SiC వేఫర్ ప్రాసెసింగ్ టెక్నాలజీ యొక్క ప్రస్తుత స్థితి మరియు ధోరణులు

మూడవ తరం సెమీకండక్టర్ ఉపరితల పదార్థంగా,సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC)సింగిల్ క్రిస్టల్ అధిక-ఫ్రీక్వెన్సీ మరియు అధిక-శక్తి ఎలక్ట్రానిక్ పరికరాల తయారీలో విస్తృత అనువర్తన అవకాశాలను కలిగి ఉంది. అధిక-నాణ్యత గల ఉపరితల పదార్థాల ఉత్పత్తిలో SiC యొక్క ప్రాసెసింగ్ టెక్నాలజీ నిర్ణయాత్మక పాత్ర పోషిస్తుంది. ఈ వ్యాసం చైనా మరియు విదేశాలలో SiC ప్రాసెసింగ్ టెక్నాలజీలపై ప్రస్తుత పరిశోధన స్థితిని పరిచయం చేస్తుంది, కటింగ్, గ్రైండింగ్ మరియు పాలిషింగ్ ప్రక్రియల విధానాలను విశ్లేషించడం మరియు పోల్చడం, అలాగే వేఫర్ ఫ్లాట్‌నెస్ మరియు ఉపరితల కరుకుదనం యొక్క ధోరణులను కూడా ఇది సూచిస్తుంది. ఇది SiC వేఫర్ ప్రాసెసింగ్‌లో ఉన్న సవాళ్లను కూడా ఎత్తి చూపుతుంది మరియు భవిష్యత్తు అభివృద్ధి దిశలను చర్చిస్తుంది.

సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC)మూడవ తరం సెమీకండక్టర్ పరికరాలకు వేఫర్‌లు కీలకమైన పునాది పదార్థాలు మరియు మైక్రోఎలక్ట్రానిక్స్, పవర్ ఎలక్ట్రానిక్స్ మరియు సెమీకండక్టర్ లైటింగ్ వంటి రంగాలలో గణనీయమైన ప్రాముఖ్యత మరియు మార్కెట్ సామర్థ్యాన్ని కలిగి ఉన్నాయి. యొక్క అత్యంత అధిక కాఠిన్యం మరియు రసాయన స్థిరత్వం కారణంగాSiC ఏక స్ఫటికాలు, సాంప్రదాయ సెమీకండక్టర్ ప్రాసెసింగ్ పద్ధతులు వాటి మ్యాచింగ్‌కు పూర్తిగా సరిపోవు. SiC సింగిల్ క్రిస్టల్‌ల సాంకేతికంగా డిమాండ్ ఉన్న ప్రాసెసింగ్‌పై అనేక అంతర్జాతీయ కంపెనీలు విస్తృత పరిశోధనలు నిర్వహించినప్పటికీ, సంబంధిత సాంకేతికతలు ఖచ్చితంగా గోప్యంగా ఉంచబడతాయి.

ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, చైనా SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ పదార్థాలు మరియు పరికరాల అభివృద్ధిలో ప్రయత్నాలను పెంచింది. అయితే, దేశంలో SiC పరికర సాంకేతికత పురోగతి ప్రస్తుతం ప్రాసెసింగ్ టెక్నాలజీలు మరియు వేఫర్ నాణ్యతలో పరిమితుల ద్వారా పరిమితం చేయబడింది. అందువల్ల, SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ సబ్‌స్ట్రేట్‌ల నాణ్యతను మెరుగుపరచడానికి మరియు వాటి ఆచరణాత్మక అనువర్తనం మరియు భారీ ఉత్పత్తిని సాధించడానికి SiC ప్రాసెసింగ్ సామర్థ్యాలను మెరుగుపరచడం చైనాకు చాలా అవసరం.

ప్రధాన ప్రాసెసింగ్ దశల్లో ఇవి ఉన్నాయి: కటింగ్ → ముతక గ్రైండింగ్ → ఫైన్ గ్రైండింగ్ → రఫ్ పాలిషింగ్ (మెకానికల్ పాలిషింగ్) → ఫైన్ పాలిషింగ్ (కెమికల్ మెకానికల్ పాలిషింగ్, CMP) → తనిఖీ.

SiC సింగిల్ క్రిస్టల్స్‌ను కత్తిరించడం

ప్రాసెసింగ్‌లోSiC ఏక స్ఫటికాలు, కటింగ్ అనేది మొదటి మరియు అత్యంత కీలకమైన దశ. కటింగ్ ప్రక్రియ ఫలితంగా ఏర్పడే వేఫర్ యొక్క విల్లు, వార్ప్ మరియు మొత్తం మందం వైవిధ్యం (TTV) తదుపరి గ్రైండింగ్ మరియు పాలిషింగ్ కార్యకలాపాల నాణ్యత మరియు ప్రభావాన్ని నిర్ణయిస్తాయి.

కట్టింగ్ టూల్స్‌ను ఆకారం ప్రకారం డైమండ్ లోపలి వ్యాసం (ID) రంపాలు, బయటి వ్యాసం (OD) రంపాలు, బ్యాండ్ రంపాలు మరియు వైర్ రంపాలుగా వర్గీకరించవచ్చు. వైర్ రంపాలను, వాటి చలన రకం ద్వారా రెసిప్రొకేటింగ్ మరియు లూప్ (అంతులేని) వైర్ వ్యవస్థలుగా వర్గీకరించవచ్చు. అబ్రాసివ్ యొక్క కటింగ్ మెకానిజం ఆధారంగా, వైర్ రంపపు ముక్కలు చేసే పద్ధతులను రెండు రకాలుగా విభజించవచ్చు: ఉచిత అబ్రాసివ్ వైర్ రంపపు మరియు స్థిర అబ్రాసివ్ డైమండ్ వైర్ రంపపు.

1.1 సాంప్రదాయ కోత పద్ధతులు

బయటి వ్యాసం (OD) రంపపు కత్తిరింపు లోతు బ్లేడ్ యొక్క వ్యాసం ద్వారా పరిమితం చేయబడింది. కటింగ్ ప్రక్రియలో, బ్లేడ్ కంపనం మరియు విచలనానికి గురవుతుంది, ఫలితంగా అధిక శబ్ద స్థాయిలు మరియు తక్కువ దృఢత్వం ఏర్పడుతుంది. లోపలి వ్యాసం (ID) రంపపు కత్తిరింపులు బ్లేడ్ లోపలి చుట్టుకొలతపై వజ్ర అబ్రాసివ్‌లను కట్టింగ్ ఎడ్జ్‌గా ఉపయోగిస్తాయి. ఈ బ్లేడ్‌లు 0.2 మిమీ వరకు సన్నగా ఉంటాయి. ముక్కలు చేసే సమయంలో, ID బ్లేడ్ అధిక వేగంతో తిరుగుతుంది, అయితే కత్తిరించాల్సిన పదార్థం బ్లేడ్ కేంద్రానికి రేడియల్‌గా సాపేక్షంగా కదులుతుంది, ఈ సాపేక్ష కదలిక ద్వారా ముక్కలు చేయడం సాధిస్తుంది.

డైమండ్ బ్యాండ్ రంపాలకు తరచుగా ఆపులు మరియు తిప్పికొట్టడం అవసరం, మరియు కటింగ్ వేగం చాలా తక్కువగా ఉంటుంది - సాధారణంగా 2 మీ/సె మించకూడదు. అవి గణనీయమైన యాంత్రిక దుస్తులు మరియు అధిక నిర్వహణ ఖర్చులతో కూడా బాధపడతాయి. రంపపు బ్లేడ్ యొక్క వెడల్పు కారణంగా, కటింగ్ వ్యాసార్థం చాలా తక్కువగా ఉండకూడదు మరియు బహుళ-ముక్కల కటింగ్ సాధ్యం కాదు. ఈ సాంప్రదాయ కటింగ్ సాధనాలు బేస్ యొక్క దృఢత్వం ద్వారా పరిమితం చేయబడ్డాయి మరియు వక్ర కోతలు చేయలేవు లేదా పరిమిత టర్నింగ్ రేడియాలను కలిగి ఉండవు. అవి నేరుగా కోతలు మాత్రమే చేయగలవు, వెడల్పుగా ఉండే కెర్ఫ్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తాయి, తక్కువ దిగుబడి రేటును కలిగి ఉంటాయి మరియు అందువల్ల కటింగ్‌కు అనుకూలం కాదు.SiC స్ఫటికాలు.

