Хотя обработка подложки из карбида кремния трудна, чтобы сделать применение монокристаллического карбида кремния в электронных компонентах будущим направлением развития, чтобы устройства из карбида кремния получили широкомасштабное применение и продвижение, необходимо найти способ решить проблему сложной обработки карбида кремния.
В настоящее время технология обработки материалов SiC в основном включает следующие процессы: направленное резание, черновое шлифование, тонкое шлифование, механическую полировку и химико-механическую полировку (тонкую полировку). Среди них химико-механическая полировка является конечным процессом, и выбор метода процесса, организация маршрута процесса и оптимизация параметров процесса напрямую влияют на эффективность полировки и стоимость обработки.
Однако из-за высокой твердости и химической стабильности материалов SiC скорость удаления материала в традиционном процессе полировки CMP низкая. Поэтому отрасль начала изучать вспомогательную технологию повышения эффективности, поддерживающую технологию сверхточной обработки сплющивания, включая плазменную, каталитическую, ультрафиолетовую и электрическую, а именно:
01 Плазменная технология
ЯМАМУРА Казуй и др. первым предложил процесс плазменной полировки (PAP), который представляет собой вспомогательную химико-механическую полировку, которая окисляет поверхностные материалы до более мягкого оксидного слоя посредством плазмы, одновременно удаляя материалы за счет абразивного трения и износа.
Основной принцип заключается в следующем: с помощью реакционного газа RF-генератора (например, водяного пара, O и т. д.) для получения плазмы, содержащей свободные группы (например, свободные группы OH, свободные радикалы O), с сильной окислительной способностью свободных групп на поверхность окислительной модификации материала SiC. Получают мягкий оксидный слой, а затем оксидный слой удаляют полировкой мягкими абразивами (такими как CeO2, Al2O3 и т. д.), так что поверхность материала SiC достигает гладкой поверхности на атомном уровне. Однако из-за высокой стоимости испытательного оборудования для процесса PAP и затрат на обработку продвижение чипов SiC для обработки PAP также ограничено.
02 Процесс с участием катализатора
В промышленной сфере, чтобы изучить высокоэффективную технологию сверхточной обработки кристаллических материалов SiC, исследователи используют реагенты для каталитической химико-механической полировки. Основной механизм удаления материала заключается в том, что мягкий оксидный слой формируется на поверхности SiC под действием реагентов, а оксидный слой удаляется механическим удалением абразива. Для получения высококачественной поверхности. В литературе катализатор Fe3O4 и окислитель H2O2 использовались для совершенствования технологии химико-механического полирования с использованием алмаза W0,5 в качестве абразива. После оптимизации шероховатость поверхности Ra=2,0 ~ 2,5 нм была получена при скорости полировки 12,0 мг/ч.
03 Технология УФ-излучения
В целях улучшения технологии обработки выравнивания поверхности SiC. Некоторые исследователи использовали ультрафиолетовое излучение для катализа процесса химико-механической полировки. УФ-фотокаталитическая реакция является одной из сильных реакций окисления. Его основной принцип заключается в производстве активных свободных радикалов (·OH) путем фотокаталитической реакции между фотокатализатором и ловушкой электронов под действием УФ-света.
Из-за сильного окисления свободных ОН-групп. Реакция окисления происходит на поверхностном слое SiC с образованием более мягкого слоя оксида SiO2 (твердость по MOE равна 7), а размягченный слой оксида SiO2 легче удалить абразивной полировкой; С другой стороны, прочность связи между оксидным слоем и поверхностью пластины ниже, чем внутренняя прочность связи пластины SiC, что снижает режущую силу абразива в процессе полировки, уменьшает глубину царапин, остающихся на поверхности пластины. поверхность пластины и улучшает качество обработки поверхности.
04 Технология электрического поля
Чтобы улучшить скорость удаления материалов SiC, некоторые исследователи предложили технологию электрохимической механической полировки (ECMP). Основной принцип заключается в следующем: при приложении электрического поля постоянного тока к полировочной жидкости при традиционной химико-механической полировке на полирующей поверхности SiC в результате электрохимического окисления образуется окислительный слой, и твердость оксидного слоя значительно снижается. Абразив используется для удаления размягченного оксидного слоя для достижения эффективной сверхточной обработки. Однако следует отметить, что если анодный ток слабый, качество обрабатываемой поверхности улучшается, но скорость съема материала сильно не меняется; Если анодный ток сильный, скорость удаления материала значительно увеличивается. Однако слишком сильный анодный ток приведет к снижению точности поверхности и пористости.
Короче говоря, химико-механическая полировка по-прежнему является наиболее потенциальным методом сверхточной обработки материалов SiC, но для более эффективного получения высококачественных пластин SiC потенциальными вариантами являются вышеупомянутые вспомогательные процессы. Однако из-за отсутствия соответствующих исследований влияние на материалы SiC по-прежнему остается непредсказуемым. Поэтому, если мы сможем глубоко изучить влияние связанных вспомогательных процессов на технологию химико-механического полирования и в дальнейшем раскрыть механизм повышения эффективности вспомогательной технологии химико-механического полирования с помощью количественных и качественных исследовательских средств, это будет иметь большое значение для реализации применение индустриализации и продвижение материалов SiC.
