Il carburo di silicio, la stella emergente dell'industria dei materiali semiconduttori, sta gradualmente guidando la tendenza all'innovazione della tecnologia microelettronica con i suoi eccellenti indicatori di prestazione. La sua conduttività termica unica, di gran lunga superiore ai tradizionali materiali semiconduttori, offre la possibilità di un'efficiente dissipazione del calore, soprattutto nei dispositivi elettronici ad alta potenza che mostrano vantaggi senza precedenti. Insieme alle sue caratteristiche di ampio gap di banda, il substrato in carburo di silicio può mantenere prestazioni elettriche stabili in ambienti estremi e non è influenzato dalle fluttuazioni di temperatura, il che amplia notevolmente il suo ambito di applicazione in applicazioni di fascia alta come quelle aerospaziali e veicoli di nuova energia. Inoltre, i due parametri chiave del campo elettrico ad alta rottura e dell'elevata mobilità degli elettroni hanno gettato solide basi per l'applicazione del carburo di silicio in dispositivi elettronici ad alta frequenza e alta tensione, come convertitori elettronici di potenza, dispositivi di comunicazione RF, ecc. , e grazie a ciò abbiamo ottenuto un salto di prestazioni.
L'ampia applicazione del carburo di silicio non si limita solo ai suddetti campi di fascia alta, ma penetra anche in molti anelli fondamentali della catena industriale dei semiconduttori, incluso come materiale di substrato per chip ad alte prestazioni, supportando strutture circuitali più complesse; Nel processo di crescita epitassiale, le proprietà stabili del substrato promuovono la crescita di film di alta qualità, il che offre la possibilità di ottimizzare le prestazioni del dispositivo. Nella fase di progettazione del dispositivo, le caratteristiche del carburo di silicio ispirano i progettisti a una creatività illimitata, dando vita a prodotti a semiconduttori più innovativi e ad alte prestazioni; Nella fase di produzione dei wafer, l'introduzione del carburo di silicio ha posto requisiti più elevati per il processo di produzione e ha promosso il progresso tecnologico dell'intera industria manifatturiera dei semiconduttori.
Tuttavia, essendo proprio un materiale quasi perfetto, la sua durezza estremamente elevata, una durezza di Mohs vicina a quella del diamante, è diventata un grave problema che ne limita l'ampia applicazione. Nel processo di lavorazione di precisione, la durezza del carburo di silicio rende difficile l'utilizzo della tradizionale tecnologia di lucidatura e rettifica, non solo l'efficienza di lavorazione è bassa, ma porta anche facilmente a una qualità della superficie non conforme agli standard, aumentando i costi di produzione. Pertanto, come superare il problema della lavorazione del carburo di silicio è diventata una delle tecnologie chiave da risolvere urgentemente nel campo dei materiali semiconduttori. I ricercatori esplorano costantemente nuovi metodi di lavorazione, come l'uso di tecnologie avanzate di lucidatura chimico-meccanica, tecnologia di lavorazione laser, ecc., al fine di garantire allo stesso tempo l'accuratezza della lavorazione, migliorare l'efficienza della lavorazione e promuovere l'applicazione e lo sviluppo del silicio materiali in metallo duro in una gamma più ampia di campi.
La tecnologia di lucidatura Sol-gel è un metodo di lucidatura ecologico ed efficiente, attraverso l'uso di abrasivi semi-consolidati e substrati flessibili, in virtù delle caratteristiche flessibili della matrice morbida, l'effetto "tolleranza" delle particelle abrasive si ottiene per ottenere risultati ultra -Superficie liscia e con bassa densità di difetti sul substrato semiconduttore estremamente duro. Questo metodo combina l'azione chimica e meccanica per lucidare efficacemente substrati semiconduttori estremamente duri senza causare gravi danni alla superficie o al sottosuolo. Rispetto alla tradizionale CMP, la tecnologia di lucidatura sol-gel può ridurre significativamente la rugosità superficiale in breve tempo e ottenere un tasso di rimozione del materiale più elevato. Grazie alla sua buona flessibilità, la matrice morbida può funzionare con una pressione di lucidatura inferiore, ridurre la richiesta di pressione sul pezzo e sull'attrezzatura, ridurre l'usura e la caduta delle particelle di usura e prolungare la durata di servizio delle particelle di usura. Il materiale precursore (solitamente un composto metallo-organico) viene convertito in sol, che forma un gel attraverso reazioni di idrolisi e condensazione. Nel tampone di lucidatura sol-gel, le particelle di usura sono parzialmente fissate nella matrice di gel, che può fornire una certa resistenza meccanica mantenendo il movimento delle particelle di usura. Gli studiosi nazionali hanno utilizzato questa tecnologia per elaborare la superficie del diamante monocristallino HTHP (111), lucidando 22 ore, la ruvidità della superficie da 230 nm a 1,3 nm. A proposito, l'effetto capacitivo si riferisce al fatto che nel processo di lucidatura, quando l'abrasivo tocca la superficie lavorata, a causa della presenza di una matrice morbida, l'abrasivo più prominente può produrre un rimbalzo, garantendo così che l'abrasivo superficiale possa lavorare il pezzo approssimativamente sullo stesso piano orizzontale, evitando il danneggiamento dell'abrasivo di granulometria maggiore sulla superficie lavorata, ed ottenendo un'asportazione uniforme del materiale. Si ottiene un migliore effetto lucidante.
In sintesi, il carburo di silicio, come nuova stella nel settore dei materiali semiconduttori, sta guidando l'innovazione della tecnologia microelettronica con i suoi vantaggi prestazionali unici. La sua ampia applicazione non solo promuove il progresso tecnologico nel campo di fascia alta, ma influenza profondamente anche ogni anello della catena industriale dei semiconduttori. Tuttavia, le elevate proprietà di durezza del carburo di silicio pongono anche sfide per la sua lavorazione. Di fronte a questo problema, i ricercatori stanno esplorando attivamente soluzioni innovative, come la tecnologia di lucidatura sol-gel, queste tecnologie emergenti non solo migliorano l’efficienza di lavorazione e la qualità della superficie, ma aprono anche nuove strade per l’applicazione e lo sviluppo di materiali in carburo di silicio in una gamma più ampia di campi. Con il continuo progresso della tecnologia, i materiali in carburo di silicio svolgeranno sicuramente un ruolo più importante nel futuro campo della scienza e della tecnologia.