1.2 ఉచిత అబ్రాసివ్ వైర్ సా మల్టీ-వైర్ కటింగ్

ఉచిత అబ్రాసివ్ వైర్ రంపపు ముక్కలు చేసే సాంకేతికత, వైర్ యొక్క వేగవంతమైన కదలికను ఉపయోగించి స్లర్రీని కెర్ఫ్‌లోకి తీసుకువెళుతుంది, ఇది పదార్థ తొలగింపును అనుమతిస్తుంది. ఇది ప్రధానంగా పరస్పర నిర్మాణాన్ని ఉపయోగిస్తుంది మరియు ప్రస్తుతం సింగిల్-క్రిస్టల్ సిలికాన్ యొక్క సమర్థవంతమైన మల్టీ-వేఫర్ కటింగ్ కోసం పరిణతి చెందిన మరియు విస్తృతంగా ఉపయోగించే పద్ధతి. అయితే, SiC కటింగ్‌లో దాని అప్లికేషన్ తక్కువ విస్తృతంగా అధ్యయనం చేయబడింది.

ఉచిత అబ్రాసివ్ వైర్ రంపాలు 300 μm కంటే తక్కువ మందం కలిగిన వేఫర్‌లను ప్రాసెస్ చేయగలవు. అవి తక్కువ కెర్ఫ్ నష్టాన్ని అందిస్తాయి, అరుదుగా చిప్పింగ్‌కు కారణమవుతాయి మరియు సాపేక్షంగా మంచి ఉపరితల నాణ్యతను కలిగిస్తాయి. అయితే, అబ్రాసివ్‌ల రోలింగ్ మరియు ఇండెంటేషన్ ఆధారంగా మెటీరియల్ తొలగింపు విధానం కారణంగా, వేఫర్ ఉపరితలం గణనీయమైన అవశేష ఒత్తిడి, మైక్రోక్రాక్‌లు మరియు లోతైన నష్టం పొరలను అభివృద్ధి చేస్తుంది. ఇది వేఫర్ వార్పింగ్‌కు దారితీస్తుంది, ఉపరితల ప్రొఫైల్ ఖచ్చితత్వాన్ని నియంత్రించడం కష్టతరం చేస్తుంది మరియు తదుపరి ప్రాసెసింగ్ దశలపై భారాన్ని పెంచుతుంది.

కట్టింగ్ పనితీరు స్లర్రీ ద్వారా బాగా ప్రభావితమవుతుంది; అబ్రాసివ్‌ల పదును మరియు స్లర్రీ సాంద్రతను నిర్వహించడం అవసరం. స్లర్రీ ట్రీట్‌మెంట్ మరియు రీసైక్లింగ్ ఖరీదైనవి. పెద్ద-పరిమాణ ఇంగోట్‌లను కత్తిరించేటప్పుడు, అబ్రాసివ్‌లు లోతైన మరియు పొడవైన కెర్ఫ్‌లను చొచ్చుకుపోవడంలో ఇబ్బంది పడతాయి. అదే అబ్రాసివ్ గ్రెయిన్ సైజు కింద, కెర్ఫ్ నష్టం స్థిర-అబ్రాసివ్ వైర్ రంపాల కంటే ఎక్కువగా ఉంటుంది.

1.3 స్థిర అబ్రాసివ్ డైమండ్ వైర్ సా మల్టీ-వైర్ కటింగ్

స్థిర రాపిడి డైమండ్ వైర్ రంపాలను సాధారణంగా ఎలక్ట్రోప్లేటింగ్, సింటరింగ్ లేదా రెసిన్ బాండింగ్ పద్ధతుల ద్వారా స్టీల్ వైర్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై డైమండ్ కణాలను పొందుపరచడం ద్వారా తయారు చేస్తారు. ఎలక్ట్రోప్లేటెడ్ డైమండ్ వైర్ రంపాలు ఇరుకైన కెర్ఫ్‌లు, మెరుగైన స్లైస్ నాణ్యత, అధిక సామర్థ్యం, ​​తక్కువ కాలుష్యం మరియు అధిక కాఠిన్యం కలిగిన పదార్థాలను కత్తిరించే సామర్థ్యం వంటి ప్రయోజనాలను అందిస్తాయి.

SiCని కత్తిరించడానికి రెసిప్రొకేటింగ్ ఎలక్ట్రోప్లేటెడ్ డైమండ్ వైర్ రంపాన్ని ప్రస్తుతం విస్తృతంగా ఉపయోగిస్తున్నారు. ఈ టెక్నిక్‌ని ఉపయోగించి కత్తిరించిన SiC వేఫర్‌ల ఉపరితల చదునును చిత్రం 1 (ఇక్కడ చూపబడలేదు) వివరిస్తుంది. కటింగ్ కొనసాగుతున్న కొద్దీ, వేఫర్ వార్‌పేజ్ పెరుగుతుంది. ఎందుకంటే వైర్ క్రిందికి కదులుతున్నప్పుడు వైర్ మరియు మెటీరియల్ మధ్య కాంటాక్ట్ ఏరియా పెరుగుతుంది, దీని వలన నిరోధకత మరియు వైర్ కంపనం పెరుగుతుంది. వైర్ వేఫర్ యొక్క గరిష్ట వ్యాసానికి చేరుకున్నప్పుడు, కంపనం దాని గరిష్ట స్థాయికి చేరుకుంటుంది, ఫలితంగా గరిష్ట వార్‌పేజ్ వస్తుంది.

కటింగ్ యొక్క తరువాతి దశలలో, వైర్ త్వరణం, స్థిరమైన-వేగ కదలిక, మందగమనం, ఆగిపోవడం మరియు తిరగబడటం వలన, కూలెంట్‌తో శిధిలాలను తొలగించడంలో ఇబ్బందులతో పాటు, వేఫర్ యొక్క ఉపరితల నాణ్యత క్షీణిస్తుంది. వైర్ రివర్సల్ మరియు స్పీడ్ హెచ్చుతగ్గులు, అలాగే వైర్‌పై ఉన్న పెద్ద వజ్ర కణాలు ఉపరితల గీతలకు ప్రాథమిక కారణాలు.

1.4 కోల్డ్ సెపరేషన్ టెక్నాలజీ

SiC సింగిల్ క్రిస్టల్స్ యొక్క శీతల విభజన అనేది మూడవ తరం సెమీకండక్టర్ మెటీరియల్ ప్రాసెసింగ్ రంగంలో ఒక వినూత్న ప్రక్రియ. ఇటీవలి సంవత్సరాలలో, దిగుబడిని మెరుగుపరచడంలో మరియు పదార్థ నష్టాన్ని తగ్గించడంలో దాని గుర్తించదగిన ప్రయోజనాల కారణంగా ఇది గణనీయమైన దృష్టిని ఆకర్షించింది. ఈ సాంకేతికతను మూడు అంశాల నుండి విశ్లేషించవచ్చు: పని సూత్రం, ప్రక్రియ ప్రవాహం మరియు ప్రధాన ప్రయోజనాలు.

క్రిస్టల్ ఓరియంటేషన్ డిటర్మినేషన్ మరియు ఔటర్ డయామీటర్ గ్రైండింగ్: ప్రాసెసింగ్‌కు ముందు, SiC ఇంగోట్ యొక్క క్రిస్టల్ ఓరియంటేషన్‌ను నిర్ణయించాలి. ఆ తర్వాత ఇంగోట్‌ను బయటి వ్యాసం గ్రైండింగ్ ద్వారా స్థూపాకార నిర్మాణంగా (సాధారణంగా SiC పక్ అని పిలుస్తారు) ఆకృతి చేస్తారు. ఈ దశ తదుపరి దిశాత్మక కటింగ్ మరియు స్లైసింగ్‌కు పునాది వేస్తుంది.

