ្ទៃ។

3.1 ការប៉ូលាមេកានិក និង CMP នៃ SiC Wafers

បន្ទាប់ពីការរីកលូតលាស់នៃសារធាតុគ្រីស្តាល់ SiC តែមួយ ពិការភាពលើផ្ទៃការពារវាពីការប្រើប្រាស់ដោយផ្ទាល់សម្រាប់ការលូតលាស់ epitaxial ។ ដូច្នេះដំណើរការបន្ថែមទៀតគឺត្រូវបានទាមទារ។ អង្គធាតុរាវត្រូវបានរាងជារាងស៊ីឡាំងស្ដង់ដារដំបូងតាមរយៈការបង្គត់ បន្ទាប់មកកាត់ចូលទៅក្នុង wafers ដោយប្រើការកាត់ខ្សែ បន្ទាប់មកដោយការផ្ទៀងផ្ទាត់ទិសគ្រីស្តាល់។ ការប៉ូលាគឺជាជំហានដ៏សំខាន់មួយក្នុងការកែលម្អគុណភាព wafer ដោះស្រាយការខូចខាតផ្ទៃដែលអាចបង្កឡើងដោយពិការភាពនៃការលូតលាស់របស់គ្រីស្តាល់ និងជំហានដំណើរការមុន។

មានវិធីសាស្រ្តសំខាន់ៗចំនួន 4 សម្រាប់ការយកចេញស្រទាប់ខូចខាតលើផ្ទៃ SiC:

ប៉ូលាមេកានិក៖ សាមញ្ញ ប៉ុន្តែទុកស្នាមប្រេះ; ស័ក្តិសមសម្រាប់ការដុសខាត់ដំបូង។

ប៉ូលាមេកានិកគីមី (CMP)៖ បំបាត់ស្នាមឆ្កូតតាមរយៈការលាបគីមី។ ស័ក្តិសមសម្រាប់ការដុសខាត់ភាពជាក់លាក់។

ការឆ្លាក់អ៊ីដ្រូសែន៖ ទាមទារឧបករណ៍ស្មុគ្រស្មាញ ដែលប្រើជាទូទៅក្នុងដំណើរការ HTCVD ។

ការប៉ូលាជំនួយប្លាស្មា៖ ស្មុគស្មាញ និងកម្រប្រើណាស់។

ការប៉ូលាតែមេកានិកទំនងជាបណ្តាលឱ្យមានស្នាមឆ្កូត ខណៈពេលដែលការប៉ូលាដែលមានជាតិគីមីអាចបណ្តាលឱ្យមានស្នាមឆ្កូតមិនស្មើគ្នា។ CMP រួមបញ្ចូលគ្នានូវគុណសម្បត្តិទាំងពីរ និងផ្តល់នូវដំណោះស្រាយប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព និងសន្សំសំចៃ។

គោលការណ៍ការងារ CMP

CMP ដំណើរការដោយការបង្វិល wafer ក្រោមសម្ពាធដែលបានកំណត់ប្រឆាំងនឹងបន្ទះប៉ូលាបង្វិល។ ចលនាដែលទាក់ទងនេះ រួមផ្សំជាមួយនឹងសំណឹកមេកានិកពីសំណឹកទំហំណាណូនៅក្នុងសារធាតុរអិល និងសកម្មភាពគីមីនៃភ្នាក់ងារប្រតិកម្ម សម្រេចបាននូវប្លង់ផ្ទៃ។

សម្ភារៈសំខាន់ៗដែលប្រើ៖

ប៉ូលា ប៉ូលា៖ មានផ្ទុកសារធាតុសំណឹក និងសារធាតុគីមី។

បន្ទះប៉ូលា៖ ធ្លាក់ចុះកំឡុងពេលប្រើប្រាស់ កាត់បន្ថយទំហំរន្ធញើស និងប្រសិទ្ធភាពនៃការបញ្ចេញជាតិរំអិល។ ការស្លៀកពាក់ធម្មតា ជាធម្មតាដោយប្រើឧបករណ៍កាត់ពេជ្រ គឺតម្រូវឱ្យស្តារភាពរដុបឡើងវិញ។

