SiC වේෆර් සැකසුම් තාක්ෂණයේ වත්මන් තත්ත්වය සහ ප්‍රවණතා

තුන්වන පරම්පරාවේ අර්ධ සන්නායක උපස්ථර ද්‍රව්‍යයක් ලෙස,සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC)අධි-සංඛ්‍යාත සහ අධි බලැති ඉලෙක්ට්‍රොනික උපාංග නිෂ්පාදනය කිරීමේදී තනි ස්ඵටිකයට පුළුල් යෙදුම් අපේක්ෂාවන් ඇත. උසස් තත්ත්වයේ උපස්ථර ද්‍රව්‍ය නිෂ්පාදනය කිරීමේදී SiC සැකසුම් තාක්ෂණය තීරණාත්මක කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. මෙම ලිපියෙන් චීනයේ සහ විදේශයන්හි SiC සැකසුම් තාක්ෂණයන් පිළිබඳ වත්මන් පර්යේෂණ තත්ත්වය හඳුන්වා දෙයි, කැපීම, ඇඹරීම සහ ඔප දැමීමේ ක්‍රියාවලීන්හි යාන්ත්‍රණයන් විශ්ලේෂණය කිරීම සහ සංසන්දනය කිරීම මෙන්ම වේෆර් පැතලි බව සහ මතුපිට රළුබවෙහි ප්‍රවණතා ද හඳුන්වා දෙයි. එය SiC වේෆර් සැකසීමේ පවතින අභියෝග ද පෙන්වා දෙන අතර අනාගත සංවර්ධන දිශාවන් සාකච්ඡා කරයි.

සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC)වේෆර් යනු තුන්වන පරම්පරාවේ අර්ධ සන්නායක උපාංග සඳහා තීරණාත්මක පදනම් ද්‍රව්‍ය වන අතර ක්ෂුද්‍ර ඉලෙක්ට්‍රොනික විද්‍යාව, බල ඉලෙක්ට්‍රොනික උපකරණ සහ අර්ධ සන්නායක ආලෝකකරණය වැනි ක්ෂේත්‍රවල සැලකිය යුතු වැදගත්කමක් සහ වෙළඳපල විභවයක් දරයි. හි අතිශය ඉහළ දෘඪතාව සහ රසායනික ස්ථායිතාව හේතුවෙන්SiC තනි ස්ඵටික, සාම්ප්‍රදායික අර්ධ සන්නායක සැකසුම් ක්‍රම ඒවායේ යන්ත්‍රෝපකරණ සඳහා සම්පූර්ණයෙන්ම සුදුසු නොවේ. බොහෝ ජාත්‍යන්තර සමාගම් SiC තනි ස්ඵටිකවල තාක්ෂණික වශයෙන් ඉල්ලුමක් ඇති සැකසුම් පිළිබඳව පුළුල් පර්යේෂණ සිදු කර ඇතත්, අදාළ තාක්ෂණයන් දැඩි ලෙස රහසිගතව තබා ඇත.

මෑත වසරවලදී, චීනය SiC තනි ස්ඵටික ද්‍රව්‍ය සහ උපාංග සංවර්ධනය සඳහා වැඩි උත්සාහයක් ගෙන ඇත. කෙසේ වෙතත්, රට තුළ SiC උපාංග තාක්ෂණයේ දියුණුව වර්තමානයේ සැකසුම් තාක්ෂණයන්හි සහ වේෆර් ගුණාත්මක භාවයේ සීමාවන් මගින් සීමා කර ඇත. එබැවින්, SiC තනි ස්ඵටික උපස්ථරවල ගුණාත්මකභාවය වැඩි දියුණු කිරීම සහ ඒවායේ ප්‍රායෝගික යෙදුම සහ මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනය සාක්ෂාත් කර ගැනීම සඳහා SiC සැකසුම් හැකියාවන් වැඩිදියුණු කිරීම චීනයට අත්‍යවශ්‍ය වේ.

