SiC வேஃபர் செயலாக்க தொழில்நுட்பத்தின் தற்போதைய நிலை மற்றும் போக்குகள்

மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்தி அடி மூலக்கூறு பொருளாக,சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC)உயர் அதிர்வெண் மற்றும் உயர் சக்தி மின்னணு சாதனங்களின் உற்பத்தியில் ஒற்றை படிகத்திற்கு பரந்த பயன்பாட்டு வாய்ப்புகள் உள்ளன. உயர்தர அடி மூலக்கூறு பொருட்களின் உற்பத்தியில் SiC இன் செயலாக்க தொழில்நுட்பம் ஒரு தீர்க்கமான பங்கை வகிக்கிறது. இந்தக் கட்டுரை சீனாவிலும் வெளிநாட்டிலும் SiC செயலாக்க தொழில்நுட்பங்கள் குறித்த தற்போதைய ஆராய்ச்சியை அறிமுகப்படுத்துகிறது, வெட்டுதல், அரைத்தல் மற்றும் மெருகூட்டல் செயல்முறைகளின் வழிமுறைகளை பகுப்பாய்வு செய்து ஒப்பிடுகிறது, அத்துடன் வேஃபர் தட்டையான தன்மை மற்றும் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மையின் போக்குகளையும் பகுப்பாய்வு செய்கிறது. இது SiC வேஃபர் செயலாக்கத்தில் தற்போதுள்ள சவால்களையும் சுட்டிக்காட்டுகிறது மற்றும் எதிர்கால வளர்ச்சி திசைகளைப் பற்றி விவாதிக்கிறது.

சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC)மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்தி சாதனங்களுக்கு செதில்கள் முக்கியமான அடித்தளப் பொருட்களாகும், மேலும் அவை மைக்ரோ எலக்ட்ரானிக்ஸ், பவர் எலக்ட்ரானிக்ஸ் மற்றும் குறைக்கடத்தி விளக்குகள் போன்ற துறைகளில் குறிப்பிடத்தக்க முக்கியத்துவத்தையும் சந்தை ஆற்றலையும் கொண்டுள்ளன. மிக அதிக கடினத்தன்மை மற்றும் வேதியியல் நிலைத்தன்மை காரணமாகSiC ஒற்றைப் படிகங்கள், பாரம்பரிய குறைக்கடத்தி செயலாக்க முறைகள் அவற்றின் இயந்திரமயமாக்கலுக்கு முற்றிலும் பொருத்தமானவை அல்ல. பல சர்வதேச நிறுவனங்கள் SiC ஒற்றை படிகங்களின் தொழில்நுட்ப ரீதியாக தேவைப்படும் செயலாக்கம் குறித்து விரிவான ஆராய்ச்சியை மேற்கொண்டிருந்தாலும், தொடர்புடைய தொழில்நுட்பங்கள் கண்டிப்பாக ரகசியமாக வைக்கப்படுகின்றன.

சமீபத்திய ஆண்டுகளில், சீனா SiC ஒற்றை படிக பொருட்கள் மற்றும் சாதனங்களை உருவாக்குவதில் முயற்சிகளை அதிகரித்துள்ளது. இருப்பினும், நாட்டில் SiC சாதன தொழில்நுட்பத்தின் முன்னேற்றம் தற்போது செயலாக்க தொழில்நுட்பங்கள் மற்றும் வேஃபர் தரத்தில் உள்ள வரம்புகளால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. எனவே, SiC ஒற்றை படிக அடி மூலக்கூறுகளின் தரத்தை மேம்படுத்தவும், அவற்றின் நடைமுறை பயன்பாடு மற்றும் வெகுஜன உற்பத்தியை அடையவும் SiC செயலாக்க திறன்களை மேம்படுத்துவது சீனாவிற்கு அவசியம்.

முக்கிய செயலாக்க படிகளில் பின்வருவன அடங்கும்: வெட்டுதல் → கரடுமுரடான அரைத்தல் → நன்றாக அரைத்தல் → கரடுமுரடான மெருகூட்டல் (இயந்திர மெருகூட்டல்) → நன்றாக மெருகூட்டல் (வேதியியல் இயந்திர மெருகூட்டல், CMP) → ஆய்வு.

SiC ஒற்றை படிகங்களை வெட்டுதல்

செயலாக்கத்தில்SiC ஒற்றைப் படிகங்கள், வெட்டுதல் என்பது முதல் மற்றும் மிகவும் முக்கியமான படியாகும். வெட்டும் செயல்முறையின் விளைவாக ஏற்படும் வேஃபரின் வில், வார்ப் மற்றும் மொத்த தடிமன் மாறுபாடு (TTV) அடுத்தடுத்த அரைக்கும் மற்றும் மெருகூட்டல் செயல்பாடுகளின் தரம் மற்றும் செயல்திறனை தீர்மானிக்கிறது.

வெட்டும் கருவிகளை வடிவத்தின் அடிப்படையில் வைர உள் விட்டம் (ID) ரம்பங்கள், வெளிப்புற விட்டம் (OD) ரம்பங்கள், பேண்ட் ரம்பங்கள் மற்றும் கம்பி ரம்பங்கள் என வகைப்படுத்தலாம். கம்பி ரம்பங்களை, அவற்றின் இயக்க வகையைப் பொறுத்து, பரஸ்பர மற்றும் வளைய (முடிவற்ற) கம்பி அமைப்புகளாக வகைப்படுத்தலாம். சிராய்ப்பின் வெட்டும் பொறிமுறையின் அடிப்படையில், கம்பி ரம்பம் வெட்டுதல் நுட்பங்களை இரண்டு வகைகளாகப் பிரிக்கலாம்: இலவச சிராய்ப்பு கம்பி அறுக்கும் மற்றும் நிலையான சிராய்ப்பு வைர கம்பி அறுக்கும்.

1.1 பாரம்பரிய வெட்டும் முறைகள்

வெளிப்புற விட்டம் (OD) ரம்பங்களின் வெட்டு ஆழம் பிளேட்டின் விட்டத்தால் வரையறுக்கப்படுகிறது. வெட்டும் செயல்பாட்டின் போது, ​​பிளேடு அதிர்வு மற்றும் விலகலுக்கு ஆளாகிறது, இதன் விளைவாக அதிக இரைச்சல் அளவுகள் மற்றும் மோசமான கடினத்தன்மை ஏற்படுகிறது. உள் விட்டம் (ID) ரம்பங்கள் பிளேட்டின் உள் சுற்றளவில் வைர உராய்வுப் பொருட்களை வெட்டு விளிம்பாகப் பயன்படுத்துகின்றன. இந்த பிளேடுகள் 0.2 மிமீ வரை மெல்லியதாக இருக்கலாம். வெட்டும்போது, ​​ஐடி பிளேடு அதிக வேகத்தில் சுழலும், வெட்டப்பட வேண்டிய பொருள் பிளேட்டின் மையத்துடன் தொடர்புடையதாக ரேடியலாக நகரும், இந்த ஒப்பீட்டு இயக்கத்தின் மூலம் வெட்டுதலை அடைகிறது.

வைர பட்டை ரம்பங்களுக்கு அடிக்கடி நிறுத்தங்கள் மற்றும் தலைகீழ் மாற்றங்கள் தேவைப்படுகின்றன, மேலும் வெட்டு வேகம் மிகக் குறைவு - பொதுவாக 2 மீ/விக்கு மிகாமல். அவை குறிப்பிடத்தக்க இயந்திர தேய்மானம் மற்றும் அதிக பராமரிப்பு செலவுகளாலும் பாதிக்கப்படுகின்றன. ரம்ப பிளேட்டின் அகலம் காரணமாக, வெட்டு ஆரம் மிகவும் சிறியதாக இருக்க முடியாது, மேலும் பல-துண்டு வெட்டுதல் சாத்தியமில்லை. இந்த பாரம்பரிய அறுக்கும் கருவிகள் அடித்தளத்தின் கடினத்தன்மையால் வரையறுக்கப்பட்டுள்ளன, மேலும் வளைந்த வெட்டுக்களை செய்ய முடியாது அல்லது கட்டுப்படுத்தப்பட்ட திருப்ப ஆரங்களைக் கொண்டிருக்க முடியாது. அவை நேராக வெட்டும் திறன் கொண்டவை, அகலமான கெர்ஃப்களை உருவாக்குகின்றன, குறைந்த மகசூல் விகிதத்தைக் கொண்டுள்ளன, எனவே வெட்டுவதற்குப் பொருத்தமற்றவை.SiC படிகங்கள்.