ដំណើរការ CMP ធម្មតា។

Abrasive: 0.5 μm ខ្សាច់ slurry

ភាពរដុបនៃផ្ទៃគោលដៅ៖ ~ 0.7 nm

ប៉ូលាមេកានិកគីមី៖

ឧបករណ៍ប៉ូលា៖ ប៉ូលាមួយចំហៀង AP-810

សម្ពាធ: 200 ក្រាម / សង់ទីម៉ែត្រ 2

ល្បឿនចាន: 50 rpm

ល្បឿនអ្នកកាន់សេរ៉ាមិច: 38 rpm

សមាសភាពទឹករំអិល៖

SiO₂ (30 wt%, pH = 10.15)

0–70 wt% H₂O₂ (30 wt%, ថ្នាក់ reagent)

លៃតម្រូវ pH ទៅ 8.5 ដោយប្រើ 5 wt% KOH និង 1 wt% HNO₃

អត្រាលំហូរទឹករំអិល៖ 3 លីត្រ / នាទី ចរាចរឡើងវិញ

ដំណើរការនេះធ្វើអោយប្រសើរឡើងនូវគុណភាព SiC wafer ប្រកបដោយប្រសិទ្ធភាព និងបំពេញតាមតម្រូវការសម្រាប់ដំណើរការខាងក្រោម។

បញ្ហាប្រឈមបច្ចេកទេសក្នុងការប៉ូលាមេកានិក

SiC ជាឧបករណ៍ semiconductor ធំទូលាយ ដើរតួនាទីយ៉ាងសំខាន់ក្នុងឧស្សាហកម្មអេឡិចត្រូនិច។ ជាមួយនឹងលក្ខណៈសម្បត្តិរូបវន្ត និងគីមីដ៏ល្អឥតខ្ចោះ គ្រីស្តាល់តែមួយ SiC គឺស័ក្តិសមសម្រាប់បរិស្ថានខ្លាំង ដូចជាសីតុណ្ហភាពខ្ពស់ ប្រេកង់ខ្ពស់ ថាមពលខ្ពស់ និងធន់នឹងវិទ្យុសកម្ម។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ធម្មជាតិរឹង និងផុយរបស់វាបង្ហាញពីបញ្ហាប្រឈមធំៗសម្រាប់ការកិន និងប៉ូលា។

នៅពេលដែលក្រុមហ៊ុនផលិតឈានមុខគេលើពិភពលោកផ្លាស់ប្តូរពី wafers 6-inch ទៅ 8-inch បញ្ហាដូចជាការប្រេះ និងការខូចខាត wafer កំឡុងពេលដំណើរការកាន់តែលេចធ្លោ ដែលជះឥទ្ធិពលយ៉ាងខ្លាំងដល់ទិន្នផល។ ការដោះស្រាយបញ្ហាប្រឈមផ្នែកបច្ចេកទេសនៃស្រទាប់ខាងក្រោម SiC ទំហំ 8 អ៊ីង ឥឡូវនេះគឺជាស្តង់ដារដ៏សំខាន់សម្រាប់ការរីកចម្រើននៃឧស្សាហកម្មនេះ។

នៅក្នុងយុគសម័យ 8 អ៊ីញ ដំណើរការ SiC wafer ប្រឈមមុខនឹងបញ្ហាជាច្រើន៖

ការធ្វើមាត្រដ្ឋាន wafer គឺចាំបាច់ដើម្បីបង្កើនទិន្នផលបន្ទះឈីបក្នុងមួយបាច់ កាត់បន្ថយការខាតបង់គែម និងតម្លៃផលិតកម្មទាប—ជាពិសេសដោយសារតម្រូវការកើនឡើងនៅក្នុងកម្មវិធីរថយន្តអគ្គិសនី។

ខណៈពេលដែលការរីកលូតលាស់នៃគ្រីស្តាល់ SiC ទំហំ 8 អ៊ីងមានភាពចាស់ទុំ ដំណើរការផ្នែកខាងក្រោយដូចជាការកិន និងប៉ូលានៅតែប្រឈមមុខនឹងការរាំងស្ទះ ដែលបណ្តាលឱ្យមានទិន្នផលទាប (ត្រឹមតែ 40-50%) ។

wafers ធំជាងជួបប្រទះការចែកចាយសម្ពាធដ៏ស្មុគស្មាញ បង្កើនការលំបាកក្នុងការគ្រប់គ្រងភាពតានតឹង និងភាពស៊ីសង្វាក់នៃទិន្នផល។

