Les substrats en carbure de silicium (SiC) jouent un rôle crucial dans l’industrie des semi-conducteurs, en particulier dans les applications à haute température, à haute puissance et à haute fréquence. Leurs propriétés électriques et thermiques exceptionnelles les rendent idéales pour les appareils électroniques à haute performance. Le traitement des substrats SiC est complexe, les processus de meulage et de polissage étant particulièrement critiques car ils ont un impact direct sur le rendement et la performance de la fabrication ultérieure d’appareils. Cet article se concentre sur l’analyse technique des processus de meulage et de polissage des substrats SiC.

1. broyage

Le broyage est la première étape du processus de planarisation, visant principalement à éliminer les irrégularités de surface rugueuse et d’épaisseur causées par le processus de tranchage. Les meules diamantées avec des abrasifs grossiers sont généralement utilisées pour le meulage mécanique. En raison de la dureté extrêmement élevée du SiC, le meulage peut facilement introduire des fissures et endommager des couches, nécessitant un contrôle minutieux des paramètres de meulage. Des vitesses de refroidissement et de meulage appropriées sont essentielles pour minimiser les dommages.

2. Broyage fin

Après un meulage grossier, le meulage fin réduit encore les dommages de surface et améliore la planéité. Cette étape utilise des abrasifs diamantés plus fins pour le meulage, en trouvant un équilibre entre planéité et efficacité de traitement. Bien que le meulage fin améliore considérablement la qualité de la surface, il peut tout de même laisser des dommages mineurs qui nécessitent un traitement supplémentaire.

3. Polissage mécanique chimique (CMP)

Le PGPC est l’étape la plus critique dans le processus de planarisation deSubstrats SiC, visant à réaliser la planéité et la douceur de surface à l’échelle nanométrique tout en éliminant les dommages mineurs causés par le traitement mécanique. Le CMP combine la corrosion chimique et le meulage mécanique, adoucissant le matériau de surface par des réactions chimiques, suivies par l’enlèvement mécanique de la couche ramollie.

Boues de polissage: les boues de polissage couramment utilisées contiennent des oxydants et des corrosifs, tels que du peroxyde d’hydrogène et des solutions alcalines. Le choix des composants chimiques est crucial pour assurer le taux d’enlèvement des matériaux et la qualité de surface.

Tampon de polissage: le choix de tampons de polissage avec la dureté et le matériel appropriés est essentiel pour optimiser le taux d’enlèvement de matériel et la qualité de surface. Une dureté Excessive ou insuffisante peut avoir un impact négatif sur les résultats de polissage.

Contrôle des procédés: l’équilibrage des taux de réaction chimique et d’élimination mécanique est essentiel dans le plan de gestion des produits chimiques. Une réaction chimique trop rapide peut causer de la corrosion superficielle, tandis qu’un retrait mécanique excessif peut introduire de nouveaux défauts.

4. Inspection de la qualité

Pour assurer la planéité et la finesse des substrats SiC, une série d’inspections de qualité sont effectuées.

Inspection optique: les Microscopes et les interféromètres sont utilisés pour détecter la planéité de surface et les défauts microscopiques.

Microscopie à Force atomique (AFM): utilisée pour la mesure à haute résolution de la rugosité de surface.

Diffraction des rayons x (XRD): utilisée pour évaluer l’intégrité et la distribution des contraintes de la structure cristalline.

Défis techniques et Solutions

1. Traitement du matériel de haute dureté:

Défi: la dureté élevée du SiC rend le traitement mécanique difficile et sujette aux dommages.

Solution: utiliser des meules diamantées de haute qualité et des paramètres de meulage optimisés, avec un contrôle approprié des vitesses de refroidissement et de meulage.

2. Dommages de Surface et fissures:

Défi: le meulage grossier et fin peut introduire des microfissures et endommager les couches.

Solution: utilisez des processus de broyage et de polissage en plusieurs étapes pour réduire progressivement les dommages, en optimisant les paramètres de traitement à chaque étape.

3. Uniformité de polissage:

Défi: il est difficile d’atteindre l’uniformité pendant le PGPC, ce qui entraîne souvent des inégalités de surface.

Solution: optimiser la formulation des boues de polissage et la sélection des tampon, contrôler avec précision les paramètres du processus CMP et effectuer des contrôles d’uniformité multipoints.

Orientations de développement futur

Avec la demande croissante pour les appareils électroniques haute puissance, haute fréquence et haute température, les processus de meulage et de polissage des substrats SiC sont en constante évolution. Les orientations futures comprennent:

Technologie CMP efficace: développer des processus CMP plus efficaces pour réduire les dommages de surface et augmenter la vitesse de polissage.

Technologie avancée d’inspection de Surface: introduction de technologies plus avancées d’inspection de Surface, telles que l’afm en ligne et l’inspection optique en temps réel, pour améliorer l’exactitude et l’efficacité d’inspection.

Automatisation et Intelligence: utiliser des équipements automatisés et des systèmes de contrôle intelligents pour optimiser les processus de broyage et de polissage, en minimisant les facteurs humains.

En optimisant continuellement les processus de polissage et de polissage, la qualité de surface des substrats SiC peut être encore améliorée, améliorant ainsi leur application dans les appareils électroniques à haute performance.