1.2 இலவச சிராய்ப்பு கம்பி ரம்பம் பல கம்பி வெட்டுதல்

இலவச சிராய்ப்பு கம்பி ரம்பம் வெட்டுதல் நுட்பம், கம்பியின் விரைவான இயக்கத்தைப் பயன்படுத்தி, குழம்பை கெர்ஃபில் கொண்டு சென்று, பொருள் அகற்றலை செயல்படுத்துகிறது. இது முதன்மையாக ஒரு பரஸ்பர கட்டமைப்பைப் பயன்படுத்துகிறது மற்றும் தற்போது ஒற்றை-படிக சிலிக்கானின் திறமையான பல-வேஃபர் வெட்டுதலுக்கான முதிர்ந்த மற்றும் பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் முறையாகும். இருப்பினும், SiC வெட்டுதலில் அதன் பயன்பாடு குறைவாகவே விரிவாக ஆய்வு செய்யப்பட்டுள்ளது.

இலவச சிராய்ப்பு கம்பி ரம்பங்கள் 300 μm க்கும் குறைவான தடிமன் கொண்ட வேஃபர்களை செயலாக்க முடியும். அவை குறைந்த கெர்ஃப் இழப்பை வழங்குகின்றன, அரிதாகவே சிப்பிங்கை ஏற்படுத்துகின்றன, மேலும் ஒப்பீட்டளவில் நல்ல மேற்பரப்பு தரத்தை விளைவிக்கின்றன. இருப்பினும், பொருள் அகற்றும் பொறிமுறையின் காரணமாக - உராய்வுகளின் உருட்டல் மற்றும் உள்தள்ளலை அடிப்படையாகக் கொண்டது - வேஃபர் மேற்பரப்பு குறிப்பிடத்தக்க எஞ்சிய அழுத்தம், மைக்ரோகிராக்குகள் மற்றும் ஆழமான சேத அடுக்குகளை உருவாக்குகிறது. இது வேஃபர் வார்ப்பிங்கிற்கு வழிவகுக்கிறது, மேற்பரப்பு சுயவிவர துல்லியத்தை கட்டுப்படுத்துவதை கடினமாக்குகிறது மற்றும் அடுத்தடுத்த செயலாக்க படிகளில் சுமையை அதிகரிக்கிறது.

வெட்டும் செயல்திறன் குழம்புகளால் பெரிதும் பாதிக்கப்படுகிறது; உராய்வுப் பொருட்களின் கூர்மையையும் குழம்பின் செறிவையும் பராமரிப்பது அவசியம். குழம்பு சிகிச்சை மற்றும் மறுசுழற்சி செய்வது விலை உயர்ந்தது. பெரிய அளவிலான இங்காட்களை வெட்டும்போது, ​​உராய்வுப் பொருட்கள் ஆழமான மற்றும் நீண்ட கெர்ஃப்களை ஊடுருவுவதில் சிரமத்தை ஏற்படுத்துகின்றன. அதே சிராய்ப்பு தானிய அளவின் கீழ், நிலையான-சிராய்ப்பு கம்பி ரம்பங்களை விட கெர்ஃப் இழப்பு அதிகமாக உள்ளது.

1.3 நிலையான சிராய்ப்பு வைர கம்பி ரம்பம் பல-வயர் வெட்டுதல்

நிலையான சிராய்ப்பு வைர கம்பி ரம்பங்கள் பொதுவாக வைரத் துகள்களை எஃகு கம்பி அடி மூலக்கூறில் எலக்ட்ரோபிளேட்டிங், சின்டரிங் அல்லது பிசின் பிணைப்பு முறைகள் மூலம் உட்பொதிப்பதன் மூலம் தயாரிக்கப்படுகின்றன. எலக்ட்ரோபிளேட்டட் வைர கம்பி ரம்பங்கள் குறுகலான கெர்ஃப்கள், சிறந்த துண்டு தரம், அதிக செயல்திறன், குறைந்த மாசுபாடு மற்றும் அதிக கடினத்தன்மை கொண்ட பொருட்களை வெட்டும் திறன் போன்ற நன்மைகளை வழங்குகின்றன.

SiC ஐ வெட்டுவதற்கு தற்போது பரவலாகப் பயன்படுத்தப்படும் முறை ரெசிப்ரோகேட்டிங் எலக்ட்ரோபிளேட்டட் வைர கம்பி ரம்பம் ஆகும். படம் 1 (இங்கே காட்டப்படவில்லை) இந்த நுட்பத்தைப் பயன்படுத்தி வெட்டப்பட்ட SiC செதில்களின் மேற்பரப்பு தட்டையான தன்மையை விளக்குகிறது. வெட்டுதல் முன்னேறும்போது, ​​செதில் வார்பேஜ் அதிகரிக்கிறது. ஏனெனில் கம்பி கீழ்நோக்கி நகரும்போது கம்பிக்கும் பொருளுக்கும் இடையிலான தொடர்பு பகுதி அதிகரிக்கிறது, இதனால் எதிர்ப்பு மற்றும் கம்பி அதிர்வு அதிகரிக்கிறது. கம்பி வேஃபரின் அதிகபட்ச விட்டத்தை அடையும் போது, ​​அதிர்வு அதன் உச்சத்தில் இருக்கும், இதன் விளைவாக அதிகபட்ச வார்பேஜ் ஏற்படுகிறது.

வெட்டுதலின் பிந்தைய கட்டங்களில், கம்பி முடுக்கம், நிலையான வேக இயக்கம், வேகக் குறைப்பு, நிறுத்துதல் மற்றும் தலைகீழாக மாறுதல் ஆகியவற்றால், குளிரூட்டியுடன் குப்பைகளை அகற்றுவதில் உள்ள சிரமங்களுடன், வேஃபரின் மேற்பரப்பு தரம் மோசமடைகிறது. கம்பி தலைகீழ் மற்றும் வேக ஏற்ற இறக்கங்கள், அதே போல் கம்பியில் உள்ள பெரிய வைரத் துகள்கள் ஆகியவை மேற்பரப்பு கீறல்களுக்கு முதன்மையான காரணங்களாகும்.

1.4 குளிர் பிரிப்பு தொழில்நுட்பம்

SiC ஒற்றை படிகங்களின் குளிர் பிரிப்பு என்பது மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்தி பொருள் செயலாக்கத் துறையில் ஒரு புதுமையான செயல்முறையாகும். சமீபத்திய ஆண்டுகளில், மகசூலை மேம்படுத்துவதிலும் பொருள் இழப்பைக் குறைப்பதிலும் அதன் குறிப்பிடத்தக்க நன்மைகள் காரணமாக இது குறிப்பிடத்தக்க கவனத்தை ஈர்த்துள்ளது. இந்த தொழில்நுட்பத்தை மூன்று அம்சங்களிலிருந்து பகுப்பாய்வு செய்யலாம்: செயல்பாட்டுக் கொள்கை, செயல்முறை ஓட்டம் மற்றும் முக்கிய நன்மைகள்.

படிக நோக்குநிலை நிர்ணயம் மற்றும் வெளிப்புற விட்டம் அரைத்தல்: செயலாக்கத்திற்கு முன், SiC இங்காட்டின் படிக நோக்குநிலை தீர்மானிக்கப்பட வேண்டும். பின்னர் இங்காட் வெளிப்புற விட்டம் அரைத்தல் மூலம் ஒரு உருளை அமைப்பாக (பொதுவாக SiC பக் என்று அழைக்கப்படுகிறது) வடிவமைக்கப்படுகிறது. இந்தப் படிநிலை அடுத்தடுத்த திசை வெட்டுதல் மற்றும் வெட்டுதலுக்கான அடித்தளத்தை அமைக்கிறது.