ទោះបីជាកម្រាស់របស់ wafers 8-inch កំពុងខិតជិត wafers 6-inch ក៏ដោយ ពួកវាងាយនឹងខូចកំឡុងពេលកាន់ ដោយសារភាពតានតឹង និងការរហែក។

ដើម្បីកាត់បន្ថយភាពតានតឹងដែលទាក់ទងនឹងការកាត់ ការប៉ះទង្គិច និងការបំបែក ការកាត់ឡាស៊ែរត្រូវបានប្រើប្រាស់កាន់តែខ្លាំងឡើង។ ទោះយ៉ាងណាក៏ដោយ៖

ឡាស៊ែរដែលមានរលកវែងបណ្តាលឱ្យខូចកម្ដៅ។

ឡាស៊ែរ​រលក​ខ្លី​បង្កើត​កំទេចកំទី​ធ្ងន់ៗ និង​ធ្វើឱ្យ​ស្រទាប់​ខូចខាត​កាន់តែ​ជ្រៅ បង្កើន​ភាព​ស្មុគស្មាញ​ក្នុងការ​ដុសខាត់។

លំហូរការងារប៉ូលាមេកានិកសម្រាប់ SiC

ដំណើរការទូទៅរួមមាន:

ការកាត់ទិស

ការកិនរឹង

ការកិនល្អ។

ប៉ូលាមេកានិក

ការប៉ូលាមេកានិកគីមី (CMP) ជាជំហានចុងក្រោយ

ជម្រើសនៃវិធីសាស្ត្រ CMP ការរចនាផ្លូវដំណើរការ និងការបង្កើនប្រសិទ្ធភាពនៃប៉ារ៉ាម៉ែត្រគឺមានសារៈសំខាន់ណាស់។ នៅក្នុងការផលិត semiconductor, CMP គឺជាជំហានកំណត់សម្រាប់ផលិត SiC wafers ជាមួយនឹងផ្ទៃរលោងជ្រុល គ្មានពិការភាព និងគ្មានការខូចខាត ដែលមានសារៈសំខាន់សម្រាប់ការលូតលាស់ epitaxial ដែលមានគុណភាពខ្ពស់។

(ក) ដក SiC ចេញពីឈើឆ្កាង។

(ខ) ធ្វើរូបរាងដំបូងដោយប្រើការកិនអង្កត់ផ្ចិតខាងក្រៅ។

(គ) កំណត់ការតំរង់ទិសរបស់គ្រីស្តាល់ដោយប្រើសំប៉ែតតម្រឹម ឬស្នាមរន្ធ។

(ឃ) កាត់សាច់ក្រកទៅជាបន្ទះស្តើងៗ ដោយប្រើខ្សែសង្វាក់ច្រើនខ្សែ។

(ង) សម្រេចបាននូវភាពរលោងដូចកញ្ចក់តាមរយៈជំហានកិន និងប៉ូលា។

បន្ទាប់ពីបញ្ចប់ដំណាក់កាលនៃដំណើរការជាបន្តបន្ទាប់ គែមខាងក្រៅនៃ SiC wafer តែងតែមានភាពមុតស្រួច ដែលបង្កើនហានិភ័យនៃការច្រេះកំឡុងពេលដំណើរការ ឬប្រើប្រាស់។ ដើម្បីជៀសវាងភាពផុយស្រួយបែបនេះ ការកិនគែមត្រូវបានទាមទារ។

បន្ថែមពីលើដំណើរការកាត់តាមបែបប្រពៃណី វិធីសាស្ត្រច្នៃប្រឌិតថ្មីសម្រាប់ការរៀបចំ SiC wafers ពាក់ព័ន្ធនឹងបច្ចេកវិទ្យានៃការផ្សារភ្ជាប់។ វិធីសាស្រ្តនេះអនុញ្ញាតឱ្យផលិត wafer ដោយភ្ជាប់ស្រទាប់គ្រីស្តាល់តែមួយ SiC ស្តើងទៅនឹងស្រទាប់ខាងក្រោមដែលមានលក្ខណៈចម្រុះ (ស្រទាប់ខាងក្រោមគាំទ្រ)។

