Con l'ampia applicazione del carburo di silicio (SiC) nei dispositivi a semiconduttore, i requisiti di qualità dei substrati di carburo di silicio stanno diventando sempre più severi. I dispositivi SiC hanno norme rigorose sulla variazione dello spessore superficiale, sulla rugosità superficiale (Ra), sui danni da lavorazione e sullo stress residuo del film di rivestimento. Tuttavia, il substrato SiC dopo il taglio e la spelatura presenta spesso problemi quali strato danneggiato, elevata rugosità superficiale e scarsa planarità. Questi problemi devono essere risolti mediante un efficace processo di appiattimento per ottenere lamiere lucide di alta qualità per il successivo processo di epitassia. Questo articolo si concentrerà sulla tecnologia di macinazione e rettifica nel processo di appiattimento del substrato SiC e confronterà e analizzerà i relativi vantaggi e svantaggi.
1. Situazione attuale e limitazione del processo di macinazione
Il processo di macinazione occupa un'elevata quota di mercato, comprendendo due fasi di macinazione grossolana e fine, e richiede la lucidatura meccanica su un solo lato (DMP) prima della lucidatura chimico-meccanica (CMP). Il suo vantaggio è che il costo è relativamente basso, ma ci sono svantaggi come processi ingombranti, basso livello di automazione, alto rischio di frammentazione, bassa flessibilità e certo impatto sull'ambiente.
2. Vantaggi e adattabilità del processo di macinazione
Il processo di macinazione, come alternativa al processo di macinazione, fornisce velocità di rimozione del materiale più elevate e un migliore controllo dello spessore e della planarità del wafer. Utilizza diversi abrasivi e tecniche di rettifica, come le mole diamantate, per ottenere un trattamento superficiale più fine e uniforme. Il processo di macinazione è eccellente in termini di automazione e flessibilità, adatto alla lavorazione di chip singolo e può adattarsi meglio alle esigenze di lavorazione di wafer di grandi dimensioni.
Diagramma del processo di appiattimento del substrato SiC
Il processo di macinazione comprende solitamente due fasi di macinazione grossolana e macinazione fine e lo strato danneggiato della superficie del substrato viene gradualmente rimosso da particelle di diverse dimensioni del materiale abrasivo per migliorare la levigatezza della superficie. Tuttavia, il processo presenta molti problemi. Innanzitutto, il processo è più complicato, dalla macinazione grossolana alla macinazione fine fino a DMP e CMP, richiede più passaggi, aumentando i tempi e i costi di lavorazione. In secondo luogo, il livello di automazione non è elevato, con conseguente bassa efficienza produttiva. Per i wafer di grandi dimensioni esiste un elevato rischio di frammentazione a causa delle sollecitazioni meccaniche durante la lavorazione. Inoltre, la flessibilità del processo di rettifica è bassa, il che non favorisce la lavorazione di trucioli singoli e l'uso del fluido di rettifica ha un certo impatto sull'ambiente.
Il processo di rettifica utilizza abrasivi altamente efficienti come le mole diamantate per ottenere un rapido appiattimento dei substrati SiC con tassi di rimozione del materiale più elevati. Rispetto al processo di macinazione, il processo di macinazione presenta i seguenti vantaggi: in primo luogo, un elevato grado di automazione, può migliorare significativamente l'efficienza produttiva; La seconda è una buona flessibilità, adatta alla lavorazione del pezzo singolo, personalizzabile in base alle diverse esigenze; In terzo luogo, può adattarsi meglio alle esigenze di lavorazione dei wafer di grandi dimensioni e ridurre il rischio di frammentazione. Inoltre, il processo di rettifica consente una finitura superficiale più fine e uniforme, fornendo un substrato migliore per i successivi processi CMP.
In sintesi, le tecniche di macinazione e macinazione nel processo di appiattimento del substrato SiC presentano vantaggi e svantaggi. Sebbene il costo del processo di macinazione sia basso, il processo è macchinoso, il livello di automazione non è elevato, il rischio di frammentazione è elevato e la flessibilità è bassa, il che ne limita l’ulteriore sviluppo. Al contrario, il processo di macinazione presenta evidenti vantaggi in termini di automazione, flessibilità, velocità di rimozione del materiale e qualità del trattamento superficiale, che è più adatto ai requisiti di alta qualità dei substrati SiC nella moderna industria dei semiconduttori. Pertanto, con il continuo progresso della tecnologia dei semiconduttori, si prevede che il processo di macinazione diventi la tecnologia principale di appiattimento del substrato SiC. In futuro, i parametri del processo di macinazione dovrebbero essere ulteriormente ottimizzati per migliorare l'efficienza e la qualità della lavorazione e soddisfare i requisiti sempre più rigorosi del substrato dei dispositivi SiC.