மல்டி-வயர் கட்டிங்: இந்த முறை உருளை வடிவ இங்காட்டை வெட்டுவதற்கு வெட்டு கம்பிகளுடன் இணைந்து சிராய்ப்புத் துகள்களைப் பயன்படுத்துகிறது. இருப்பினும், இது குறிப்பிடத்தக்க கெர்ஃப் இழப்பு மற்றும் மேற்பரப்பு சீரற்ற தன்மை சிக்கல்களால் பாதிக்கப்படுகிறது.

லேசர் வெட்டும் தொழில்நுட்பம்: படிகத்திற்குள் ஒரு மாற்றியமைக்கப்பட்ட அடுக்கை உருவாக்க லேசர் பயன்படுத்தப்படுகிறது, அதிலிருந்து மெல்லிய துண்டுகளை பிரிக்கலாம். இந்த அணுகுமுறை பொருள் இழப்பைக் குறைத்து செயலாக்க செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது, இது SiC வேஃபர் வெட்டுதலுக்கான ஒரு நம்பிக்கைக்குரிய புதிய திசையாக அமைகிறது.

வெட்டும் செயல்முறை உகப்பாக்கம்

நிலையான சிராய்ப்பு மல்டி-வயர் கட்டிங்: இது தற்போது முக்கிய தொழில்நுட்பமாகும், இது SiC இன் உயர் கடினத்தன்மை பண்புகளுக்கு மிகவும் பொருத்தமானது.

மின் வெளியேற்ற இயந்திரம் (EDM) மற்றும் குளிர் பிரிப்பு தொழில்நுட்பம்: இந்த முறைகள் குறிப்பிட்ட தேவைகளுக்கு ஏற்ப பன்முகப்படுத்தப்பட்ட தீர்வுகளை வழங்குகின்றன.

மெருகூட்டல் செயல்முறை: பொருள் அகற்றும் வீதத்தையும் மேற்பரப்பு சேதத்தையும் சமநிலைப்படுத்துவது அவசியம். மேற்பரப்பு சீரான தன்மையை மேம்படுத்த வேதியியல் இயந்திர மெருகூட்டல் (CMP) பயன்படுத்தப்படுகிறது.

நிகழ்நேர கண்காணிப்பு: மேற்பரப்பு கடினத்தன்மையை நிகழ்நேரத்தில் கண்காணிக்க ஆன்லைன் ஆய்வு தொழில்நுட்பங்கள் அறிமுகப்படுத்தப்பட்டுள்ளன.

லேசர் வெட்டுதல்: இந்த நுட்பம் கெர்ஃப் இழப்பைக் குறைத்து செயலாக்க சுழற்சிகளைக் குறைக்கிறது, இருப்பினும் வெப்பத்தால் பாதிக்கப்பட்ட மண்டலம் ஒரு சவாலாகவே உள்ளது.

கலப்பின செயலாக்க தொழில்நுட்பங்கள்: இயந்திர மற்றும் வேதியியல் முறைகளை இணைப்பது செயலாக்க செயல்திறனை மேம்படுத்துகிறது.

இந்தத் தொழில்நுட்பம் ஏற்கனவே தொழில்துறை பயன்பாட்டை அடைந்துள்ளது. எடுத்துக்காட்டாக, இன்ஃபினியன் நிறுவனம் SILTECTRA-வைப் பெற்றுள்ளது, மேலும் இப்போது 8-அங்குல வேஃபர்களின் பெருமளவிலான உற்பத்தியை ஆதரிக்கும் முக்கிய காப்புரிமைகளைக் கொண்டுள்ளது. சீனாவில், டெலாங் லேசர் போன்ற நிறுவனங்கள் 6-அங்குல வேஃபர் செயலாக்கத்திற்கு ஒரு இங்காட்டுக்கு 30 வேஃபர்கள் என்ற வெளியீட்டுத் திறனை அடைந்துள்ளன, இது பாரம்பரிய முறைகளை விட 40% முன்னேற்றத்தைக் குறிக்கிறது.

உள்நாட்டு உபகரண உற்பத்தி துரிதப்படுத்தப்படுவதால், இந்த தொழில்நுட்பம் SiC அடி மூலக்கூறு செயலாக்கத்திற்கான முக்கிய தீர்வாக மாறும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது. குறைக்கடத்தி பொருட்களின் விட்டம் அதிகரித்து வருவதால், பாரம்பரிய வெட்டு முறைகள் வழக்கற்றுப் போய்விட்டன. தற்போதைய விருப்பங்களில், வைர கம்பி ரம்பம் தொழில்நுட்பம் பரஸ்பரம் பயன்படுத்துவதற்கான மிகவும் நம்பிக்கைக்குரிய பயன்பாட்டு வாய்ப்புகளைக் காட்டுகிறது. வளர்ந்து வரும் நுட்பமாக லேசர் வெட்டுதல் குறிப்பிடத்தக்க நன்மைகளை வழங்குகிறது மற்றும் எதிர்காலத்தில் முதன்மை வெட்டு முறையாக மாறும் என்று எதிர்பார்க்கப்படுகிறது.

2,SiC ஒற்றை படிக அரைத்தல்

மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்திகளின் பிரதிநிதியாக, சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) அதன் பரந்த பட்டை இடைவெளி, அதிக முறிவு மின்சார புலம், அதிக செறிவூட்டல் எலக்ட்ரான் சறுக்கல் வேகம் மற்றும் சிறந்த வெப்ப கடத்துத்திறன் காரணமாக குறிப்பிடத்தக்க நன்மைகளை வழங்குகிறது. இந்த பண்புகள் உயர் மின்னழுத்த பயன்பாடுகளில் (எ.கா., 1200V சூழல்கள்) SiC ஐ குறிப்பாக சாதகமாக்குகின்றன. SiC அடி மூலக்கூறுகளுக்கான செயலாக்க தொழில்நுட்பம் சாதன உற்பத்தியின் ஒரு அடிப்படை பகுதியாகும். அடி மூலக்கூறின் மேற்பரப்பு தரம் மற்றும் துல்லியம் எபிடாக்சியல் அடுக்கின் தரத்தையும் இறுதி சாதனத்தின் செயல்திறனையும் நேரடியாக பாதிக்கிறது.

அரைக்கும் செயல்முறையின் முதன்மை நோக்கம், மேற்பரப்பு ரம்பக் குறிகள் மற்றும் வெட்டும்போது ஏற்படும் சேத அடுக்குகளை அகற்றுவதும், வெட்டும் செயல்முறையால் தூண்டப்படும் சிதைவை சரிசெய்வதும் ஆகும். SiC இன் மிக உயர்ந்த கடினத்தன்மையைக் கருத்தில் கொண்டு, அரைப்பதற்கு போரான் கார்பைடு அல்லது வைரம் போன்ற கடினமான உராய்வுப் பொருட்களைப் பயன்படுத்த வேண்டும். வழக்கமான அரைத்தல் பொதுவாக கரடுமுரடான அரைத்தல் மற்றும் நன்றாக அரைத்தல் என பிரிக்கப்படுகிறது.

2.1 கரடுமுரடான மற்றும் நன்றாக அரைத்தல்

சிராய்ப்பு துகள் அளவைப் பொறுத்து அரைப்பதை வகைப்படுத்தலாம்:

கரடுமுரடான அரைத்தல்: வெட்டும்போது ஏற்படும் ரம்பக் குறிகளையும் சேத அடுக்குகளையும் அகற்ற, செயலாக்கத் திறனை மேம்படுத்த, பெரிய உராய்வுப் பொருட்களைப் பயன்படுத்துகிறது.