រូបភាពទី 3 បង្ហាញពីលំហូរនៃដំណើរការ៖

ដំបូង ស្រទាប់ delamination ត្រូវបានបង្កើតឡើងនៅជម្រៅជាក់លាក់មួយលើផ្ទៃនៃគ្រីស្តាល់ SiC តែមួយតាមរយៈការផ្សាំអ៊ីយ៉ុងអ៊ីដ្រូសែន ឬបច្ចេកទេសស្រដៀងគ្នា។ គ្រីស្តាល់ទោល SiC ដែលត្រូវបានដំណើរការបន្ទាប់មកត្រូវបានផ្សារភ្ជាប់ទៅនឹងស្រទាប់ខាងក្រោមដែលទ្រទ្រង់សំប៉ែត ហើយទទួលរងនូវសម្ពាធ និងកំដៅ។ នេះអនុញ្ញាតឱ្យផ្ទេរ និងបំបែកស្រទាប់គ្រីស្តាល់តែមួយ SiC ដោយជោគជ័យទៅលើស្រទាប់ខាងក្រោមទ្រទ្រង់។

ស្រទាប់ SiC ដាច់ដោយឡែកឆ្លងកាត់ការព្យាបាលលើផ្ទៃ ដើម្បីសម្រេចបាននូវភាពរាបស្មើដែលត្រូវការ ហើយអាចប្រើឡើងវិញបានក្នុងដំណើរការភ្ជាប់ជាបន្តបន្ទាប់។ បើប្រៀបធៀបទៅនឹងការកាត់គ្រីស្តាល់ SiC បែបប្រពៃណី បច្ចេកទេសនេះកាត់បន្ថយតម្រូវការសម្ភារៈថ្លៃៗ។ ទោះបីជាបញ្ហាប្រឈមផ្នែកបច្ចេកទេសនៅតែមានក៏ដោយ ការស្រាវជ្រាវ និងការអភិវឌ្ឍន៍កំពុងឈានទៅមុខយ៉ាងសកម្ម ដើម្បីធ្វើឱ្យផលិតកម្ម wafer មានតម្លៃទាប។

ដោយសារភាពរឹង និងស្ថេរភាពគីមីខ្ពស់នៃ SiC ដែលធ្វើឱ្យវាធន់នឹងប្រតិកម្មនៅសីតុណ្ហភាពបន្ទប់ ការប៉ូលាមេកានិចគឺត្រូវបានទាមទារដើម្បីយករណ្តៅកិនល្អ កាត់បន្ថយការខូចខាតលើផ្ទៃ លុបបំបាត់ស្នាមប្រេះ ស្នាមប្រេះ និងសំបកក្រូច ភាពរដុបលើផ្ទៃទាប ធ្វើអោយផ្ទៃរាបស្មើ និងបង្កើនគុណភាពផ្ទៃ។

ដើម្បីសម្រេចបាននូវផ្ទៃប៉ូលាដែលមានគុណភាពខ្ពស់ ចាំបាច់ត្រូវ៖

កែសម្រួលប្រភេទសំណឹក,

កាត់បន្ថយទំហំភាគល្អិត,

បង្កើនប្រសិទ្ធភាពប៉ារ៉ាម៉ែត្រដំណើរការ,

ជ្រើសរើសសម្ភារៈប៉ូលា និងបន្ទះដែលមានភាពរឹងគ្រប់គ្រាន់។

រូបភាពទី 7 បង្ហាញថាការប៉ូលាទ្វេភាគីជាមួយសារធាតុសំណឹក 1 μm អាចគ្រប់គ្រងភាពរាបស្មើ និងការប្រែប្រួលនៃកម្រាស់ក្នុងរង្វង់ 10 μm និងកាត់បន្ថយភាពរដុបលើផ្ទៃប្រហែល 0.25 nm ។

3.2 ការប៉ូលាមេកានិកគីមី (CMP)

ការប៉ូលាមេកានិកគីមី (CMP) រួមបញ្ចូលគ្នានូវការកោសភាគល្អិតល្អិតល្អន់ជាមួយនឹងការឆ្លាក់គីមី ដើម្បីបង្កើតជាផ្ទៃរលោង និងប្លង់នៅលើសម្ភារៈដែលកំពុងដំណើរការ។ គោលការណ៍ជាមូលដ្ឋានគឺ៖