ප්‍රධාන සැකසුම් පියවර අතරට: කැපීම → රළු ඇඹරීම → සියුම් ඇඹරීම → රළු ඔප දැමීම (යාන්ත්‍රික ඔප දැමීම) → සියුම් ඔප දැමීම (රසායනික යාන්ත්‍රික ඔප දැමීම, CMP) → පරීක්ෂාව.

SiC තනි ස්ඵටික කැපීම

සැකසීමේදීSiC තනි ස්ඵටික, කැපීම පළමු හා ඉතා තීරණාත්මක පියවරයි. කැපුම් ක්‍රියාවලියේ ප්‍රතිඵලයක් ලෙස වේෆරයේ දුන්න, වෝර්ප් සහ සම්පූර්ණ ඝණකම විචලනය (TTV) පසුකාලීන ඇඹරුම් සහ ඔප දැමීමේ මෙහෙයුම්වල ගුණාත්මකභාවය සහ කාර්යක්ෂමතාව තීරණය කරයි.

කැපුම් මෙවලම් හැඩය අනුව දියමන්ති අභ්‍යන්තර විෂ්කම්භය (ID) කියත්, පිටත විෂ්කම්භය (OD) කියත්, බෑන්ඩ් කියත් සහ වයර් කියත් ලෙස වර්ග කළ හැකිය. වයර් කියත්, ඒවායේ චලන වර්ගය අනුව ප්‍රත්‍යාවර්ත සහ ලූප් (නිමක් නැති) වයර් පද්ධති ලෙස වර්ග කළ හැකිය. උල්ෙල්ඛයේ කැපුම් යාන්ත්‍රණය මත පදනම්ව, වයර් කියත් පෙති කැපීමේ ශිල්පීය ක්‍රම වර්ග දෙකකට බෙදිය හැකිය: නිදහස් උල්ෙල්ඛ වයර් කියත් සහ ස්ථාවර උල්ෙල්ඛ දියමන්ති වයර් කියත්.

1.1 සාම්ප්‍රදායික කැපුම් ක්‍රම

පිටත විෂ්කම්භය (OD) කියත් වල කැපුම් ගැඹුර තලයේ විෂ්කම්භය අනුව සීමා වේ. කැපීමේ ක්‍රියාවලියේදී, තලය කම්පනයට හා අපගමනයට ගොදුරු වන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ඉහළ ශබ්ද මට්ටම් සහ දුර්වල දෘඩතාව ඇති වේ. අභ්‍යන්තර විෂ්කම්භය (ID) කියත් කැපුම් දාරය ලෙස තලයේ අභ්‍යන්තර වට ප්‍රමාණයේ දියමන්ති උල්ෙල්ඛ භාවිතා කරයි. මෙම තල 0.2 mm තරම් තුනී විය හැකිය. පෙති කැපීමේදී, ID තලය අධික වේගයෙන් භ්‍රමණය වන අතර කැපීමට නියමිත ද්‍රව්‍යය තලයේ මධ්‍යයට සාපේක්ෂව රේඩියල් ලෙස චලනය වන අතර, මෙම සාපේක්ෂ චලිතය හරහා පෙති කැපීම සාක්ෂාත් කර ගනී.

දියමන්ති පටි කියත් සඳහා නිතර නැවතුම් සහ ආපසු හැරවීම් අවශ්‍ය වන අතර, කැපුම් වේගය ඉතා අඩුය - සාමාන්‍යයෙන් 2 m/s නොඉක්මවිය යුතුය. ඒවා සැලකිය යුතු යාන්ත්‍රික ඇඳුම් සහ ඉහළ නඩත්තු වියදම් වලින් ද පීඩා විඳිති. කියත් තලයේ පළල නිසා, කැපුම් අරය ඉතා කුඩා විය නොහැකි අතර, බහු-පෙති කැපීම කළ නොහැක. මෙම සාම්ප්‍රදායික කියත් මෙවලම් පාදයේ දෘඩතාවයෙන් සීමා වී ඇති අතර වක්‍ර කැපුම් සිදු කළ නොහැක හෝ සීමිත හැරවුම් අරයක් ඇත. ඒවාට සෘජු කැපීම් පමණක් කළ හැකිය, පළල් කර්ෆ් නිපදවයි, අඩු අස්වැන්න අනුපාතයක් ඇති අතර එබැවින් කැපීම සඳහා නුසුදුසු වේ.SiC ස්ඵටික.