మల్టీ-వైర్ కటింగ్: ఈ పద్ధతి స్థూపాకార ఇంగోట్‌ను ముక్కలు చేయడానికి కటింగ్ వైర్లతో కలిపి రాపిడి కణాలను ఉపయోగిస్తుంది. అయితే, ఇది గణనీయమైన కెర్ఫ్ నష్టం మరియు ఉపరితల అసమానత సమస్యలతో బాధపడుతోంది.

లేజర్ కటింగ్ టెక్నాలజీ: క్రిస్టల్ లోపల సవరించిన పొరను ఏర్పరచడానికి లేజర్ ఉపయోగించబడుతుంది, దీని నుండి సన్నని ముక్కలను వేరు చేయవచ్చు. ఈ విధానం పదార్థ నష్టాన్ని తగ్గిస్తుంది మరియు ప్రాసెసింగ్ సామర్థ్యాన్ని పెంచుతుంది, ఇది SiC వేఫర్ కటింగ్‌కు ఒక ఆశాజనకమైన కొత్త దిశగా మారుతుంది.

కటింగ్ ప్రాసెస్ ఆప్టిమైజేషన్

స్థిర అబ్రాసివ్ మల్టీ-వైర్ కటింగ్: ఇది ప్రస్తుతం ప్రధాన స్రవంతి సాంకేతికత, SiC యొక్క అధిక కాఠిన్యం లక్షణాలకు బాగా సరిపోతుంది.

ఎలక్ట్రికల్ డిశ్చార్జ్ మెషినింగ్ (EDM) మరియు కోల్డ్ సెపరేషన్ టెక్నాలజీ: ఈ పద్ధతులు నిర్దిష్ట అవసరాలకు అనుగుణంగా వైవిధ్యభరితమైన పరిష్కారాలను అందిస్తాయి.

పాలిషింగ్ ప్రక్రియ: పదార్థ తొలగింపు రేటు మరియు ఉపరితల నష్టాన్ని సమతుల్యం చేయడం చాలా అవసరం. ఉపరితల ఏకరూపతను మెరుగుపరచడానికి కెమికల్ మెకానికల్ పాలిషింగ్ (CMP) ఉపయోగించబడుతుంది.

రియల్-టైమ్ మానిటరింగ్: ఉపరితల కరుకుదనాన్ని రియల్-టైమ్‌లో పర్యవేక్షించడానికి ఆన్‌లైన్ తనిఖీ సాంకేతికతలు ప్రవేశపెట్టబడ్డాయి.

లేజర్ స్లైసింగ్: ఈ టెక్నిక్ కెర్ఫ్ నష్టాన్ని తగ్గిస్తుంది మరియు ప్రాసెసింగ్ చక్రాలను తగ్గిస్తుంది, అయినప్పటికీ ఉష్ణ ప్రభావిత జోన్ ఒక సవాలుగా మిగిలిపోయింది.

హైబ్రిడ్ ప్రాసెసింగ్ టెక్నాలజీస్: యాంత్రిక మరియు రసాయన పద్ధతులను కలపడం వల్ల ప్రాసెసింగ్ సామర్థ్యం పెరుగుతుంది.

ఈ సాంకేతికత ఇప్పటికే పారిశ్రామిక అనువర్తనాన్ని సాధించింది. ఉదాహరణకు, ఇన్ఫినియన్ SILTECTRAను కొనుగోలు చేసింది మరియు ఇప్పుడు 8-అంగుళాల వేఫర్‌ల భారీ ఉత్పత్తికి మద్దతు ఇచ్చే ప్రధాన పేటెంట్లను కలిగి ఉంది. చైనాలో, డెలాంగ్ లేజర్ వంటి కంపెనీలు 6-అంగుళాల వేఫర్ ప్రాసెసింగ్ కోసం ఇంగోట్‌కు 30 వేఫర్‌ల అవుట్‌పుట్ సామర్థ్యాన్ని సాధించాయి, ఇది సాంప్రదాయ పద్ధతుల కంటే 40% మెరుగుదలను సూచిస్తుంది.

దేశీయ పరికరాల తయారీ వేగవంతం కావడంతో, ఈ సాంకేతికత SiC ఉపరితల ప్రాసెసింగ్‌కు ప్రధాన స్రవంతి పరిష్కారంగా మారుతుందని భావిస్తున్నారు. సెమీకండక్టర్ పదార్థాల వ్యాసం పెరుగుతున్నందున, సాంప్రదాయ కట్టింగ్ పద్ధతులు వాడుకలో లేవు. ప్రస్తుత ఎంపికలలో, రెసిప్రొకేటింగ్ డైమండ్ వైర్ రంపపు సాంకేతికత అత్యంత ఆశాజనకమైన అనువర్తన అవకాశాలను చూపుతుంది. లేజర్ కటింగ్, అభివృద్ధి చెందుతున్న సాంకేతికతగా, గణనీయమైన ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది మరియు భవిష్యత్తులో ప్రాథమిక కట్టింగ్ పద్ధతిగా మారుతుందని అంచనా.

2,SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ గ్రైండింగ్

మూడవ తరం సెమీకండక్టర్ల ప్రతినిధిగా, సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC) దాని విస్తృత బ్యాండ్‌గ్యాప్, అధిక బ్రేక్‌డౌన్ విద్యుత్ క్షేత్రం, అధిక సంతృప్త ఎలక్ట్రాన్ డ్రిఫ్ట్ వేగం మరియు అద్భుతమైన ఉష్ణ వాహకత కారణంగా గణనీయమైన ప్రయోజనాలను అందిస్తుంది. ఈ లక్షణాలు అధిక-వోల్టేజ్ అనువర్తనాలలో (ఉదా., 1200V వాతావరణాలలో) SiCని ప్రత్యేకంగా ప్రయోజనకరంగా చేస్తాయి. SiC ఉపరితలాల కోసం ప్రాసెసింగ్ సాంకేతికత పరికర తయారీలో ఒక ప్రాథమిక భాగం. ఉపరితల నాణ్యత మరియు ఖచ్చితత్వం ఎపిటాక్సియల్ పొర యొక్క నాణ్యతను మరియు తుది పరికరం యొక్క పనితీరును నేరుగా ప్రభావితం చేస్తాయి.

గ్రైండింగ్ ప్రక్రియ యొక్క ప్రాథమిక ఉద్దేశ్యం ఉపరితల రంపపు గుర్తులను మరియు ముక్కలు చేసేటప్పుడు ఏర్పడిన దెబ్బతిన్న పొరలను తొలగించడం మరియు కటింగ్ ప్రక్రియ ద్వారా ప్రేరేపించబడిన వైకల్యాన్ని సరిచేయడం. SiC యొక్క అత్యంత అధిక కాఠిన్యం దృష్ట్యా, గ్రైండింగ్‌కు బోరాన్ కార్బైడ్ లేదా డైమండ్ వంటి కఠినమైన అబ్రాసివ్‌లను ఉపయోగించడం అవసరం. సాంప్రదాయ గ్రైండింగ్‌ను సాధారణంగా ముతక గ్రైండింగ్ మరియు చక్కటి గ్రైండింగ్‌గా విభజించారు.

2.1 ముతక మరియు చక్కగా రుబ్బుట

రాపిడి కణ పరిమాణం ఆధారంగా గ్రైండింగ్‌ను వర్గీకరించవచ్చు:

ముతక గ్రైండింగ్: ముక్కలు చేసే సమయంలో ఏర్పడే రంపపు గుర్తులను మరియు దెబ్బతిన్న పొరలను తొలగించడానికి ప్రధానంగా పెద్ద అబ్రాసివ్‌లను ఉపయోగిస్తుంది, ప్రాసెసింగ్ సామర్థ్యాన్ని మెరుగుపరుస్తుంది.