ប្រតិកម្មគីមីកើតឡើងរវាងសារធាតុរអិល និងផ្ទៃ wafer បង្កើតជាស្រទាប់ទន់។

ការកកិតរវាងភាគល្អិត abrasive និងស្រទាប់ទន់យកសម្ភារៈចេញ។

អត្ថប្រយោជន៍ CMP៖

យកឈ្នះលើគុណវិបត្តិនៃការប៉ូលាមេកានិក ឬគីមីសុទ្ធសាធ

សម្រេចបានទាំងការធ្វើផែនការសកល និងក្នុងស្រុក

ផលិតផ្ទៃជាមួយនឹងភាពសំប៉ែតខ្ពស់ និងរដុបទាប

មិនធ្វើឱ្យខូចផ្ទៃឬផ្ទៃ។

លម្អិត៖

wafer ផ្លាស់ទីទាក់ទងទៅនឹងបន្ទះប៉ូលាក្រោមសម្ពាធ។

សារធាតុ abrasives ខ្នាតណាណូម៉ែត្រ (ឧទាហរណ៍ SiO₂) នៅក្នុង slurry ចូលរួមក្នុងការកាត់ ធ្វើឱ្យចំណង Si-C covalent ចុះខ្សោយ និងបង្កើនការយកចេញនូវសម្ភារៈ។

ប្រភេទនៃបច្ចេកទេស CMP៖

ការប៉ូលាសំណប៉ាហាំងដោយឥតគិតថ្លៃ៖ សារធាតុសំណឹក (ឧ. SiO₂) ត្រូវបានផ្អាកនៅក្នុងសារធាតុរអិល។ ការយកចេញនៃសម្ភារៈកើតឡើងតាមរយៈការកោសរាងកាយបី (wafer-pad-abrasive) ។ ទំហំសំណឹក (ជាធម្មតា 60-200 nm) pH និងសីតុណ្ហភាពត្រូវតែត្រូវបានគ្រប់គ្រងយ៉ាងជាក់លាក់ ដើម្បីបង្កើនឯកសណ្ឋាន។

ការប៉ូលាប៉ូលាថេរ៖ សារធាតុសំណឹកត្រូវបានបង្កប់នៅក្នុងបន្ទះប៉ូលា ដើម្បីទប់ស្កាត់ការកកកុញ - ល្អសម្រាប់ដំណើរការដែលមានភាពជាក់លាក់ខ្ពស់។

ការសម្អាតក្រោយពេលប៉ូលា៖

wafers ប៉ូឡូញឆ្លងកាត់:

ការសម្អាតជាតិគីមី (រួមទាំងទឹក DI និងការយកចេញនូវសំណល់ជាតិរំអិល)

DI លាងទឹក, និង

ការសម្ងួតអាសូតក្តៅ

ដើម្បីកាត់បន្ថយភាពកខ្វក់លើផ្ទៃ។

គុណភាព និងការអនុវត្តផ្ទៃ

ភាពរដុបលើផ្ទៃអាចត្រូវបានកាត់បន្ថយទៅ Ra < 0.3 nm ដែលបំពេញតាមតម្រូវការរបស់ semiconductor epitaxy ។

ការធ្វើផែនការជាសកល៖ ការរួមបញ្ចូលគ្នានៃការបន្ទន់ជាតិគីមី និងការដកយកចេញដោយមេកានិចកាត់បន្ថយការកោស និងការឆ្លាក់មិនស្មើគ្នា ដែលមានប្រសិទ្ធភាពជាងវិធីសាស្ត្រមេកានិក ឬគីមីសុទ្ធ។

ប្រសិទ្ធភាពខ្ពស់៖ ស័ក្តិសមសម្រាប់វត្ថុរឹង និងផុយដូចជា SiC ជាមួយនឹងអត្រាការដកសម្ភារៈលើសពី 200 nm/h ។

បច្ចេកទេសប៉ូលាដែលកំពុងលេចធ្លោផ្សេងទៀត។

បន្ថែមពីលើ CMP វិធីសាស្ត្រជំនួសត្រូវបានស្នើឡើង រួមទាំង៖

ការប៉ូលាគីមីអេឡិចត្រូនិច ការប៉ូលាដែលជំនួយកាតាលីករ ឬ etching និង

ការប៉ូឡូញ Tribochemical ។

ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ វិធីសាស្រ្តទាំងនេះនៅតែស្ថិតក្នុងដំណាក់កាលស្រាវជ្រាវ ហើយបានអភិវឌ្ឍបន្តិចម្តងៗ ដោយសារតែលក្ខណៈសម្បត្តិសម្ភារៈដែលប្រឈមមុខរបស់ SiC ។