நன்றாக அரைத்தல்: கரடுமுரடான அரைப்பால் ஏற்படும் சேத அடுக்கை அகற்றவும், மேற்பரப்பு கடினத்தன்மையைக் குறைக்கவும், மேற்பரப்பு தரத்தை மேம்படுத்தவும் மெல்லிய சிராய்ப்புப் பொருட்களைப் பயன்படுத்துகிறது.

பல உள்நாட்டு SiC அடி மூலக்கூறு உற்பத்தியாளர்கள் பெரிய அளவிலான உற்பத்தி செயல்முறைகளைப் பயன்படுத்துகின்றனர். ஒரு பொதுவான முறை வார்ப்பிரும்பு தகடு மற்றும் ஒற்றை படிக வைர குழம்பைப் பயன்படுத்தி இரட்டை பக்க அரைப்பதை உள்ளடக்கியது. இந்த செயல்முறை கம்பி அறுக்கும் போது ஏற்படும் சேத அடுக்கை திறம்பட நீக்குகிறது, செதில் வடிவத்தை சரிசெய்கிறது மற்றும் TTV (மொத்த தடிமன் மாறுபாடு), வில் மற்றும் வார்ப்பைக் குறைக்கிறது. பொருள் அகற்றும் விகிதம் நிலையானது, பொதுவாக 0.8–1.2 μm/min ஐ அடைகிறது. இருப்பினும், இதன் விளைவாக வரும் செதில் மேற்பரப்பு ஒப்பீட்டளவில் அதிக கரடுமுரடான தன்மையுடன் மேட்டாக இருக்கும் - பொதுவாக சுமார் 50 nm - இது அடுத்தடுத்த மெருகூட்டல் படிகளில் அதிக கோரிக்கைகளை விதிக்கிறது.

2.2 ஒற்றை பக்க அரைத்தல்

ஒற்றை-பக்க அரைத்தல் ஒரு நேரத்தில் வேஃபரின் ஒரு பக்கத்தை மட்டுமே செயலாக்குகிறது. இந்தச் செயல்பாட்டின் போது, ​​வேஃபர் ஒரு எஃகு தகட்டில் மெழுகால் பொருத்தப்படுகிறது. பயன்படுத்தப்படும் அழுத்தத்தின் கீழ், அடி மூலக்கூறு லேசான சிதைவுக்கு உட்படுகிறது, மேலும் மேல் மேற்பரப்பு தட்டையானது. அரைத்த பிறகு, கீழ் மேற்பரப்பு சமன் செய்யப்படுகிறது. அழுத்தம் அகற்றப்படும்போது, ​​மேல் மேற்பரப்பு அதன் அசல் வடிவத்திற்குத் திரும்ப முனைகிறது, இது ஏற்கனவே தரையில் உள்ள கீழ் மேற்பரப்பையும் பாதிக்கிறது - இதனால் இரு பக்கங்களும் சிதைந்து தட்டையான நிலையில் சிதைந்துவிடும்.

மேலும், அரைக்கும் தட்டு குறுகிய காலத்தில் குழிவானதாக மாறக்கூடும், இதனால் வேஃபர் குவிந்ததாக மாறும். தட்டின் தட்டையான தன்மையைப் பராமரிக்க, அடிக்கடி டிரஸ்ஸிங் தேவைப்படுகிறது. குறைந்த செயல்திறன் மற்றும் மோசமான வேஃபர் தட்டையான தன்மை காரணமாக, ஒற்றை பக்க அரைத்தல் வெகுஜன உற்பத்திக்கு ஏற்றதல்ல.

பொதுவாக, #8000 அரைக்கும் சக்கரங்கள் நன்றாக அரைப்பதற்குப் பயன்படுத்தப்படுகின்றன. ஜப்பானில், இந்த செயல்முறை ஒப்பீட்டளவில் முதிர்ச்சியடைந்தது மற்றும் #30000 பாலிஷ் செய்யும் சக்கரங்களையும் பயன்படுத்துகிறது. இது பதப்படுத்தப்பட்ட வேஃபர்களின் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை 2 nm க்கும் குறைவாக அடைய அனுமதிக்கிறது, இதனால் கூடுதல் செயலாக்கம் இல்லாமல் வேஃபர்கள் இறுதி CMP (கெமிக்கல் மெக்கானிக்கல் பாலிஷிங்) க்கு தயாராகின்றன.

2.3 ஒற்றைப் பக்க மெல்லிய தொழில்நுட்பம்

வைர ஒற்றை-பக்க மெலிதல் தொழில்நுட்பம் என்பது ஒற்றை-பக்க அரைக்கும் ஒரு புதுமையான முறையாகும். படம் 5 இல் விளக்கப்பட்டுள்ளபடி (இங்கே காட்டப்படவில்லை), இந்த செயல்முறை வைர-பிணைக்கப்பட்ட அரைக்கும் தகட்டைப் பயன்படுத்துகிறது. வேஃபர் வெற்றிட உறிஞ்சுதல் மூலம் சரி செய்யப்படுகிறது, அதே நேரத்தில் வேஃபர் மற்றும் வைர அரைக்கும் சக்கரம் இரண்டும் ஒரே நேரத்தில் சுழல்கின்றன. அரைக்கும் சக்கரம் படிப்படியாக கீழ்நோக்கி நகர்ந்து வேஃபரை ஒரு இலக்கு தடிமனுக்கு மெல்லியதாக்குகிறது. ஒரு பக்கம் முடிந்ததும், வேஃபர் மறுபுறம் செயலாக்க புரட்டப்படுகிறது.

மெலிந்த பிறகு, 100 மிமீ செதில் அடையலாம்:

வில் < 5 μm

டிடிவி < 2 μm

மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை < 1 nm

இந்த ஒற்றை-வேஃபர் செயலாக்க முறை அதிக நிலைத்தன்மை, சிறந்த நிலைத்தன்மை மற்றும் அதிக பொருள் அகற்றும் விகிதத்தை வழங்குகிறது. வழக்கமான இரட்டை பக்க அரைப்போடு ஒப்பிடும்போது, ​​இந்த நுட்பம் அரைக்கும் திறனை 50% க்கும் அதிகமாக மேம்படுத்துகிறது.

2.4 இரட்டை பக்க அரைத்தல்

இரு பக்க அரைத்தல், மேல் மற்றும் கீழ் அரைக்கும் தகடு இரண்டையும் பயன்படுத்தி அடி மூலக்கூறின் இருபுறமும் ஒரே நேரத்தில் அரைத்து, இருபுறமும் சிறந்த மேற்பரப்பு தரத்தை உறுதி செய்கிறது.

இந்தச் செயல்பாட்டின் போது, ​​அரைக்கும் தகடுகள் முதலில் பணிப்பொருளின் மிக உயர்ந்த புள்ளிகளுக்கு அழுத்தத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன, இதனால் அந்தப் புள்ளிகளில் சிதைவு மற்றும் படிப்படியாகப் பொருள் அகற்றப்படுகிறது. உயர்ந்த புள்ளிகள் சமப்படுத்தப்படுவதால், அடி மூலக்கூறின் மீதான அழுத்தம் படிப்படியாக மிகவும் சீரானதாகிறது, இதன் விளைவாக முழு மேற்பரப்பு முழுவதும் சீரான சிதைவு ஏற்படுகிறது. இது மேல் மற்றும் கீழ் மேற்பரப்புகள் இரண்டையும் சமமாக தரையிறக்க அனுமதிக்கிறது. அரைத்தல் முடிந்ததும், அழுத்தம் வெளியிடப்பட்டதும், அடி மூலக்கூறின் ஒவ்வொரு பகுதியும் அது அனுபவித்த சம அழுத்தத்தின் காரணமாக சீராக மீள்கிறது. இது குறைந்தபட்ச சிதைவு மற்றும் நல்ல தட்டையான தன்மைக்கு வழிவகுக்கிறது.