ఫైన్ గ్రైండింగ్: ముతక గ్రైండింగ్ వల్ల మిగిలిపోయిన నష్ట పొరను తొలగించడానికి, ఉపరితల కరుకుదనాన్ని తగ్గించడానికి మరియు ఉపరితల నాణ్యతను పెంచడానికి సన్నని అబ్రాసివ్‌లను ఉపయోగిస్తుంది.

అనేక దేశీయ SiC సబ్‌స్ట్రేట్ తయారీదారులు పెద్ద ఎత్తున ఉత్పత్తి ప్రక్రియలను ఉపయోగిస్తారు. ఒక సాధారణ పద్ధతిలో కాస్ట్ ఇనుప ప్లేట్ మరియు మోనోక్రిస్టలైన్ డైమండ్ స్లర్రీని ఉపయోగించి డబుల్-సైడెడ్ గ్రైండింగ్ ఉంటుంది. ఈ ప్రక్రియ వైర్ సావింగ్ వల్ల మిగిలిపోయిన నష్ట పొరను సమర్థవంతంగా తొలగిస్తుంది, వేఫర్ ఆకారాన్ని సరిచేస్తుంది మరియు TTV (మొత్తం మందం వైవిధ్యం), బో మరియు వార్ప్‌ను తగ్గిస్తుంది. మెటీరియల్ తొలగింపు రేటు స్థిరంగా ఉంటుంది, సాధారణంగా 0.8–1.2 μm/minకి చేరుకుంటుంది. అయితే, ఫలిత వేఫర్ ఉపరితలం సాపేక్షంగా అధిక కరుకుదనంతో మాట్టేగా ఉంటుంది - సాధారణంగా 50 nm చుట్టూ ఉంటుంది - ఇది తదుపరి పాలిషింగ్ దశలపై అధిక డిమాండ్లను విధిస్తుంది.

2.2 సింగిల్-సైడ్ గ్రైండింగ్

సింగిల్-సైడెడ్ గ్రైండింగ్ ఒకేసారి వేఫర్ యొక్క ఒక వైపు మాత్రమే ప్రాసెస్ చేస్తుంది. ఈ ప్రక్రియలో, వేఫర్‌ను స్టీల్ ప్లేట్‌పై మైనపుతో అమర్చుతారు. వర్తించే ఒత్తిడిలో, సబ్‌స్ట్రేట్ స్వల్పంగా వైకల్యానికి గురవుతుంది మరియు పై ఉపరితలం చదును చేయబడుతుంది. గ్రైండింగ్ తర్వాత, దిగువ ఉపరితలం సమం చేయబడుతుంది. ఒత్తిడిని తొలగించినప్పుడు, పై ఉపరితలం దాని అసలు ఆకృతికి తిరిగి వస్తుంది, ఇది ఇప్పటికే నేలపై ఉన్న దిగువ ఉపరితలాన్ని కూడా ప్రభావితం చేస్తుంది - దీనివల్ల రెండు వైపులా వార్ప్ మరియు ఫ్లాట్‌నెస్‌లో క్షీణిస్తుంది.

అంతేకాకుండా, గ్రైండింగ్ ప్లేట్ తక్కువ సమయంలోనే పుటాకారంగా మారవచ్చు, దీని వలన వేఫర్ కుంభాకారంగా మారుతుంది. ప్లేట్ యొక్క ఫ్లాట్‌నెస్‌ను నిర్వహించడానికి, తరచుగా డ్రెస్సింగ్ అవసరం. తక్కువ సామర్థ్యం మరియు పేలవమైన వేఫర్ ఫ్లాట్‌నెస్ కారణంగా, సింగిల్-సైడ్ గ్రైండింగ్ సామూహిక ఉత్పత్తికి తగినది కాదు.

సాధారణంగా, #8000 గ్రైండింగ్ వీల్స్‌ను ఫైన్ గ్రైండింగ్ కోసం ఉపయోగిస్తారు. జపాన్‌లో, ఈ ప్రక్రియ సాపేక్షంగా పరిణతి చెందినది మరియు #30000 పాలిషింగ్ వీల్స్‌ను కూడా ఉపయోగిస్తుంది. ఇది ప్రాసెస్ చేయబడిన వేఫర్‌ల ఉపరితల కరుకుదనం 2 nm కంటే తక్కువకు చేరుకోవడానికి అనుమతిస్తుంది, అదనపు ప్రాసెసింగ్ లేకుండా వేఫర్‌లను తుది CMP (కెమికల్ మెకానికల్ పాలిషింగ్) కోసం సిద్ధంగా ఉంచుతుంది.

2.3 సింగిల్-సైడ్ థిన్నింగ్ టెక్నాలజీ

డైమండ్ సింగిల్-సైడెడ్ థిన్నింగ్ టెక్నాలజీ అనేది సింగిల్-సైడ్ గ్రైండింగ్ యొక్క ఒక కొత్త పద్ధతి. చిత్రం 5లో (ఇక్కడ చూపబడలేదు) చూపినట్లుగా, ఈ ప్రక్రియ డైమండ్-బాండెడ్ గ్రైండింగ్ ప్లేట్‌ను ఉపయోగిస్తుంది. వేఫర్ మరియు డైమండ్ గ్రైండింగ్ వీల్ రెండూ ఒకేసారి తిరుగుతుండగా, వేఫర్ వాక్యూమ్ ఎడ్సార్ప్షన్ ద్వారా స్థిరపరచబడుతుంది. గ్రైండింగ్ వీల్ క్రమంగా క్రిందికి కదులుతూ వేఫర్‌ను లక్ష్య మందానికి సన్నగా చేస్తుంది. ఒక వైపు పూర్తయిన తర్వాత, వేఫర్‌ను మరొక వైపు ప్రాసెస్ చేయడానికి తిప్పబడుతుంది.

పలుచబడిన తర్వాత, 100 మి.మీ. పొర సాధించగలదు:

విల్లు < 5 μm

TTV < 2 μm

ఉపరితల కరుకుదనం < 1 nm

ఈ సింగిల్-వేఫర్ ప్రాసెసింగ్ పద్ధతి అధిక స్థిరత్వం, అద్భుతమైన స్థిరత్వం మరియు అధిక పదార్థ తొలగింపు రేటును అందిస్తుంది. సాంప్రదాయ డబుల్-సైడెడ్ గ్రైండింగ్‌తో పోలిస్తే, ఈ టెక్నిక్ గ్రైండింగ్ సామర్థ్యాన్ని 50% కంటే ఎక్కువ మెరుగుపరుస్తుంది.

2.4 ద్విపార్శ్వ గ్రైండింగ్

రెండు వైపులా గ్రైండింగ్ చేయడం అనేది ఎగువ మరియు దిగువ గ్రైండింగ్ ప్లేట్ రెండింటినీ ఉపయోగించి సబ్‌స్ట్రేట్ యొక్క రెండు వైపులా ఏకకాలంలో గ్రైండింగ్ చేస్తుంది, రెండు వైపులా అద్భుతమైన ఉపరితల నాణ్యతను నిర్ధారిస్తుంది.

ఈ ప్రక్రియలో, గ్రైండింగ్ ప్లేట్లు మొదట వర్క్‌పీస్ యొక్క ఎత్తైన ప్రదేశాలకు ఒత్తిడిని వర్తింపజేస్తాయి, దీని వలన ఆ ప్రదేశాలలో వైకల్యం మరియు క్రమంగా పదార్థం తొలగింపు జరుగుతుంది. ఎత్తైన ప్రదేశాలు సమం చేయబడినప్పుడు, ఉపరితలంపై ఒత్తిడి క్రమంగా మరింత ఏకరీతిగా మారుతుంది, ఫలితంగా మొత్తం ఉపరితలం అంతటా స్థిరమైన వైకల్యం ఏర్పడుతుంది. ఇది ఎగువ మరియు దిగువ ఉపరితలాలు రెండింటినీ సమానంగా నేలపై వేయడానికి అనుమతిస్తుంది. గ్రైండింగ్ పూర్తయిన తర్వాత మరియు ఒత్తిడి విడుదలైన తర్వాత, ఉపరితలం యొక్క ప్రతి భాగం అది అనుభవించిన సమాన ఒత్తిడి కారణంగా ఏకరీతిగా కోలుకుంటుంది. ఇది కనిష్ట వార్పింగ్ మరియు మంచి చదునుకు దారితీస్తుంది.

