Breve introdução ao processo de fabricação de wafer SiC

Como material de substrato indispensável na indústria de semicondutores de ponta,bolachas de carboneto de silícioexibem excelentes propriedades térmicas e elétricas, ostentando amplas perspectivas de aplicação em dispositivos eletrônicos integrados de alta temperatura, alta frequência, alta potência e resistentes à radiação.

Como a precisão da usinagem dos substratos de SiC impacta diretamente o desempenho dos dispositivos semicondutores finais, requisitos extremamente rigorosos são impostos à qualidade da superfície dos wafers de SiC para aplicações de fabricação de semicondutores. Este artigo descreve brevemente o processo de fabricação de wafers de carboneto de silício de alta qualidade.

1. Preparação de matéria-prima

Pó de silício de alta pureza e pó de carbono, misturados em uma proporção específica, reagem a uma temperatura superior a 2.000 ℃ para sintetizar partículas de carboneto de silício. E então o micropó de carboneto de silício de alta qualidade que atende totalmente aos requisitos para o crescimento do cristal de SiC passa por procedimentos de refino subsequentes, como britagem e limpeza química.

2. Crescimento do Cristal

O micropó de SiC de alta qualidade é colocado no cadinho dentro de um forno de alta temperatura e depois aquecido até sua temperatura de sublimação, na qual se decompõe em gases como Si, Si₂C e SiC₂. Sob o efeito de um gradiente axial de temperatura, esses gases migram para cima, para a zona superior do forno e se depositam ao redor do cristal semente de SiC, crescendo gradualmente até se tornar um lingote cilíndrico.

3. Processamento de lingotes e fatiamento de wafer

O lingote de carboneto de silício desenvolvido é orientado por um instrumento de orientação de cristal único de raios X e processado em peças brutas de diâmetro padrão por meio de achatamento de superfície e retificação cilíndrica. Os espaços em branco padrão de SiC acabados são então cortados em wafers finos com uma espessura não superior a 1 mm por equipamento de corte multifio.

4. Lapidação e polimento de wafer

Os wafers fatiados são moídos usando pastas de lapidação de diamante de vários tamanhos de partículas para atingir a planicidade e rugosidade necessárias, processos combinados de polimento mecânico e polimento químico-mecânico são aplicados para obter a superfície ultra-lisa e livre de danos dos wafers de SiC.

5. Inspeção de wafer

Vários parâmetros de wafers de SiC são testados por instrumentos profissionais, incluindo microscópio óptico, difratômetro de raios X, microscópio de força atômica, testador de resistividade sem contato, testador de planicidade de superfície e testador abrangente de defeitos de superfície. Os itens testados incluem densidade de microtubos, qualidade do cristal, rugosidade superficial, resistividade, empenamento, curvatura, variação de espessura e arranhões superficiais, com base nos quais o grau de qualidade de cada wafer é classificado.

6. Limpeza de wafer

PolidoBolachas de SiCsão normalmente limpos com agentes de limpeza químicos e água ultrapura para remover completamente os contaminantes indesejados da superfície e a lama residual de polimento e, em seguida, secos em uma atmosfera de nitrogênio de altíssima pureza com secadores rotativos. Os wafers limpos e secos são embalados em cassetes de wafer limpos na sala limpa de grau semicondutor, fazendo com que atendam totalmente aos padrões de limpeza posteriores.