அரைத்த பிறகு வேஃபரின் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை சிராய்ப்பு துகள் அளவைப் பொறுத்தது - சிறிய துகள்கள் மென்மையான மேற்பரப்புகளை அளிக்கின்றன. இரட்டை பக்க அரைப்பதற்கு 5 μm சிராய்ப்புகளைப் பயன்படுத்தும் போது, ​​வேஃபர் தட்டையான தன்மை மற்றும் தடிமன் மாறுபாட்டை 5 μm க்குள் கட்டுப்படுத்தலாம். அணு விசை நுண்ணோக்கி (AFM) அளவீடுகள் சுமார் 100 nm மேற்பரப்பு கடினத்தன்மையை (Rq) காட்டுகின்றன, அரைக்கும் குழிகள் 380 nm ஆழம் வரை இருக்கும் மற்றும் சிராய்ப்பு நடவடிக்கையால் ஏற்படும் புலப்படும் நேரியல் குறிகள் உள்ளன.

பாலியூரிதீன் நுரை பட்டைகளை பாலிகிரிஸ்டலின் வைர குழம்புடன் இணைத்து இரட்டை பக்க அரைப்பதை மிகவும் மேம்பட்ட முறை உள்ளடக்கியது. இந்த செயல்முறை மிகக் குறைந்த மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை கொண்ட செதில்களை உருவாக்குகிறது, இது Ra < 3 nm ஐ அடைகிறது, இது SiC அடி மூலக்கூறுகளின் அடுத்தடுத்த மெருகூட்டலுக்கு மிகவும் நன்மை பயக்கும்.

இருப்பினும், மேற்பரப்பு அரிப்பு தீர்க்கப்படாத பிரச்சினையாகவே உள்ளது. கூடுதலாக, இந்த செயல்பாட்டில் பயன்படுத்தப்படும் பாலிகிரிஸ்டலின் வைரம் வெடிக்கும் தொகுப்பு மூலம் தயாரிக்கப்படுகிறது, இது தொழில்நுட்ப ரீதியாக சவாலானது, குறைந்த அளவு மகசூல் அளிக்கிறது மற்றும் மிகவும் விலை உயர்ந்தது.

SiC ஒற்றை படிகங்களை மெருகூட்டுதல்

சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) வேஃபர்களில் உயர்தர பளபளப்பான மேற்பரப்பை அடைய, பளபளப்பாக்குதல் அரைக்கும் குழிகள் மற்றும் நானோமீட்டர் அளவிலான மேற்பரப்பு அலைவுகளை முற்றிலுமாக அகற்ற வேண்டும். மாசுபாடு அல்லது சிதைவு, நிலத்தடி சேதம் மற்றும் எஞ்சிய மேற்பரப்பு அழுத்தம் இல்லாமல் மென்மையான, குறைபாடு இல்லாத மேற்பரப்பை உருவாக்குவதே இதன் குறிக்கோள்.

3.1 SiC வேஃபர்களின் இயந்திர பாலிஷிங் மற்றும் CMP

ஒரு SiC ஒற்றை படிக இங்காட்டின் வளர்ச்சிக்குப் பிறகு, மேற்பரப்பு குறைபாடுகள் அதை நேரடியாக எபிடாக்சியல் வளர்ச்சிக்குப் பயன்படுத்துவதைத் தடுக்கின்றன. எனவே, மேலும் செயலாக்கம் தேவைப்படுகிறது. இங்காட் முதலில் வட்டமிடுதல் மூலம் ஒரு நிலையான உருளை வடிவத்தில் வடிவமைக்கப்படுகிறது, பின்னர் கம்பி வெட்டுதல் மூலம் செதில்களாக வெட்டப்படுகிறது, அதைத் தொடர்ந்து படிக நோக்குநிலை சரிபார்ப்பு செய்யப்படுகிறது. படிக வளர்ச்சி குறைபாடுகள் மற்றும் முந்தைய செயலாக்க படிகளால் ஏற்படும் சாத்தியமான மேற்பரப்பு சேதத்தை நிவர்த்தி செய்வதிலும், செதில் தரத்தை மேம்படுத்துவதிலும் மெருகூட்டல் ஒரு முக்கியமான படியாகும்.

SiC இல் மேற்பரப்பு சேத அடுக்குகளை அகற்றுவதற்கு நான்கு முக்கிய முறைகள் உள்ளன:

இயந்திர மெருகூட்டல்: எளிமையானது ஆனால் கீறல்களை விட்டுச்செல்கிறது; ஆரம்ப மெருகூட்டலுக்கு ஏற்றது.

கெமிக்கல் மெக்கானிக்கல் பாலிஷிங் (CMP): கெமிக்கல் எட்சிங் மூலம் கீறல்களை நீக்குகிறது; துல்லியமான பாலிஷுக்கு ஏற்றது.

ஹைட்ரஜன் பொறித்தல்: HTCVD செயல்முறைகளில் பொதுவாகப் பயன்படுத்தப்படும் சிக்கலான உபகரணங்கள் தேவை.

பிளாஸ்மா உதவியுடன் மெருகூட்டல்: சிக்கலானது மற்றும் அரிதாகவே பயன்படுத்தப்படுகிறது.

இயந்திர ரீதியாக மட்டும் மெருகூட்டுவது கீறல்களை ஏற்படுத்தும், அதே நேரத்தில் வேதியியல் ரீதியாக மட்டும் மெருகூட்டுவது சீரற்ற செதுக்கலுக்கு வழிவகுக்கும். CMP இரண்டு நன்மைகளையும் இணைத்து திறமையான, செலவு குறைந்த தீர்வை வழங்குகிறது.

CMP செயல்பாட்டுக் கொள்கை

சுழலும் பாலிஷ் பேடிற்கு எதிராக ஒரு குறிப்பிட்ட அழுத்தத்தின் கீழ் வேஃபரைச் சுழற்றுவதன் மூலம் CMP செயல்படுகிறது. இந்த ஒப்பீட்டு இயக்கம், குழம்பில் உள்ள நானோ அளவிலான சிராய்ப்புகளிலிருந்து இயந்திர சிராய்ப்பு மற்றும் எதிர்வினை முகவர்களின் வேதியியல் நடவடிக்கையுடன் இணைந்து, மேற்பரப்பு பிளானரைசேஷனை அடைகிறது.

பயன்படுத்தப்படும் முக்கிய பொருட்கள்:

பாலிஷ் செய்யும் குழம்பு: சிராய்ப்புகள் மற்றும் ரசாயன வினைப்பொருட்களைக் கொண்டுள்ளது.

பாலிஷிங் பேட்: பயன்பாட்டின் போது தேய்ந்து, துளை அளவு மற்றும் குழம்பு விநியோக திறனைக் குறைக்கிறது. கடினத்தன்மையை மீட்டெடுக்க, வழக்கமாக டிரஸ்ஸிங் செய்ய வேண்டும், பொதுவாக வைர டிரஸ்ஸரைப் பயன்படுத்த வேண்டும்.

வழக்கமான CMP செயல்முறை

சிராய்ப்பு: 0.5 μm வைர குழம்பு

இலக்கு மேற்பரப்பு கடினத்தன்மை: ~0.7 nm

வேதியியல் இயந்திர பாலிஷிங்:

பாலிஷ் செய்யும் உபகரணங்கள்: AP-810 ஒற்றைப் பக்க பாலிஷ் இயந்திரம்

அழுத்தம்: 200 கிராம்/செ.மீ²

தட்டு வேகம்: 50 rpm

பீங்கான் ஹோல்டர் வேகம்: 38 rpm

குழம்பு கலவை:

SiO₂ (30 wt%, pH = 10.15)

0–70 wt% H₂O₂ (30 wt%, வினைப்பொருள் தரம்)

5 wt% KOH மற்றும் 1 wt% HNO₃ ஐப் பயன்படுத்தி pH ஐ 8.5 ஆக சரிசெய்யவும்.

குழம்பு ஓட்ட விகிதம்: 3 லி/நிமிடம், மறுசுழற்சி செய்யப்பட்டது

இந்த செயல்முறை SiC வேஃபர் தரத்தை திறம்பட மேம்படுத்துகிறது மற்றும் கீழ்நிலை செயல்முறைகளுக்கான தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்கிறது.