గ్రైండింగ్ తర్వాత వేఫర్ యొక్క ఉపరితల కరుకుదనం రాపిడి కణ పరిమాణంపై ఆధారపడి ఉంటుంది - చిన్న కణాలు మృదువైన ఉపరితలాలను ఇస్తాయి. డబుల్-సైడెడ్ గ్రైండింగ్ కోసం 5 μm అబ్రాసివ్‌లను ఉపయోగిస్తున్నప్పుడు, వేఫర్ ఫ్లాట్‌నెస్ మరియు మందం వైవిధ్యాన్ని 5 μm లోపల నియంత్రించవచ్చు. అటామిక్ ఫోర్స్ మైక్రోస్కోపీ (AFM) కొలతలు దాదాపు 100 nm ఉపరితల కరుకుదనం (Rq)ని చూపుతాయి, గ్రైండింగ్ గుంటలు 380 nm లోతు వరకు ఉంటాయి మరియు రాపిడి చర్య వల్ల కనిపించే సరళ గుర్తులు ఏర్పడతాయి.

మరింత అధునాతన పద్ధతిలో పాలియురేతేన్ ఫోమ్ ప్యాడ్‌లను పాలీక్రిస్టలైన్ డైమండ్ స్లర్రీతో కలిపి ఉపయోగించి డబుల్-సైడెడ్ గ్రైండింగ్ ఉంటుంది. ఈ ప్రక్రియ చాలా తక్కువ ఉపరితల కరుకుదనం కలిగిన వేఫర్‌లను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, Ra < 3 nm ను సాధిస్తుంది, ఇది SiC ఉపరితలాల తదుపరి పాలిషింగ్‌కు చాలా ప్రయోజనకరంగా ఉంటుంది.

అయితే, ఉపరితల గోకడం ఇప్పటికీ పరిష్కారం కాని సమస్యగా ఉంది. అదనంగా, ఈ ప్రక్రియలో ఉపయోగించే పాలీక్రిస్టలైన్ వజ్రం పేలుడు సంశ్లేషణ ద్వారా ఉత్పత్తి చేయబడుతుంది, ఇది సాంకేతికంగా సవాలుతో కూడుకున్నది, తక్కువ పరిమాణంలో దిగుబడిని ఇస్తుంది మరియు చాలా ఖరీదైనది.

SiC సింగిల్ క్రిస్టల్స్ పాలిషింగ్

సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC) వేఫర్‌లపై అధిక-నాణ్యత పాలిష్ చేసిన ఉపరితలాన్ని సాధించడానికి, పాలిషింగ్ గ్రైండింగ్ పిట్‌లు మరియు నానోమీటర్-స్కేల్ ఉపరితల తరంగాలను పూర్తిగా తొలగించాలి. కాలుష్యం లేదా క్షీణత, ఉపరితల నష్టం మరియు అవశేష ఉపరితల ఒత్తిడి లేకుండా మృదువైన, లోపాలు లేని ఉపరితలాన్ని ఉత్పత్తి చేయడమే లక్ష్యం.

3.1 SiC వేఫర్‌ల మెకానికల్ పాలిషింగ్ మరియు CMP

SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ ఇంగోట్ పెరిగిన తర్వాత, ఉపరితల లోపాలు దానిని ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదలకు నేరుగా ఉపయోగించకుండా నిరోధిస్తాయి. అందువల్ల, మరింత ప్రాసెసింగ్ అవసరం. ఇంగోట్‌ను మొదట గుండ్రంగా చేయడం ద్వారా ప్రామాణిక స్థూపాకార రూపంలోకి ఆకృతి చేస్తారు, తరువాత వైర్ కటింగ్ ఉపయోగించి వేఫర్‌లుగా ముక్కలు చేస్తారు, తరువాత క్రిస్టల్లోగ్రాఫిక్ ఓరియంటేషన్ ధృవీకరణ చేస్తారు. వేఫర్ నాణ్యతను మెరుగుపరచడంలో, క్రిస్టల్ పెరుగుదల లోపాలు మరియు ముందస్తు ప్రాసెసింగ్ దశల వల్ల కలిగే సంభావ్య ఉపరితల నష్టాన్ని పరిష్కరించడంలో పాలిషింగ్ ఒక కీలకమైన దశ.

SiC పై ఉపరితల నష్ట పొరలను తొలగించడానికి నాలుగు ప్రధాన పద్ధతులు ఉన్నాయి:

మెకానికల్ పాలిషింగ్: సరళమైనది కానీ గీతలు వదిలివేస్తుంది; ప్రారంభ పాలిషింగ్‌కు అనుకూలం.

కెమికల్ మెకానికల్ పాలిషింగ్ (CMP): కెమికల్ ఎచింగ్ ద్వారా గీతలను తొలగిస్తుంది; ఖచ్చితమైన పాలిషింగ్‌కు అనుకూలం.

హైడ్రోజన్ ఎచింగ్: సంక్లిష్టమైన పరికరాలు అవసరం, సాధారణంగా HTCVD ప్రక్రియలలో ఉపయోగిస్తారు.

ప్లాస్మా-సహాయక పాలిషింగ్: సంక్లిష్టమైనది మరియు అరుదుగా ఉపయోగించబడుతుంది.

యాంత్రికంగా మాత్రమే పాలిషింగ్ చేయడం వల్ల గీతలు పడతాయి, రసాయనికంగా మాత్రమే పాలిషింగ్ చేయడం వల్ల అసమాన ఎచింగ్ ఏర్పడుతుంది. CMP రెండు ప్రయోజనాలను మిళితం చేస్తుంది మరియు సమర్థవంతమైన, ఖర్చుతో కూడుకున్న పరిష్కారాన్ని అందిస్తుంది.

CMP పని సూత్రం

CMP అనేది తిరిగే పాలిషింగ్ ప్యాడ్‌కు వ్యతిరేకంగా సెట్ ఒత్తిడిలో వేఫర్‌ను తిప్పడం ద్వారా పనిచేస్తుంది. ఈ సాపేక్ష కదలిక, స్లర్రీలోని నానో-సైజ్ అబ్రాసివ్‌ల నుండి యాంత్రిక రాపిడి మరియు రియాక్టివ్ ఏజెంట్ల రసాయన చర్యతో కలిపి, ఉపరితల ప్లానరైజేషన్‌ను సాధిస్తుంది.

ఉపయోగించిన ముఖ్య పదార్థాలు:

పాలిషింగ్ స్లర్రీ: అబ్రాసివ్‌లు మరియు రసాయన కారకాలను కలిగి ఉంటుంది.

పాలిషింగ్ ప్యాడ్: ఉపయోగం సమయంలో అరిగిపోతుంది, రంధ్రాల పరిమాణం మరియు స్లర్రీ డెలివరీ సామర్థ్యాన్ని తగ్గిస్తుంది. కరుకుదనాన్ని పునరుద్ధరించడానికి సాధారణంగా డైమండ్ డ్రస్సర్‌ని ఉపయోగించి రెగ్యులర్ డ్రెస్సింగ్ అవసరం.

సాధారణ CMP ప్రక్రియ

రాపిడి: 0.5 μm డైమండ్ స్లర్రీ

లక్ష్య ఉపరితల కరుకుదనం: ~0.7 nm

కెమికల్ మెకానికల్ పాలిషింగ్:

పాలిషింగ్ పరికరాలు: AP-810 సింగిల్-సైడెడ్ పాలిషర్

పీడనం: 200 గ్రా/సెం.మీ²

ప్లేట్ వేగం: 50 rpm

సిరామిక్ హోల్డర్ వేగం: 38 rpm

ముద్ద కూర్పు:

SiO₂ (30 wt%, pH = 10.15)

0–70 wt% H₂O₂ (30 wt%, రియాజెంట్ గ్రేడ్)

5 wt% KOH మరియు 1 wt% HNO₃ ఉపయోగించి pH ను 8.5 కి సర్దుబాటు చేయండి.

