Lavorazione di lingotti SiC

Come rappresentante dei materiali semiconduttori di terza generazione, il carburo di silicio (SiC) vanta un ampio intervallo di banda, un'elevata conduttività termica, un campo elettrico ad alta rottura e un'elevata mobilità degli elettroni, che lo rendono un materiale ideale per dispositivi ad alta tensione, alta frequenza e alta potenza. Supera efficacemente i limiti fisici dei tradizionali dispositivi semiconduttori di potenza basati sul silicio ed è acclamato come un materiale energetico verde che guida la "nuova rivoluzione energetica". Nel processo di produzione dei dispositivi di potenza, la crescita e la lavorazione dei substrati monocristallini di SiC sono fondamentali per le prestazioni e la resa.

Il metodo PVT è il metodo principale attualmente utilizzato nella produzione industriale per la coltivazioneLingotti di SiC. La superficie e i bordi dei lingotti di SiC prodotti dal forno sono irregolari. Devono prima essere sottoposti a orientamento a raggi X, laminazione esterna e rettifica superficiale per formare cilindri lisci di dimensioni standard. Ciò consente la fase critica nella lavorazione del lingotto: l'affettatura, che prevede l'utilizzo di tecniche di taglio di precisione per separare il lingotto di SiC in più fette sottili.

Attualmente, le principali tecniche di taglio includono il taglio con filo di impasto liquido, il taglio con filo diamantato e il sollevamento laser. Il taglio a filo di impasto liquido utilizza filo abrasivo e impasto liquido per tagliare il lingotto di SiC. Questo è il metodo più tradizionale tra diversi approcci. Sebbene sia conveniente, soffre anche di velocità di taglio lente e può lasciare strati di danni profondi sulla superficie del substrato. Questi strati danneggiati profondi non possono essere rimossi efficacemente anche dopo successivi processi di macinazione e CMP e vengono facilmente ereditati durante il processo di crescita epitassiale, causando difetti come graffi e linee di gradino.

Il taglio a filo diamantato utilizza particelle di diamante come abrasivo, ruotando ad alta velocità per tagliareLingotti di SiC. Questo metodo offre velocità di taglio elevate e danni superficiali superficiali, contribuendo a migliorare la qualità e la resa del substrato. Tuttavia, come il taglio dei liquami, soffre anche della significativa perdita di materiale SiC. Il laser lift-off, invece, utilizza gli effetti termici di un raggio laser per separare i lingotti di SiC, fornendo tagli altamente precisi e riducendo al minimo i danni al substrato, offrendo vantaggi in termini di velocità e perdite.

Dopo il suddetto orientamento, laminazione, appiattimento e segatura, il lingotto di carburo di silicio diventa una sottile fetta di cristallo con deformazione minima e spessore uniforme. Difetti precedentemente non rilevabili nel lingotto possono ora essere rilevati per il rilevamento preliminare durante il processo, fornendo informazioni cruciali per determinare se procedere con la lavorazione del wafer. I principali difetti rilevati sono: cristalli vaganti, microtubi, vuoti esagonali, inclusioni, colore anomalo di piccole facce, polimorfismo, ecc. I wafer qualificati vengono selezionati per la fase successiva della lavorazione dei wafer SiC.

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