ទីបំផុត ដំណើរការ SiC គឺជាដំណើរការបន្តិចម្តងៗនៃការកាត់បន្ថយ warpage និងភាពរដុប ដើម្បីបង្កើនគុណភាពផ្ទៃ ដែលការគ្រប់គ្រងភាពរាបស្មើ និងរដុបគឺមានសារៈសំខាន់ក្នុងដំណាក់កាលនីមួយៗ។

បច្ចេកវិទ្យាកែច្នៃ

ក្នុងអំឡុងពេលនៃការកិន wafer, slurry ពេជ្រដែលមានទំហំភាគល្អិតផ្សេងគ្នាត្រូវបានប្រើដើម្បីកិន wafer ទៅនឹងតម្រូវការផ្ទះល្វែងនិងភាពរដុបនៃផ្ទៃ។ នេះត្រូវបានបន្តដោយការប៉ូលា ដោយប្រើបច្ចេកទេសប៉ូលាមេកានិក និងគីមី (CMP) ដើម្បីផលិត wafers silicon carbide (SiC) ដែលមិនមានការខូចខាត។

បន្ទាប់ពីការដុសខាត់ បន្ទះ SiC ឆ្លងកាត់ការត្រួតពិនិត្យគុណភាពយ៉ាងម៉ត់ចត់ដោយប្រើឧបករណ៍ដូចជា មីក្រូទស្សន៍អុបទិក និងឧបករណ៍វាស់កាំរស្មី X ដើម្បីធានាបាននូវប៉ារ៉ាម៉ែត្របច្ចេកទេសទាំងអស់បំពេញតាមស្តង់ដារដែលត្រូវការ។ ជាចុងក្រោយ ក្រដាសជូតមាត់ត្រូវបានសម្អាតដោយប្រើភ្នាក់ងារសម្អាតឯកទេស និងទឹកសុទ្ធ ដើម្បីកម្ចាត់ភាពកខ្វក់លើផ្ទៃ។ បន្ទាប់មក ពួកវាត្រូវបានសម្ងួតដោយប្រើឧស្ម័នអាសូតដែលមានភាពបរិសុទ្ធខ្ពស់ និងម៉ាស៊ីនសម្ងួតវិល ដោយបញ្ចប់ដំណើរការផលិតទាំងមូល។

បន្ទាប់ពីកិច្ចខិតខំប្រឹងប្រែងជាច្រើនឆ្នាំ វឌ្ឍនភាពគួរឱ្យកត់សម្គាល់ត្រូវបានធ្វើឡើងនៅក្នុងដំណើរការគ្រីស្តាល់តែមួយ SiC នៅក្នុងប្រទេសចិន។ ក្នុងស្រុក គ្រីស្តាល់ពាក់កណ្តាលអ៊ីសូឡង់ 4H-SiC ចំនួន 100 មីលីម៉ែត្រ ត្រូវបានបង្កើតដោយជោគជ័យ ហើយគ្រីស្តាល់តែមួយប្រភេទ n-type 4H-SiC និង 6H-SiC ឥឡូវនេះអាចផលិតជាបាច់។ ក្រុមហ៊ុនដូចជា TankeBlue និង TYST បានបង្កើតគ្រីស្តាល់តែមួយ SiC 150 mm រួចហើយ។

នៅក្នុងលក្ខខណ្ឌនៃបច្ចេកវិទ្យាដំណើរការ SiC wafer ស្ថាប័នក្នុងស្រុកបានស្វែងរកជាមុននូវលក្ខខណ្ឌដំណើរការ និងផ្លូវសម្រាប់ការកាត់គ្រីស្តាល់ កិន និងប៉ូលា។ ពួកវាមានសមត្ថភាពផលិតសំណាកដែលបំពេញតាមតម្រូវការជាមូលដ្ឋានសម្រាប់ការផលិតឧបករណ៍។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ បើប្រៀបធៀបទៅនឹងស្តង់ដារអន្តរជាតិ គុណភាពកែច្នៃផ្ទៃនៃ wafers ក្នុងស្រុកនៅតែយឺតយ៉ាវខ្លាំង។ មានបញ្ហាជាច្រើន៖