స్లర్రీ ప్రవాహం రేటు: 3 లీ/నిమి, తిరిగి ప్రసరణ చేయబడింది

ఈ ప్రక్రియ SiC వేఫర్ నాణ్యతను సమర్థవంతంగా మెరుగుపరుస్తుంది మరియు దిగువ ప్రక్రియల అవసరాలను తీరుస్తుంది.

మెకానికల్ పాలిషింగ్‌లో సాంకేతిక సవాళ్లు

SiC, వైడ్ బ్యాండ్‌గ్యాప్ సెమీకండక్టర్‌గా, ఎలక్ట్రానిక్స్ పరిశ్రమలో కీలక పాత్ర పోషిస్తుంది. అద్భుతమైన భౌతిక మరియు రసాయన లక్షణాలతో, SiC సింగిల్ స్ఫటికాలు అధిక ఉష్ణోగ్రత, అధిక పౌనఃపున్యం, అధిక శక్తి మరియు రేడియేషన్ నిరోధకత వంటి తీవ్రమైన వాతావరణాలకు అనుకూలంగా ఉంటాయి. అయితే, దాని కఠినమైన మరియు పెళుసు స్వభావం గ్రైండింగ్ మరియు పాలిషింగ్ కోసం ప్రధాన సవాళ్లను అందిస్తుంది.

ప్రముఖ ప్రపంచ తయారీదారులు 6-అంగుళాల నుండి 8-అంగుళాల వేఫర్‌లకు మారుతున్నందున, ప్రాసెసింగ్ సమయంలో పగుళ్లు మరియు వేఫర్ దెబ్బతినడం వంటి సమస్యలు మరింత ప్రముఖంగా మారాయి, ఇది దిగుబడిని గణనీయంగా ప్రభావితం చేస్తుంది. 8-అంగుళాల SiC సబ్‌స్ట్రేట్‌ల సాంకేతిక సవాళ్లను పరిష్కరించడం ఇప్పుడు పరిశ్రమ పురోగతికి కీలకమైన ప్రమాణం.

8-అంగుళాల యుగంలో, SiC వేఫర్ ప్రాసెసింగ్ అనేక సవాళ్లను ఎదుర్కొంటుంది:

బ్యాచ్‌కు చిప్ అవుట్‌పుట్‌ను పెంచడానికి, అంచు నష్టాన్ని తగ్గించడానికి మరియు ఉత్పత్తి ఖర్చులను తగ్గించడానికి వేఫర్ స్కేలింగ్ అవసరం - ముఖ్యంగా ఎలక్ట్రిక్ వాహనాల అనువర్తనాల్లో పెరుగుతున్న డిమాండ్‌ను దృష్టిలో ఉంచుకుని.

8-అంగుళాల SiC సింగిల్ స్ఫటికాల పెరుగుదల పరిణతి చెందినప్పటికీ, గ్రైండింగ్ మరియు పాలిషింగ్ వంటి బ్యాక్-ఎండ్ ప్రక్రియలు ఇప్పటికీ అడ్డంకులను ఎదుర్కొంటున్నాయి, ఫలితంగా తక్కువ దిగుబడి వస్తుంది (కేవలం 40–50%).

పెద్ద పొరలు మరింత సంక్లిష్టమైన పీడన పంపిణీలను అనుభవిస్తాయి, పాలిషింగ్ ఒత్తిడి మరియు దిగుబడి స్థిరత్వాన్ని నిర్వహించడంలో కష్టాన్ని పెంచుతాయి.

8-అంగుళాల వేఫర్‌ల మందం 6-అంగుళాల వేఫర్‌ల మందానికి దగ్గరగా ఉన్నప్పటికీ, ఒత్తిడి మరియు వార్పింగ్ కారణంగా నిర్వహణ సమయంలో అవి దెబ్బతినే అవకాశం ఎక్కువగా ఉంటుంది.

కటింగ్ సంబంధిత ఒత్తిడి, వార్‌పేజ్ మరియు పగుళ్లను తగ్గించడానికి, లేజర్ కటింగ్‌ను ఎక్కువగా ఉపయోగిస్తున్నారు. అయితే:

దీర్ఘ-తరంగదైర్ఘ్య లేజర్‌లు ఉష్ణ నష్టాన్ని కలిగిస్తాయి.

స్వల్ప-తరంగదైర్ఘ్య లేజర్‌లు భారీ శిధిలాలను ఉత్పత్తి చేస్తాయి మరియు దెబ్బతిన్న పొరను మరింత లోతుగా చేస్తాయి, పాలిషింగ్ సంక్లిష్టతను పెంచుతాయి.

SiC కోసం మెకానికల్ పాలిషింగ్ వర్క్‌ఫ్లో

సాధారణ ప్రక్రియ ప్రవాహంలో ఇవి ఉంటాయి:

ఓరియంటేషన్ కటింగ్

ముతక గ్రైండింగ్

చక్కగా రుబ్బుట

మెకానికల్ పాలిషింగ్

చివరి దశగా కెమికల్ మెకానికల్ పాలిషింగ్ (CMP)

CMP పద్ధతి ఎంపిక, ప్రాసెస్ రూట్ డిజైన్ మరియు పారామితుల ఆప్టిమైజేషన్ చాలా ముఖ్యమైనవి. సెమీకండక్టర్ తయారీలో, CMP అనేది అల్ట్రా-స్మూత్, డిఫెక్ట్-ఫ్రీ మరియు డ్యామేజ్-ఫ్రీ ఉపరితలాలతో SiC వేఫర్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి నిర్ణయించే దశ, ఇవి అధిక-నాణ్యత ఎపిటాక్సియల్ పెరుగుదలకు అవసరం.

(ఎ) క్రూసిబుల్ నుండి SiC ఇంగోట్‌ను తీసివేయండి;

(బి) బయటి వ్యాసం గ్రైండింగ్ ఉపయోగించి ప్రారంభ ఆకృతిని నిర్వహించండి;

(సి) అమరిక ఫ్లాట్‌లు లేదా నోచెస్‌లను ఉపయోగించి క్రిస్టల్ విన్యాసాన్ని నిర్ణయించండి;

(d) మల్టీ-వైర్ సావింగ్ ఉపయోగించి ఇంగోట్‌ను సన్నని పొరలుగా ముక్కలు చేయండి;

(ఇ) గ్రైండింగ్ మరియు పాలిషింగ్ దశల ద్వారా అద్దం లాంటి ఉపరితల సున్నితత్వాన్ని సాధించండి.

ప్రాసెసింగ్ దశల శ్రేణిని పూర్తి చేసిన తర్వాత, SiC వేఫర్ యొక్క బయటి అంచు తరచుగా పదునుగా మారుతుంది, ఇది నిర్వహణ లేదా వాడకం సమయంలో చిప్పింగ్ ప్రమాదాన్ని పెంచుతుంది. అటువంటి పెళుసుదనాన్ని నివారించడానికి, అంచులను గ్రైండింగ్ చేయడం అవసరం.

సాంప్రదాయ స్లైసింగ్ ప్రక్రియలతో పాటు, SiC వేఫర్‌లను తయారు చేయడానికి ఒక వినూత్న పద్ధతిలో బాండింగ్ టెక్నాలజీ ఉంటుంది. ఈ విధానం ఒక సన్నని SiC సింగిల్-క్రిస్టల్ పొరను వైవిధ్యమైన సబ్‌స్ట్రేట్ (సపోర్టింగ్ సబ్‌స్ట్రేట్)కి బంధించడం ద్వారా వేఫర్ ఫ్యాబ్రికేషన్‌ను అనుమతిస్తుంది.

