Korte introductie tot het SiC-waferfabricageproces

Als het onmisbare substraatmateriaal in de geavanceerde halfgeleiderindustrie,siliciumcarbidewafelsvertonen uitstekende thermische en elektrische eigenschappen en bieden brede toepassingsmogelijkheden in geïntegreerde elektronische apparaten met hoge temperatuur, hoge frequentie, hoog vermogen en stralingsbestendig.

Omdat de bewerkingsprecisie van SiC-substraten rechtstreeks van invloed is op de prestaties van uiteindelijke halfgeleiderapparaten, worden extreem strenge eisen gesteld aan de oppervlaktekwaliteit van SiC-wafels voor toepassingen in de productie van halfgeleiders. Dit artikel beschrijft kort het productieproces van hoogwaardige siliciumcarbidewafels.

1. Voorbereiding van grondstoffen

Zeer zuiver siliciumpoeder en koolstofpoeder, gemengd in een specifieke verhouding, worden gereageerd bij een temperatuur van meer dan 2000 ℃ om siliciumcarbidedeeltjes te synthetiseren. En vervolgens ondergaat het hoogwaardige siliciumcarbide-micropoeder, dat volledig voldoet aan de eisen voor SiC-kristalgroei, daaropvolgende raffinageprocedures zoals vermalen en chemisch reinigen.

2. Kristalgroei

Hoogwaardig SiC-micropoeder wordt in de smeltkroes in een hogetemperatuuroven geplaatst en vervolgens verwarmd tot de sublimatietemperatuur, waarbij het uiteenvalt in gassen zoals Si, Si₂C en SiC₂. Onder invloed van een axiale temperatuurgradiënt migreren deze gassen omhoog naar de bovenste ovenzone en zetten zich neer rond het SiC-entkristal, waarbij ze geleidelijk uitgroeien tot een cilindrische staaf.

3. Ingotverwerking en wafelsnijden

De volwassen siliciumcarbide-ingot wordt georiënteerd door een röntgen-monokristal-oriëntatie-instrument en verwerkt tot blanco's met een standaarddiameter door middel van vlakmaken van het oppervlak en cilindrisch slijpen. De afgewerkte standaard SiC-plano's worden vervolgens in dunne wafels gesneden met een dikte van niet meer dan 1 mm door middel van meerdraads snijapparatuur.

4. Wafer lappen en polijsten

Gesneden wafels worden gemalen met behulp van diamantlep-slurries van verschillende deeltjesgroottes om de vereiste vlakheid en ruwheid te bereiken. Gecombineerde mechanische polijst- en chemisch-mechanische polijstprocessen worden toegepast om het schadevrije, ultragladde oppervlak van SiC-wafels te verkrijgen.

5. Waferinspectie

Verschillende parameters van SiC-wafels worden getest door professionele instrumenten, waaronder een optische microscoop, röntgendiffractometer, atoomkrachtmicroscoop, contactloze weerstandstester, oppervlaktevlakheidstester en uitgebreide oppervlaktedefecttester. De geteste items omvatten micropijpdichtheid, kristalkwaliteit, oppervlakteruwheid, soortelijke weerstand, kromtrekking, boog, diktevariatie en oppervlaktekrassen, op basis waarvan de kwaliteitsklasse van elke wafer wordt geclassificeerd.

6. Wafelreiniging

GepolijstSiC-wafelsworden doorgaans gereinigd met chemische reinigingsmiddelen en ultrazuiver water om de ongewenste oppervlakteverontreinigingen en resterende polijstslurry grondig te verwijderen en vervolgens gedroogd in een ultrazuivere stikstofatmosfeer met centrifuges. De gereinigde en gedroogde wafers worden verpakt in schone wafercassettes in de cleanroom van halfgeleiderkwaliteit, waardoor ze volledig voldoen aan de stroomafwaartse reinheidsnormen.