ទ្រឹស្ដី SiC អន្តរជាតិ និងបច្ចេកវិជ្ជាកែច្នៃត្រូវបានការពារយ៉ាងតឹងរ៉ឹង និងមិនងាយចូលប្រើ។

មានការខ្វះខាតនៃការស្រាវជ្រាវទ្រឹស្តី និងការគាំទ្រសម្រាប់ការកែលម្អដំណើរការ និងការបង្កើនប្រសិទ្ធភាព។

តម្លៃ​នៃ​ការ​នាំ​ចូល​ឧបករណ៍ និង​សមាសធាតុ​បរទេស​គឺ​ខ្ពស់​។

ការស្រាវជ្រាវក្នុងស្រុកលើការរចនាឧបករណ៍ ភាពជាក់លាក់នៃដំណើរការ និងសម្ភារៈនៅតែបង្ហាញពីគម្លាតគួរឱ្យកត់សម្គាល់បើប្រៀបធៀបទៅនឹងកម្រិតអន្តរជាតិ។

បច្ចុប្បន្ននេះ ឧបករណ៍ដែលមានភាពជាក់លាក់ខ្ពស់ភាគច្រើនដែលប្រើក្នុងប្រទេសចិនត្រូវបាននាំចូល។ ឧបករណ៍ និងវិធីសាស្រ្តសាកល្បងក៏ទាមទារឱ្យមានការកែលម្អបន្ថែមទៀតផងដែរ។

ជាមួយនឹងការអភិវឌ្ឍន៍ជាបន្តបន្ទាប់នៃ semiconductors ជំនាន់ទីបី អង្កត់ផ្ចិតនៃស្រទាប់ខាងក្រោមគ្រីស្តាល់តែមួយ SiC កំពុងតែកើនឡើងជាលំដាប់ រួមជាមួយនឹងតម្រូវការខ្ពស់សម្រាប់គុណភាពដំណើរការលើផ្ទៃ។ បច្ចេកវិជ្ជាកែច្នៃ wafer បានក្លាយជាជំហានដ៏លំបាកបំផុតមួយតាមបច្ចេកទេស បន្ទាប់ពីការលូតលាស់របស់គ្រីស្តាល់តែមួយ SiC។

ដើម្បីដោះស្រាយបញ្ហាប្រឈមដែលមានស្រាប់ក្នុងដំណើរការ វាចាំបាច់ណាស់ក្នុងការសិក្សាបន្ថែមអំពីយន្តការដែលពាក់ព័ន្ធនឹងការកាត់ ការកិន និងប៉ូលា និងដើម្បីស្វែងរកវិធីសាស្រ្តដំណើរការ និងផ្លូវសមរម្យសម្រាប់ការផលិត SiC wafer ។ ទន្ទឹមនឹងនេះដែរ ចាំបាច់ត្រូវសិក្សាពីបច្ចេកវិជ្ជាកែច្នៃអន្តរជាតិកម្រិតខ្ពស់ និងទទួលយកនូវបច្ចេកទេស និងឧបករណ៍ម៉ាស៊ីនទំនើបបំផុត ដើម្បីផលិតស្រទាប់ខាងក្រោមដែលមានគុណភាពខ្ពស់។

នៅពេលដែលទំហំ wafer កើនឡើង ការលំបាកនៃការលូតលាស់ និងការកែច្នៃគ្រីស្តាល់ក៏កើនឡើងផងដែរ។ ទោះជាយ៉ាងណាក៏ដោយ ប្រសិទ្ធភាពនៃការផលិតឧបករណ៍ខាងក្រោមមានភាពប្រសើរឡើងយ៉ាងខ្លាំង ហើយតម្លៃឯកតាត្រូវបានកាត់បន្ថយ។ នាពេលបច្ចុប្បន្ននេះ អ្នកផ្គត់ផ្គង់ SiC wafer សំខាន់ៗនៅទូទាំងពិភពលោកផ្តល់ជូននូវផលិតផលចាប់ពី 4 អ៊ីញដល់ 6 អ៊ីញនៅក្នុងអង្កត់ផ្ចិត។ ក្រុមហ៊ុនឈានមុខគេដូចជា Cree និង II-VI បានចាប់ផ្តើមរៀបចំផែនការសម្រាប់ការអភិវឌ្ឍន៍ខ្សែសង្វាក់ផលិតកម្ម SiC wafer 8 អ៊ីញរួចហើយ។