இயந்திர மெருகூட்டலில் தொழில்நுட்ப சவால்கள்

SiC, ஒரு பரந்த பட்டை இடைவெளி குறைக்கடத்தியாக, மின்னணு துறையில் முக்கிய பங்கு வகிக்கிறது. சிறந்த இயற்பியல் மற்றும் வேதியியல் பண்புகளுடன், SiC ஒற்றை படிகங்கள் அதிக வெப்பநிலை, அதிக அதிர்வெண், அதிக சக்தி மற்றும் கதிர்வீச்சு எதிர்ப்பு போன்ற தீவிர சூழல்களுக்கு ஏற்றவை. இருப்பினும், அதன் கடினமான மற்றும் உடையக்கூடிய தன்மை அரைத்தல் மற்றும் மெருகூட்டலுக்கு பெரும் சவால்களை முன்வைக்கிறது.

முன்னணி உலகளாவிய உற்பத்தியாளர்கள் 6-அங்குலத்திலிருந்து 8-அங்குல வேஃபர்களுக்கு மாறும்போது, ​​செயலாக்கத்தின் போது விரிசல் மற்றும் வேஃபர் சேதம் போன்ற சிக்கல்கள் மிகவும் முக்கியத்துவம் வாய்ந்ததாகி, மகசூலை கணிசமாக பாதிக்கின்றன. 8-அங்குல SiC அடி மூலக்கூறுகளின் தொழில்நுட்ப சவால்களை எதிர்கொள்வது இப்போது தொழில்துறையின் முன்னேற்றத்திற்கான ஒரு முக்கிய அளவுகோலாகும்.

8 அங்குல சகாப்தத்தில், SiC வேஃபர் செயலாக்கம் பல சவால்களை எதிர்கொள்கிறது:

ஒரு தொகுதிக்கு சிப் வெளியீட்டை அதிகரிக்கவும், விளிம்பு இழப்பைக் குறைக்கவும், உற்பத்தி செலவுகளைக் குறைக்கவும் வேஃபர் அளவிடுதல் அவசியம் - குறிப்பாக மின்சார வாகன பயன்பாடுகளில் அதிகரித்து வரும் தேவையைக் கருத்தில் கொண்டு.

8-அங்குல SiC ஒற்றை படிகங்களின் வளர்ச்சி முதிர்ச்சியடைந்திருந்தாலும், அரைத்தல் மற்றும் மெருகூட்டல் போன்ற பின்-முனை செயல்முறைகள் இன்னும் தடைகளை எதிர்கொள்கின்றன, இதன் விளைவாக குறைந்த மகசூல் (40-50% மட்டுமே) ஏற்படுகிறது.

பெரிய செதில்கள் மிகவும் சிக்கலான அழுத்த விநியோகங்களை அனுபவிக்கின்றன, இது மெருகூட்டல் அழுத்தத்தையும் மகசூல் நிலைத்தன்மையையும் நிர்வகிப்பதில் சிரமத்தை அதிகரிக்கிறது.

8 அங்குல வேஃபர்களின் தடிமன் 6 அங்குல வேஃபர்களை நெருங்கினாலும், அழுத்தம் மற்றும் சிதைவு காரணமாக கையாளும் போது அவை சேதமடையும் வாய்ப்புகள் அதிகம்.

வெட்டு தொடர்பான அழுத்தம், சிதைவு மற்றும் விரிசல் ஆகியவற்றைக் குறைக்க, லேசர் வெட்டுதல் அதிகளவில் பயன்படுத்தப்படுகிறது. இருப்பினும்:

நீண்ட அலைநீள லேசர்கள் வெப்ப சேதத்தை ஏற்படுத்துகின்றன.

குறுகிய அலைநீள லேசர்கள் கனமான குப்பைகளை உருவாக்கி சேத அடுக்கை ஆழமாக்குகின்றன, இதனால் மெருகூட்டல் சிக்கலான தன்மை அதிகரிக்கிறது.

SiC-க்கான இயந்திர பாலிஷிங் பணிப்பாய்வு

பொதுவான செயல்முறை ஓட்டத்தில் பின்வருவன அடங்கும்:

நோக்குநிலை வெட்டுதல்

கரடுமுரடான அரைத்தல்

நன்றாக அரைத்தல்

இயந்திர மெருகூட்டல்

இறுதிப் படியாக கெமிக்கல் மெக்கானிக்கல் பாலிஷிங் (CMP)

CMP முறையின் தேர்வு, செயல்முறை வழி வடிவமைப்பு மற்றும் அளவுருக்களின் தேர்வுமுறை ஆகியவை மிக முக்கியமானவை. குறைக்கடத்தி உற்பத்தியில், உயர்தர எபிடாக்சியல் வளர்ச்சிக்கு அவசியமான மிக மென்மையான, குறைபாடு இல்லாத மற்றும் சேதமில்லாத மேற்பரப்புகளைக் கொண்ட SiC செதில்களை உற்பத்தி செய்வதற்கான தீர்மானிக்கும் படியாக CMP உள்ளது.

(அ) ​​சிலுவையிலிருந்து SiC இங்காட்டை அகற்றவும்;

(ஆ) வெளிப்புற விட்டம் அரைப்பதைப் பயன்படுத்தி ஆரம்ப வடிவத்தைச் செய்யுங்கள்;

(c) சீரமைப்பு பிளாட்கள் அல்லது நோட்சுகளைப் பயன்படுத்தி படிக நோக்குநிலையைத் தீர்மானிக்கவும்;

(ஈ) பல கம்பி அறுக்கும் முறையைப் பயன்படுத்தி இங்காட்டை மெல்லிய செதில்களாக வெட்டவும்;

(இ) அரைத்தல் மற்றும் மெருகூட்டல் படிகள் மூலம் கண்ணாடி போன்ற மேற்பரப்பு மென்மையை அடையுங்கள்.

செயலாக்கப் படிகளின் வரிசையை முடித்த பிறகு, SiC வேஃபரின் வெளிப்புற விளிம்பு பெரும்பாலும் கூர்மையாகிறது, இது கையாளுதல் அல்லது பயன்பாட்டின் போது சிப்பிங் அபாயத்தை அதிகரிக்கிறது. இத்தகைய உடையக்கூடிய தன்மையைத் தவிர்க்க, விளிம்பு அரைத்தல் தேவைப்படுகிறது.

பாரம்பரிய ஸ்லைசிங் செயல்முறைகளுக்கு கூடுதலாக, SiC செதில்களைத் தயாரிப்பதற்கான ஒரு புதுமையான முறை பிணைப்பு தொழில்நுட்பத்தை உள்ளடக்கியது. இந்த அணுகுமுறை ஒரு மெல்லிய SiC ஒற்றை-படிக அடுக்கை ஒரு பன்முகத்தன்மை கொண்ட அடி மூலக்கூறுடன் (துணை அடி மூலக்கூறு) பிணைப்பதன் மூலம் செதில் உற்பத்தியை செயல்படுத்துகிறது.

படம் 3 செயல்முறை ஓட்டத்தை விளக்குகிறது:

முதலில், ஹைட்ரஜன் அயன் பொருத்துதல் அல்லது இதே போன்ற நுட்பங்கள் மூலம் SiC ஒற்றைப் படிகத்தின் மேற்பரப்பில் ஒரு குறிப்பிட்ட ஆழத்தில் ஒரு டிலாமினேஷன் அடுக்கு உருவாகிறது. பதப்படுத்தப்பட்ட SiC ஒற்றைப் படிகம் பின்னர் ஒரு தட்டையான துணை அடி மூலக்கூறுடன் பிணைக்கப்பட்டு அழுத்தம் மற்றும் வெப்பத்திற்கு உட்படுத்தப்படுகிறது. இது SiC ஒற்றை-படிக அடுக்கை துணை அடி மூலக்கூறுக்கு வெற்றிகரமாக மாற்றவும் பிரிக்கவும் அனுமதிக்கிறது.