చిత్రం 3 ప్రక్రియ ప్రవాహాన్ని వివరిస్తుంది:

ముందుగా, హైడ్రోజన్ అయాన్ ఇంప్లాంటేషన్ లేదా ఇలాంటి పద్ధతుల ద్వారా SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ ఉపరితలంపై ఒక నిర్దిష్ట లోతు వద్ద డీలామినేషన్ పొర ఏర్పడుతుంది. ప్రాసెస్ చేయబడిన SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ తరువాత ఒక ఫ్లాట్ సపోర్టింగ్ సబ్‌స్ట్రేట్‌కు బంధించబడుతుంది మరియు ఒత్తిడి మరియు వేడికి లోనవుతుంది. ఇది SiC సింగిల్-క్రిస్టల్ పొరను సపోర్టింగ్ సబ్‌స్ట్రేట్‌పై విజయవంతంగా బదిలీ చేయడానికి మరియు వేరు చేయడానికి అనుమతిస్తుంది.

వేరు చేయబడిన SiC పొర అవసరమైన చదునును సాధించడానికి ఉపరితల చికిత్సకు లోనవుతుంది మరియు తదుపరి బంధన ప్రక్రియలలో తిరిగి ఉపయోగించబడుతుంది. SiC స్ఫటికాల యొక్క సాంప్రదాయ ముక్కలు చేయడంతో పోలిస్తే, ఈ సాంకేతికత ఖరీదైన పదార్థాల డిమాండ్‌ను తగ్గిస్తుంది. సాంకేతిక సవాళ్లు మిగిలి ఉన్నప్పటికీ, తక్కువ ఖర్చుతో కూడిన వేఫర్ ఉత్పత్తిని ప్రారంభించడానికి పరిశోధన మరియు అభివృద్ధి చురుకుగా ముందుకు సాగుతున్నాయి.

గది ఉష్ణోగ్రత వద్ద ప్రతిచర్యలకు నిరోధకతను కలిగి ఉండే SiC యొక్క అధిక కాఠిన్యం మరియు రసాయన స్థిరత్వం దృష్ట్యా, చక్కటి గ్రైండింగ్ గుంటలను తొలగించడానికి, ఉపరితల నష్టాన్ని తగ్గించడానికి, గీతలు, గుంటలు మరియు నారింజ తొక్క లోపాలను తొలగించడానికి, ఉపరితల కరుకుదనాన్ని తగ్గించడానికి, చదునుగా మెరుగుపరచడానికి మరియు ఉపరితల నాణ్యతను పెంచడానికి యాంత్రిక పాలిషింగ్ అవసరం.

అధిక-నాణ్యత పాలిష్ చేసిన ఉపరితలాన్ని సాధించడానికి, ఇది అవసరం:

రాపిడి రకాలను సర్దుబాటు చేయండి,

కణ పరిమాణాన్ని తగ్గించండి,

ప్రాసెస్ పారామితులను ఆప్టిమైజ్ చేయండి,

తగినంత గట్టిదనం కలిగిన పాలిషింగ్ మెటీరియల్స్ మరియు ప్యాడ్‌లను ఎంచుకోండి.

1 μm అబ్రాసివ్‌లతో డబుల్-సైడెడ్ పాలిషింగ్ 10 μm లోపల ఫ్లాట్‌నెస్ మరియు మందం వైవిధ్యాన్ని నియంత్రించగలదని మరియు ఉపరితల కరుకుదనాన్ని 0.25 nm వరకు తగ్గించగలదని చిత్రం 7 చూపిస్తుంది.

3.2 కెమికల్ మెకానికల్ పాలిషింగ్ (CMP)

కెమికల్ మెకానికల్ పాలిషింగ్ (CMP) అనేది అల్ట్రాఫైన్ పార్టికల్ రాపిడిని రసాయన ఎచింగ్‌తో కలిపి ప్రాసెస్ చేయబడుతున్న పదార్థంపై మృదువైన, సమతల ఉపరితలాన్ని ఏర్పరుస్తుంది. ప్రాథమిక సూత్రం:

పాలిషింగ్ స్లర్రీ మరియు వేఫర్ ఉపరితలం మధ్య ఒక రసాయన ప్రతిచర్య జరిగి, మృదువైన పొరను ఏర్పరుస్తుంది.

రాపిడి కణాలు మరియు మృదువైన పొర మధ్య ఘర్షణ పదార్థాన్ని తొలగిస్తుంది.

CMP ప్రయోజనాలు:

పూర్తిగా యాంత్రిక లేదా రసాయన పాలిషింగ్ యొక్క లోపాలను అధిగమిస్తుంది,

ప్రపంచ మరియు స్థానిక ప్లానరైజేషన్ రెండింటినీ సాధిస్తుంది,

అధిక చదును మరియు తక్కువ కరుకుదనం కలిగిన ఉపరితలాలను ఉత్పత్తి చేస్తుంది,

ఉపరితలం లేదా భూగర్భ నష్టాన్ని కలిగించదు.

వివరంగా:

ఒత్తిడిలో పాలిషింగ్ ప్యాడ్‌కు సంబంధించి వేఫర్ కదులుతుంది.

స్లర్రీలోని నానోమీటర్-స్కేల్ అబ్రాసివ్‌లు (ఉదా. SiO₂) కోత వేయడంలో, Si–C సమయోజనీయ బంధాలను బలహీనపరచడంలో మరియు పదార్థ తొలగింపును పెంచడంలో పాల్గొంటాయి.

CMP పద్ధతుల రకాలు:

ఉచిత రాపిడి పాలిషింగ్: రాపిడి పదార్థాలు (ఉదా. SiO₂) స్లర్రీలో నిలిపివేయబడతాయి. పదార్థ తొలగింపు మూడు-శరీర రాపిడి (వేఫర్–ప్యాడ్–రాపిడి) ద్వారా జరుగుతుంది. ఏకరూపతను మెరుగుపరచడానికి రాపిడి పరిమాణం (సాధారణంగా 60–200 nm), pH మరియు ఉష్ణోగ్రతను ఖచ్చితంగా నియంత్రించాలి.

స్థిర అబ్రాసివ్ పాలిషింగ్: అబ్రాసివ్‌లను పాలిషింగ్ ప్యాడ్‌లో పొందుపరిచి, సమీకరణను నిరోధించడానికి - అధిక-ఖచ్చితమైన ప్రాసెసింగ్‌కు అనువైనది.

పాలిషింగ్ తర్వాత శుభ్రపరచడం:

మెరుగుపెట్టిన పొరలు ఈ క్రింది విధంగా ఉంటాయి:

రసాయన శుభ్రపరచడం (DI నీరు మరియు స్లర్రీ అవశేషాల తొలగింపుతో సహా),

DI నీటితో శుభ్రం చేయడం, మరియు

వేడి నైట్రోజన్ ఎండబెట్టడం

ఉపరితల కాలుష్య కారకాలను తగ్గించడానికి.

ఉపరితల నాణ్యత & పనితీరు

ఉపరితల కరుకుదనాన్ని Ra < 0.3 nm కు తగ్గించవచ్చు, ఇది సెమీకండక్టర్ ఎపిటాక్సీ అవసరాలను తీరుస్తుంది.

గ్లోబల్ ప్లానరైజేషన్: రసాయన మృదుత్వం మరియు యాంత్రిక తొలగింపు కలయిక గీతలు మరియు అసమాన ఎచింగ్‌ను తగ్గిస్తుంది, స్వచ్ఛమైన యాంత్రిక లేదా రసాయన పద్ధతులను అధిగమిస్తుంది.

అధిక సామర్థ్యం: 200 nm/h కంటే ఎక్కువ పదార్థ తొలగింపు రేట్లు కలిగిన SiC వంటి కఠినమైన మరియు పెళుసు పదార్థాలకు అనుకూలం.

ఇతర ఉద్భవిస్తున్న పాలిషింగ్ పద్ధతులు

CMP తో పాటు, ప్రత్యామ్నాయ పద్ధతులు ప్రతిపాదించబడ్డాయి, వాటిలో:

ఎలక్ట్రోకెమికల్ పాలిషింగ్, ఉత్ప్రేరక-సహాయక పాలిషింగ్ లేదా ఎచింగ్, మరియు

ట్రైబోకెమికల్ పాలిషింగ్.

