Con il continuo progresso della tecnologia dei semiconduttori, il carburo di silicio (SiC), in quanto materiale ad alte prestazioni, ha mostrato un grande potenziale di applicazione nel campo dei dispositivi elettronici di potenza. Tuttavia, nel processo di preparazione del substrato di carburo di silicio, il controllo della qualità della superficie è particolarmente critico, soprattutto dopo l'assottigliamento, la molatura, la lucidatura e altri processi per ottenere una superficie ultra liscia. Tra questi, la lucidatura chimico-meccanica (CMP), come uno dei passaggi chiave, è di grande importanza per rimuovere lo strato danneggiato lasciato dal processo precedente e ottenere un elevato livellamento della superficie. Tuttavia, il tradizionale processo CMP deve affrontare il problema del basso tasso di rimozione del materiale (MRR), che influisce direttamente sull’efficienza e sui costi di produzione. Pertanto, l'esplorazione di nuove tecnologie per migliorare l'efficienza CMP del substrato SiC è diventata il fulcro della ricerca attuale.
1. Principi di base e sfide del substrato SiC CMP
La profondità del danno superficiale del substrato SiC diluito o macinato è solitamente di 2-5μm e richiede un ulteriore trattamento da parte di CMP.
La tecnologia CMP si basa sul principio composito "chimico + meccanico", attraverso la combinazione di formazione di strati di ossido e rimozione meccanica, per ottenere una levigatura della superficie.
2. Il basso MRR è il problema principale del CMP del substrato SiC e l'efficienza CMP del SiC è significativamente inferiore a quella del substrato in silicio.
L'impatto di un MRR basso sull'efficienza e sui costi di produzione:
Un MRR inferiore si traduce in passaggi CMP del substrato SiC che richiedono più tempo, aumentando tempi e costi di elaborazione.
Anche se il metodo CMP esistente può produrre un substrato 4H-SiC qualificato, la bassa efficienza rappresenta ancora il collo di bottiglia che ne limita l'applicazione su larga scala.
Processo di lucidatura CMP
3. Progresso tecnico per migliorare l'efficienza del CMP:
Per affrontare la sfida del basso MRR, l'industria ha sviluppato una tecnologia di lucidatura batch su due lati.
Queste tecnologie avanzate hanno ridotto significativamente le ore di manodopera CMP, ad esempio il tempo di lucidatura CMP per un singolo lotto di 10 substrati da 3-5 ore a 1 ora.
La tecnologia di lucidatura fronte-retro non solo migliora l'efficienza, ma aiuta anche a mantenere la consistenza e la planarità su entrambi i lati del substrato.
In sintesi, il miglioramento dell'efficienza di lucidatura chimico-meccanica del substrato di carburo di silicio è la chiave per promuoverne l'ampia applicazione. Attraverso lo sviluppo di tecnologie avanzate come la lucidatura bifacciale e batch, il problema del basso tasso di rimozione del materiale nel tradizionale processo CMP viene risolto efficacemente, il tempo di lavorazione viene notevolmente ridotto e il costo di produzione viene ridotto. In futuro, con il continuo miglioramento dei requisiti prestazionali per i materiali SiC e la continua innovazione della tecnologia di lucidatura, abbiamo motivo di credere che la preparazione dei substrati SiC sarà più efficiente ed economica, ponendo solide basi per l'ulteriore sviluppo di dispositivi elettronici di potenza. Pertanto, la continua esplorazione e ottimizzazione del processo CMP sarà un modo importante per promuovere l'ampia applicazione dei materiali SiC nel campo dei semiconduttori.