பிரிக்கப்பட்ட SiC அடுக்கு தேவையான தட்டையான தன்மையை அடைய மேற்பரப்பு சிகிச்சைக்கு உட்படுகிறது மற்றும் அடுத்தடுத்த பிணைப்பு செயல்முறைகளில் மீண்டும் பயன்படுத்தப்படலாம். SiC படிகங்களை பாரம்பரியமாக வெட்டுவதோடு ஒப்பிடும்போது, ​​இந்த நுட்பம் விலையுயர்ந்த பொருட்களுக்கான தேவையைக் குறைக்கிறது. தொழில்நுட்ப சவால்கள் இருந்தாலும், குறைந்த விலை வேஃபர் உற்பத்தியை செயல்படுத்த ஆராய்ச்சி மற்றும் மேம்பாடு தீவிரமாக முன்னேறி வருகின்றன.

அறை வெப்பநிலையில் எதிர்வினைகளுக்கு எதிர்ப்புத் திறன் கொண்ட SiC-யின் அதிக கடினத்தன்மை மற்றும் வேதியியல் நிலைத்தன்மையைக் கருத்தில் கொண்டு, நுண்ணிய அரைக்கும் குழிகளை அகற்றவும், மேற்பரப்பு சேதத்தைக் குறைக்கவும், கீறல்கள், குழிகள் மற்றும் ஆரஞ்சு தோல் குறைபாடுகளை நீக்கவும், மேற்பரப்பு கடினத்தன்மையைக் குறைக்கவும், தட்டையான தன்மையை மேம்படுத்தவும், மேற்பரப்பு தரத்தை மேம்படுத்தவும் இயந்திர மெருகூட்டல் தேவைப்படுகிறது.

உயர்தர பளபளப்பான மேற்பரப்பைப் பெற, இது அவசியம்:

சிராய்ப்பு வகைகளை சரிசெய்யவும்,

துகள் அளவைக் குறைத்தல்,

செயல்முறை அளவுருக்களை மேம்படுத்தவும்,

போதுமான கடினத்தன்மை கொண்ட பாலிஷ் பொருட்கள் மற்றும் பட்டைகளைத் தேர்ந்தெடுக்கவும்.

படம் 7, 1 μm சிராய்ப்புப் பொருட்களைக் கொண்ட இரட்டைப் பக்க மெருகூட்டல் 10 μm க்குள் தட்டையான தன்மை மற்றும் தடிமன் மாறுபாட்டைக் கட்டுப்படுத்தலாம், மேலும் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மையை சுமார் 0.25 nm ஆகக் குறைக்கலாம் என்பதைக் காட்டுகிறது.

3.2 வேதியியல் இயந்திர பாலிஷிங் (CMP)

வேதியியல் இயந்திர பாலிஷிங் (CMP) என்பது மிக நுண்ணிய துகள் சிராய்ப்பு மற்றும் வேதியியல் பொறிப்பு ஆகியவற்றை இணைத்து, பதப்படுத்தப்படும் பொருளின் மீது மென்மையான, சமதள மேற்பரப்பை உருவாக்குகிறது. அடிப்படைக் கொள்கை:

மெருகூட்டல் குழம்புக்கும் வேஃபர் மேற்பரப்புக்கும் இடையில் ஒரு வேதியியல் எதிர்வினை ஏற்பட்டு, மென்மையான அடுக்கை உருவாக்குகிறது.

சிராய்ப்புத் துகள்களுக்கும் மென்மையான அடுக்குக்கும் இடையிலான உராய்வு பொருளை நீக்குகிறது.

CMP நன்மைகள்:

முற்றிலும் இயந்திர அல்லது வேதியியல் மெருகூட்டலின் குறைபாடுகளை சமாளிக்கிறது,

உலகளாவிய மற்றும் உள்ளூர் திட்டமயமாக்கலை அடைகிறது,

அதிக தட்டையான தன்மை மற்றும் குறைந்த கடினத்தன்மை கொண்ட மேற்பரப்புகளை உருவாக்குகிறது,

மேற்பரப்பு அல்லது நிலத்தடி சேதத்தை ஏற்படுத்தாது.

விரிவாக:

அழுத்தத்தின் கீழ் பாலிஷ் பேடைப் பொறுத்து வேஃபர் நகரும்.

குழம்பில் உள்ள நானோமீட்டர் அளவிலான உராய்வுகள் (எ.கா., SiO₂) வெட்டுதல், Si–C கோவலன்ட் பிணைப்புகளை பலவீனப்படுத்துதல் மற்றும் பொருள் நீக்கத்தை மேம்படுத்துதல் ஆகியவற்றில் பங்கேற்கின்றன.

CMP நுட்பங்களின் வகைகள்:

இலவச சிராய்ப்பு மெருகூட்டல்: சிராய்ப்புகள் (எ.கா., SiO₂) குழம்பில் தொங்கவிடப்படுகின்றன. பொருள் அகற்றுதல் மூன்று-உடல் சிராய்ப்பு (வேஃபர்–பேட்–சிராய்ப்பு) மூலம் நிகழ்கிறது. சீரான தன்மையை மேம்படுத்த சிராய்ப்பு அளவு (பொதுவாக 60–200 nm), pH மற்றும் வெப்பநிலையை துல்லியமாக கட்டுப்படுத்த வேண்டும்.

நிலையான சிராய்ப்பு மெருகூட்டல்: அதிக துல்லியமான செயலாக்கத்திற்கு ஏற்றவாறு, ஒட்டும் தன்மையைத் தடுக்க, பாலிஷ் பேடில் சிராய்ப்புகள் பதிக்கப்பட்டுள்ளன.

பாலிஷ் செய்த பிறகு சுத்தம் செய்தல்:

பளபளப்பான செதில்கள் இதற்கு உட்படுகின்றன:

வேதியியல் சுத்தம் செய்தல் (DI நீர் மற்றும் குழம்பு எச்சங்களை அகற்றுதல் உட்பட),

DI தண்ணீரில் கழுவுதல், மற்றும்

சூடான நைட்ரஜன் உலர்த்துதல்

மேற்பரப்பு மாசுபாடுகளைக் குறைக்க.

மேற்பரப்பு தரம் & செயல்திறன்

மேற்பரப்பு கடினத்தன்மையை Ra < 0.3 nm ஆகக் குறைக்கலாம், இது குறைக்கடத்தி எபிடாக்ஸி தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்கிறது.

உலகளாவிய பிளானரைசேஷன்: வேதியியல் மென்மையாக்கல் மற்றும் இயந்திர நீக்கம் ஆகியவற்றின் கலவையானது கீறல்கள் மற்றும் சீரற்ற செதுக்கலைக் குறைக்கிறது, தூய இயந்திர அல்லது வேதியியல் முறைகளை விட சிறப்பாக செயல்படுகிறது.

அதிக செயல்திறன்: 200 nm/h க்கும் அதிகமான பொருள் அகற்றும் விகிதங்களைக் கொண்ட SiC போன்ற கடினமான மற்றும் உடையக்கூடிய பொருட்களுக்கு ஏற்றது.

பிற வளர்ந்து வரும் மெருகூட்டல் நுட்பங்கள்

CMPக்கு கூடுதலாக, மாற்று முறைகள் முன்மொழியப்பட்டுள்ளன, அவற்றுள்:

மின்வேதியியல் மெருகூட்டல், வினையூக்கி உதவியுடன் மெருகூட்டல் அல்லது பொறித்தல், மற்றும்

ட்ரிபோகெமிக்கல் பாலிஷ்.

இருப்பினும், இந்த முறைகள் இன்னும் ஆராய்ச்சி நிலையில் உள்ளன, மேலும் SiC இன் சவாலான பொருள் பண்புகள் காரணமாக மெதுவாக வளர்ந்துள்ளன.