అయితే, ఈ పద్ధతులు ఇప్పటికీ పరిశోధన దశలోనే ఉన్నాయి మరియు SiC యొక్క సవాలుతో కూడిన పదార్థ లక్షణాల కారణంగా నెమ్మదిగా అభివృద్ధి చెందాయి.

అంతిమంగా, SiC ప్రాసెసింగ్ అనేది ఉపరితల నాణ్యతను మెరుగుపరచడానికి వార్‌పేజ్ మరియు కరుకుదనాన్ని తగ్గించే క్రమమైన ప్రక్రియ, ఇక్కడ ప్రతి దశ అంతటా ఫ్లాట్‌నెస్ మరియు కరుకుదనం నియంత్రణ కీలకం.

ప్రాసెసింగ్ టెక్నాలజీ

వేఫర్ గ్రైండింగ్ దశలో, వేర్వేరు కణ పరిమాణాలతో కూడిన డైమండ్ స్లర్రీని వేఫర్‌ను అవసరమైన చదును మరియు ఉపరితల కరుకుదనంకు రుబ్బుకోవడానికి ఉపయోగిస్తారు. దీని తరువాత పాలిషింగ్ జరుగుతుంది, నష్టం లేని పాలిష్ చేసిన సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC) వేఫర్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి మెకానికల్ మరియు కెమికల్ మెకానికల్ పాలిషింగ్ (CMP) పద్ధతులను ఉపయోగిస్తారు.

పాలిష్ చేసిన తర్వాత, అన్ని సాంకేతిక పారామితులు అవసరమైన ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా ఉన్నాయని నిర్ధారించుకోవడానికి SiC వేఫర్‌లను ఆప్టికల్ మైక్రోస్కోప్‌లు మరియు ఎక్స్-రే డిఫ్రాక్టోమీటర్లు వంటి పరికరాలను ఉపయోగించి కఠినమైన నాణ్యత తనిఖీకి గురిచేస్తారు. చివరగా, పాలిష్ చేసిన వేఫర్‌లను ప్రత్యేకమైన క్లీనింగ్ ఏజెంట్లు మరియు అల్ట్రాప్యూర్ వాటర్ ఉపయోగించి ఉపరితల కలుషితాలను తొలగించి శుభ్రం చేస్తారు. తరువాత వాటిని అల్ట్రా-హై ప్యూరిటీ నైట్రోజన్ గ్యాస్ మరియు స్పిన్ డ్రైయర్‌లను ఉపయోగించి ఎండబెట్టి, మొత్తం ఉత్పత్తి ప్రక్రియను పూర్తి చేస్తారు.

సంవత్సరాల కృషి తర్వాత, చైనాలో SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ ప్రాసెసింగ్‌లో గణనీయమైన పురోగతి సాధించబడింది. దేశీయంగా, 100 mm డోప్డ్ సెమీ-ఇన్సులేటింగ్ 4H-SiC సింగిల్ క్రిస్టల్‌లు విజయవంతంగా అభివృద్ధి చేయబడ్డాయి మరియు n-టైప్ 4H-SiC మరియు 6H-SiC సింగిల్ క్రిస్టల్‌లను ఇప్పుడు బ్యాచ్‌లలో ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. TankeBlue మరియు TYST వంటి కంపెనీలు ఇప్పటికే 150 mm SiC సింగిల్ క్రిస్టల్‌లను అభివృద్ధి చేశాయి.

SiC వేఫర్ ప్రాసెసింగ్ టెక్నాలజీ పరంగా, దేశీయ సంస్థలు క్రిస్టల్ స్లైసింగ్, గ్రైండింగ్ మరియు పాలిషింగ్ కోసం ప్రక్రియ పరిస్థితులు మరియు మార్గాలను ప్రాథమికంగా అన్వేషించాయి. వారు పరికర తయారీకి అవసరమైన అవసరాలను తీర్చే నమూనాలను ఉత్పత్తి చేయగలరు. అయితే, అంతర్జాతీయ ప్రమాణాలతో పోలిస్తే, దేశీయ వేఫర్‌ల ఉపరితల ప్రాసెసింగ్ నాణ్యత ఇప్పటికీ గణనీయంగా వెనుకబడి ఉంది. అనేక సమస్యలు ఉన్నాయి:

అంతర్జాతీయ SiC సిద్ధాంతాలు మరియు ప్రాసెసింగ్ సాంకేతికతలు కఠినంగా రక్షించబడ్డాయి మరియు సులభంగా అందుబాటులో ఉండవు.

ప్రక్రియ మెరుగుదల మరియు ఆప్టిమైజేషన్ కోసం సైద్ధాంతిక పరిశోధన మరియు మద్దతు లేకపోవడం.

విదేశీ పరికరాలు మరియు భాగాల దిగుమతి ఖర్చు ఎక్కువగా ఉంటుంది.

పరికరాల రూపకల్పన, ప్రాసెసింగ్ ఖచ్చితత్వం మరియు పదార్థాలపై దేశీయ పరిశోధన ఇప్పటికీ అంతర్జాతీయ స్థాయిలతో పోలిస్తే గణనీయమైన అంతరాలను చూపిస్తుంది.

ప్రస్తుతం, చైనాలో ఉపయోగించే అధిక-ఖచ్చితత్వ పరికరాలు చాలావరకు దిగుమతి చేసుకున్నవే. పరీక్షా పరికరాలు మరియు పద్ధతులకు కూడా మరింత మెరుగుదల అవసరం.

మూడవ తరం సెమీకండక్టర్ల నిరంతర అభివృద్ధితో, SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ సబ్‌స్ట్రేట్‌ల వ్యాసం క్రమంగా పెరుగుతోంది, ఉపరితల ప్రాసెసింగ్ నాణ్యతకు అధిక అవసరాలు కూడా ఉన్నాయి. SiC సింగిల్ క్రిస్టల్ పెరుగుదల తర్వాత వేఫర్ ప్రాసెసింగ్ టెక్నాలజీ సాంకేతికంగా అత్యంత సవాలుతో కూడిన దశలలో ఒకటిగా మారింది.

ప్రాసెసింగ్‌లో ఉన్న సవాళ్లను పరిష్కరించడానికి, కటింగ్, గ్రైండింగ్ మరియు పాలిషింగ్‌లో ఉన్న విధానాలను మరింత అధ్యయనం చేయడం మరియు SiC వేఫర్ తయారీకి తగిన ప్రక్రియ పద్ధతులు మరియు మార్గాలను అన్వేషించడం చాలా అవసరం. అదే సమయంలో, అధునాతన అంతర్జాతీయ ప్రాసెసింగ్ టెక్నాలజీల నుండి నేర్చుకోవడం మరియు అధిక-నాణ్యత గల సబ్‌స్ట్రేట్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి అత్యాధునిక అల్ట్రా-ప్రెసిషన్ మ్యాచింగ్ టెక్నిక్‌లు మరియు పరికరాలను స్వీకరించడం అవసరం.

వేఫర్ పరిమాణం పెరిగేకొద్దీ, క్రిస్టల్ పెరుగుదల మరియు ప్రాసెసింగ్ యొక్క కష్టం కూడా పెరుగుతుంది. అయితే, దిగువ పరికరాల తయారీ సామర్థ్యం గణనీయంగా మెరుగుపడుతుంది మరియు యూనిట్ ఖర్చు తగ్గుతుంది. ప్రస్తుతం, ప్రపంచవ్యాప్తంగా ప్రధాన SiC వేఫర్ సరఫరాదారులు 4 అంగుళాల నుండి 6 అంగుళాల వ్యాసం కలిగిన ఉత్పత్తులను అందిస్తున్నారు. క్రీ మరియు II-VI వంటి ప్రముఖ కంపెనీలు ఇప్పటికే 8-అంగుళాల SiC వేఫర్ ఉత్పత్తి లైన్ల అభివృద్ధికి ప్రణాళికలు వేయడం ప్రారంభించాయి.