Кратко въведение в процеса на производство на пластини от SiC

Като незаменим субстратен материал в авангардната полупроводникова индустрия,пластини от силициев карбидпоказват отлични термични и електрически свойства, като се гордеят с широки перспективи за приложение в интегрирани електронни устройства с висока температура, висока честота, висока мощност и радиация.

Тъй като прецизността на машинната обработка на SiC субстратите влияе пряко на производителността на крайните полупроводникови устройства, се налагат изключително строги изисквания към качеството на повърхността на SiC пластините за приложения за производство на полупроводници. Тази статия описва накратко производствения процес на висококачествени пластини от силициев карбид.

1. Подготовка на суровината

Силициевият прах с висока чистота и въглеродният прах, смесени в специфично съотношение, реагират при температура над 2000 ℃, за да се синтезират частици от силициев карбид. И след това висококачественият микропрах от силициев карбид, който напълно отговаря на изискванията за растеж на кристали SiC, преминава през последващи процедури за рафиниране като раздробяване и химическо почистване.

2. Растеж на кристали

Висококачественият SiC микропрах се поставя в тигела във високотемпературна пещ и след това се нагрява до температурата на сублимация, при която се разлага на газове като Si, Si₂C и SiC₂. Под въздействието на аксиален температурен градиент, тези газове мигрират нагоре към горната зона на пещта и се отлагат около зародишния кристал SiC, постепенно прераствайки в цилиндричен слитък.

3. Обработка на блокове и нарязване на вафли

Отгледаният слитък от силициев карбид се ориентира от рентгенов монокристален инструмент за ориентация и се обработва в заготовки със стандартен диаметър чрез повърхностно сплескване и цилиндрично смилане. След това готовите стандартни заготовки от SiC се нарязват на тънки вафли с дебелина не повече от 1 mm чрез оборудване за многожилно нарязване.

4. Прилепване и полиране на вафли

Нарязаните вафли се смилат чрез използване на суспензии за диамантено прилепване с различни размери на частиците, за да се постигне необходимата плоскост и грапавост, прилагат се комбинирани процеси на механично полиране и химически механични полиращи процеси, за да се получи безвредна ултра-гладка повърхност на SiC вафли.

5. Инспекция на вафли

Различни параметри на SiC пластини се тестват с професионални инструменти, включително оптичен микроскоп, рентгенов дифрактометър, атомно-силов микроскоп, безконтактен тестер за съпротивление, тестер за плоскост на повърхността и цялостен тестер за повърхностни дефекти. Тестваните елементи включват плътност на микротръбите, качество на кристала, грапавост на повърхността, съпротивление, деформация, извивка, вариация на дебелината и повърхностни драскотини, въз основа на които се класифицира степента на качество на всяка пластина.

6. Почистване на вафли

ПолиранSiC пластиниобикновено се почистват с помощта на химически почистващи агенти и свръхчиста вода за цялостно отстраняване на нежеланите повърхностни замърсители и остатъчната полираща суспензия и след това се изсушават в азотна атмосфера с ултрависока чистота с центрофуги. Почистените и изсушени пластини се опаковат в чисти касети за пластини в чистата стая с полупроводников клас, което ги прави напълно да отговарят на стандартите за чистота надолу по веригата.