Breve introduzione al processo di fabbricazione dei wafer SiC

Essendo il materiale di substrato indispensabile nell'industria dei semiconduttori all'avanguardia,wafer di carburo di siliciomostrano eccellenti proprietà termiche ed elettriche, vantando ampie prospettive di applicazione in dispositivi elettronici integrati ad alta temperatura, alta frequenza, alta potenza e resistenti alle radiazioni.

Poiché la precisione della lavorazione dei substrati SiC influisce direttamente sulle prestazioni dei dispositivi semiconduttori finali, vengono imposti requisiti estremamente severi sulla qualità superficiale dei wafer SiC per le applicazioni di produzione di semiconduttori. Questo documento descrive brevemente il processo di produzione di wafer in carburo di silicio di alta qualità.

1. Preparazione delle materie prime

La polvere di silicio di elevata purezza e la polvere di carbonio, miscelate in un rapporto specifico, vengono fatte reagire a una temperatura superiore a 2000 ℃ per sintetizzare particelle di carburo di silicio. Quindi la micropolvere di carburo di silicio di alta qualità che soddisfa pienamente i requisiti per la crescita dei cristalli SiC viene sottoposta a successive procedure di raffinazione come la frantumazione e la pulizia chimica.

2. Crescita dei cristalli

La micropolvere SiC di alta qualità viene posta nel crogiolo all'interno di un forno ad alta temperatura e quindi riscaldata alla temperatura di sublimazione, dove si decompone in gas come Si, Si₂C e SiC₂. Sotto l'effetto di un gradiente assiale di temperatura, questi gas migrano verso l'alto verso la zona superiore del forno e si depositano attorno al cristallo seme di SiC, crescendo gradualmente in un lingotto cilindrico.

3. Lavorazione di lingotti e affettatura di wafer

Il lingotto di carburo di silicio così cresciuto viene orientato da uno strumento di orientamento a cristallo singolo a raggi X e trasformato in grezzi di diametro standard attraverso l'appiattimento della superficie e la rettifica cilindrica. I pezzi grezzi SiC standard finiti vengono quindi tagliati in wafer sottili con uno spessore non superiore a 1 mm mediante un'apparecchiatura di taglio multifilo.

4. Lappatura e lucidatura dei wafer

I wafer affettati vengono macinati utilizzando fanghi di lappatura diamantati di varie dimensioni delle particelle per ottenere la planarità e la ruvidità richieste, vengono applicati processi combinati di lucidatura meccanica e lucidatura chimico-meccanica per ottenere la superficie ultra liscia e senza danni dei wafer SiC.

5. Ispezione dei wafer

Vari parametri dei wafer SiC vengono testati da strumenti professionali, tra cui microscopio ottico, diffrattometro a raggi X, microscopio a forza atomica, tester di resistività senza contatto, tester di planarità superficiale e tester completo di difetti superficiali. Gli elementi testati includono densità del microtubo, qualità del cristallo, ruvidità superficiale, resistività, deformazione, curvatura, variazione di spessore e graffi superficiali, in base ai quali viene classificato il grado di qualità di ciascun wafer.

6. Pulizia dei wafer

LucidoWafer SiCvengono generalmente puliti utilizzando detergenti chimici e acqua ultrapura per rimuovere accuratamente i contaminanti superficiali indesiderati e l'impasto di lucidatura residuo e quindi essiccati in un'atmosfera di azoto ad altissima purezza con centrifugatrici. I wafer puliti e asciugati vengono confezionati in cassette per wafer pulite nella camera bianca per semiconduttori, soddisfacendo così pienamente gli standard di pulizia a valle.