مقدمه ای کوتاه بر فرآیند ساخت ویفر SiC

به عنوان ماده بستر ضروری در صنعت نیمه هادی پیشرفته،ویفرهای کاربید سیلیکونخواص حرارتی و الکتریکی بسیار خوبی از خود نشان می دهد و دارای چشم اندازهای کاربردی گسترده در دستگاه های الکترونیکی یکپارچه با دمای بالا، فرکانس بالا، توان بالا و مقاوم در برابر تشعشع است.

از آنجایی که دقت ماشینکاری زیرلایه های SiC مستقیماً بر عملکرد دستگاه های نیمه هادی نهایی تأثیر می گذارد، الزامات بسیار سختگیرانه ای بر کیفیت سطح ویفرهای SiC برای کاربردهای تولید نیمه هادی اعمال می شود. این مقاله به طور خلاصه فرآیند تولید ویفرهای کاربید سیلیکون با کیفیت بالا را شرح می دهد.

1. آماده سازی مواد خام

پودر سیلیکون با خلوص بالا و پودر کربن، مخلوط در یک نسبت خاص، در دمای بیش از 2000 درجه سانتیگراد برای سنتز ذرات کاربید سیلیکون واکنش نشان می دهند. و سپس میکروپودر کاربید سیلیکون با کیفیت بالا که به طور کامل الزامات رشد کریستال SiC را برآورده می کند، تحت فرآیندهای تصفیه بعدی مانند خرد کردن و تمیز کردن شیمیایی قرار می گیرد.

2. رشد کریستال

ریز پودر SiC با کیفیت بالا در کوره با دمای بالا در بوته قرار می گیرد و سپس تا دمای تصعید آن گرم می شود که در آن به گازهایی مانند Si، Si2C و SiC2 تجزیه می شود. این گازها تحت تأثیر گرادیان درجه حرارت محوری به سمت بالا به ناحیه کوره بالایی مهاجرت کرده و در اطراف کریستال دانه SiC رسوب کرده و به تدریج به یک شمش استوانه ای تبدیل می شوند.

3. پردازش شمش و برش ویفر

شمش کاربید سیلیکون رشد یافته توسط یک ابزار جهت گیری تک کریستالی اشعه ایکس جهت گیری می شود و از طریق صاف کردن سطح و آسیاب استوانه ای به شکل های با قطر استاندارد پردازش می شود. سپس نمونه های استاندارد SiC تمام شده توسط تجهیزات برش چند سیم به ویفرهای نازک با ضخامت بیش از 1 میلی متر بریده می شوند.

4. ویفر و پرداخت و پرداخت

ویفرهای برش خورده با استفاده از دوغاب های پوشش الماسی با اندازه های مختلف ذرات برای دستیابی به صافی و زبری مورد نیاز آسیاب می شوند، فرآیندهای پرداخت مکانیکی ترکیبی و پرداخت مکانیکی شیمیایی برای به دست آوردن سطح فوق العاده صاف و بدون آسیب ویفرهای SiC اعمال می شود.

5. بازرسی ویفر

پارامترهای مختلف ویفرهای SiC توسط ابزارهای حرفه ای آزمایش می شوند، از جمله میکروسکوپ نوری، پراش اشعه ایکس، میکروسکوپ نیروی اتمی، تستر مقاومت غیر تماسی، تستر صافی سطح و تستر جامع نقص سطح. موارد مورد آزمایش شامل تراکم میکرولوله، کیفیت کریستال، زبری سطح، مقاومت، تاب، کمان، تنوع ضخامت و خراش های سطحی است که بر اساس آن درجه کیفی هر ویفر طبقه بندی می شود.

6. تمیز کردن ویفر

جلا داده شدهویفرهای SiCمعمولاً با استفاده از مواد تمیزکننده شیمیایی و آب فوق‌العاده خالص برای حذف کامل آلودگی‌های سطحی ناخواسته و دوغاب پولیش باقی‌مانده تمیز می‌شوند و سپس در فضای نیتروژن با خلوص فوق‌العاده با خشک‌کن‌های چرخشی خشک می‌شوند. ویفرهای تمیز و خشک شده در کاست های ویفر تمیز در اتاق تمیز نیمه هادی بسته بندی می شوند که باعث می شود آنها کاملاً استانداردهای تمیزی پایین دست را رعایت کنند.