இறுதியில், SiC செயலாக்கம் என்பது மேற்பரப்பு தரத்தை மேம்படுத்துவதற்காக வார்பேஜ் மற்றும் கடினத்தன்மையைக் குறைப்பதற்கான படிப்படியான செயல்முறையாகும், இங்கு ஒவ்வொரு கட்டத்திலும் தட்டையான தன்மை மற்றும் கடினத்தன்மை கட்டுப்பாடு மிக முக்கியமானது.

செயலாக்க தொழில்நுட்பம்

வேஃபர் அரைக்கும் கட்டத்தில், வெவ்வேறு துகள் அளவுகளைக் கொண்ட வைர குழம்பு, வேஃபரை தேவையான தட்டையான தன்மை மற்றும் மேற்பரப்பு கடினத்தன்மைக்கு அரைக்கப் பயன்படுகிறது. இதைத் தொடர்ந்து மெருகூட்டல் செய்யப்படுகிறது, சேதமில்லாத மெருகூட்டப்பட்ட சிலிக்கான் கார்பைடு (SiC) செதில்களை உருவாக்க இயந்திர மற்றும் வேதியியல் மெக்கானிக்கல் மெருகூட்டல் (CMP) நுட்பங்களைப் பயன்படுத்துகிறது.

மெருகூட்டலுக்குப் பிறகு, அனைத்து தொழில்நுட்ப அளவுருக்களும் தேவையான தரநிலைகளைப் பூர்த்தி செய்வதை உறுதிசெய்ய, SiC வேஃபர்கள் ஆப்டிகல் மைக்ரோஸ்கோப்கள் மற்றும் எக்ஸ்-ரே டிஃப்ராக்டோமீட்டர்கள் போன்ற கருவிகளைப் பயன்படுத்தி கடுமையான தர ஆய்வுக்கு உட்படுத்தப்படுகின்றன. இறுதியாக, மெருகூட்டப்பட்ட வேஃபர்கள் சிறப்பு துப்புரவு முகவர்கள் மற்றும் அல்ட்ராப்யூர் தண்ணீரைப் பயன்படுத்தி மேற்பரப்பு மாசுபாடுகளை அகற்ற சுத்தம் செய்யப்படுகின்றன. பின்னர் அவை அல்ட்ரா-ஹை ப்யூரிட்டி நைட்ரஜன் வாயு மற்றும் ஸ்பின் ட்ரையர்களைப் பயன்படுத்தி உலர்த்தப்படுகின்றன, இதனால் முழு உற்பத்தி செயல்முறையும் நிறைவு செய்யப்படுகிறது.

பல வருட முயற்சிக்குப் பிறகு, சீனாவிற்குள் SiC ஒற்றை படிக செயலாக்கத்தில் குறிப்பிடத்தக்க முன்னேற்றம் ஏற்பட்டுள்ளது. உள்நாட்டில், 100 மிமீ டோப் செய்யப்பட்ட அரை-இன்சுலேடிங் 4H-SiC ஒற்றை படிகங்கள் வெற்றிகரமாக உருவாக்கப்பட்டுள்ளன, மேலும் n-வகை 4H-SiC மற்றும் 6H-SiC ஒற்றை படிகங்களை இப்போது தொகுதிகளாக உற்பத்தி செய்யலாம். TankeBlue மற்றும் TYST போன்ற நிறுவனங்கள் ஏற்கனவே 150 மிமீ SiC ஒற்றை படிகங்களை உருவாக்கியுள்ளன.

SiC வேஃபர் செயலாக்க தொழில்நுட்பத்தைப் பொறுத்தவரை, உள்நாட்டு நிறுவனங்கள் படிகங்களை வெட்டுதல், அரைத்தல் மற்றும் மெருகூட்டுவதற்கான செயல்முறை நிலைமைகள் மற்றும் வழிகளை முதற்கட்டமாக ஆராய்ந்துள்ளன. அவை சாதன உற்பத்திக்கான தேவைகளை அடிப்படையில் பூர்த்தி செய்யும் மாதிரிகளை உற்பத்தி செய்யும் திறன் கொண்டவை. இருப்பினும், சர்வதேச தரங்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​உள்நாட்டு வேஃபர்களின் மேற்பரப்பு செயலாக்க தரம் இன்னும் கணிசமாக பின்தங்கியுள்ளது. பல சிக்கல்கள் உள்ளன:

சர்வதேச SiC கோட்பாடுகள் மற்றும் செயலாக்க தொழில்நுட்பங்கள் இறுக்கமாகப் பாதுகாக்கப்படுகின்றன மற்றும் எளிதில் அணுக முடியாதவை.

செயல்முறை மேம்பாடு மற்றும் உகப்பாக்கத்திற்கான தத்துவார்த்த ஆராய்ச்சி மற்றும் ஆதரவு பற்றாக்குறை உள்ளது.

வெளிநாட்டு உபகரணங்கள் மற்றும் கூறுகளை இறக்குமதி செய்வதற்கான செலவு அதிகம்.

சர்வதேச மட்டங்களுடன் ஒப்பிடும்போது, ​​உபகரண வடிவமைப்பு, செயலாக்க துல்லியம் மற்றும் பொருட்கள் குறித்த உள்நாட்டு ஆராய்ச்சி இன்னும் குறிப்பிடத்தக்க இடைவெளிகளைக் காட்டுகிறது.

தற்போது, ​​சீனாவில் பயன்படுத்தப்படும் பெரும்பாலான உயர் துல்லிய கருவிகள் இறக்குமதி செய்யப்படுகின்றன. சோதனை உபகரணங்கள் மற்றும் வழிமுறைகளுக்கு மேலும் முன்னேற்றம் தேவைப்படுகிறது.

மூன்றாம் தலைமுறை குறைக்கடத்திகளின் தொடர்ச்சியான வளர்ச்சியுடன், SiC ஒற்றை படிக அடி மூலக்கூறுகளின் விட்டம் சீராக அதிகரித்து வருகிறது, மேற்பரப்பு செயலாக்க தரத்திற்கான அதிக தேவைகளுடன். SiC ஒற்றை படிக வளர்ச்சிக்குப் பிறகு வேஃபர் செயலாக்க தொழில்நுட்பம் மிகவும் தொழில்நுட்ப ரீதியாக சவாலான படிகளில் ஒன்றாக மாறியுள்ளது.

செயலாக்கத்தில் தற்போதுள்ள சவால்களை எதிர்கொள்ள, வெட்டுதல், அரைத்தல் மற்றும் மெருகூட்டல் ஆகியவற்றில் உள்ள வழிமுறைகளை மேலும் ஆய்வு செய்வதும், SiC வேஃபர் உற்பத்திக்கான பொருத்தமான செயல்முறை முறைகள் மற்றும் வழிகளை ஆராய்வதும் அவசியம். அதே நேரத்தில், மேம்பட்ட சர்வதேச செயலாக்க தொழில்நுட்பங்களிலிருந்து கற்றுக்கொள்வதும், உயர்தர அடி மூலக்கூறுகளை உற்பத்தி செய்ய அதிநவீன அதி-துல்லிய இயந்திர நுட்பங்கள் மற்றும் உபகரணங்களைப் பின்பற்றுவதும் அவசியம்.

வேஃபர் அளவு அதிகரிக்கும் போது, ​​படிக வளர்ச்சி மற்றும் செயலாக்கத்தின் சிரமமும் அதிகரிக்கிறது. இருப்பினும், கீழ்நிலை சாதனங்களின் உற்பத்தி திறன் கணிசமாக மேம்படுகிறது, மேலும் அலகு செலவும் குறைகிறது. தற்போது, ​​உலகளவில் முக்கிய SiC வேஃபர் சப்ளையர்கள் 4 அங்குலங்கள் முதல் 6 அங்குல விட்டம் கொண்ட தயாரிப்புகளை வழங்குகிறார்கள். க்ரீ மற்றும் II-VI போன்ற முன்னணி நிறுவனங்கள் ஏற்கனவே 8 அங்குல SiC வேஃபர் உற்பத்தி வரிசைகளை உருவாக்க திட்டமிடத் தொடங்கியுள்ளன.