1.2 නොමිලේ උල්ෙල්ඛ වයර් කියත් බහු-වයර් කැපීම

නිදහස් උල්ෙල්ඛ වයර් කියත් පෙති කැපීමේ තාක්ෂණය, ද්‍රව්‍ය ඉවත් කිරීමට හැකියාව ලබා දෙමින්, කර්ෆ් තුළට පොහොර ද්‍රව්‍ය රැගෙන යාම සඳහා වයරයේ වේගවත් චලනය භාවිතා කරයි. එය ප්‍රධාන වශයෙන් ප්‍රත්‍යාවර්ත ව්‍යුහයක් භාවිතා කරන අතර වර්තමානයේ තනි-ස්ඵටික සිලිකන් කාර්යක්ෂම බහු-වේෆර් කැපීම සඳහා පරිණත සහ බහුලව භාවිතා වන ක්‍රමයකි. කෙසේ වෙතත්, SiC කැපීමේදී එහි යෙදුම අඩුවෙන් අධ්‍යයනය කර ඇත.

නිදහස් උල්ෙල්ඛ වයර් කියත් මඟින් 300 μm ට අඩු ඝණකම සහිත වේෆර් සැකසිය හැක. ඒවා අඩු කැපුම් අලාභයක් ලබා දෙයි, කලාතුරකින් චිපින් ඇති කරයි, සහ සාපේක්ෂව හොඳ මතුපිට ගුණාත්මක භාවයක් ඇති කරයි. කෙසේ වෙතත්, උල්ෙල්ඛවල පෙරළීම සහ ඉන්ඩෙන්ටේෂන් මත පදනම් වූ ද්‍රව්‍ය ඉවත් කිරීමේ යාන්ත්‍රණය හේතුවෙන් - වේෆර් මතුපිට සැලකිය යුතු අවශේෂ ආතතිය, ක්ෂුද්‍ර ඉරිතැලීම් සහ ගැඹුරු හානි ස්ථර වර්ධනය වීමට නැඹුරු වේ. මෙය වේෆර් විකෘති වීමට හේතු වන අතර, මතුපිට පැතිකඩ නිරවද්‍යතාවය පාලනය කිරීම දුෂ්කර කරයි, සහ පසුකාලීන සැකසුම් පියවරයන්හි බර වැඩි කරයි.

කැපීමේ කාර්ය සාධනයට පොහොර යෙදීම බෙහෙවින් බලපායි; උල්ෙල්ඛ ද්‍රව්‍යවල තියුණු බව සහ පොහොර සාන්ද්‍රණය පවත්වා ගැනීම අවශ්‍ය වේ. පොහොර සැකසීම සහ ප්‍රතිචක්‍රීකරණය මිල අධිකය. විශාල ප්‍රමාණයේ ඉන්ගෝට් කපන විට, උල්ෙල්ඛ ද්‍රව්‍ය ගැඹුරු සහ දිගු කර්ෆ් වලට විනිවිද යාමට අපහසු වේ. එකම උල්ෙල්ඛ ධාන්‍ය ප්‍රමාණය යටතේ, කර්ෆ් අලාභය ස්ථාවර උල්ෙල්ඛ වයර් කියත් වලට වඩා වැඩිය.

1.3 ස්ථාවර උල්ෙල්ඛ දියමන්ති වයර් කියත් බහු-වයර් කැපීම

ස්ථාවර උල්ෙල්ඛ දියමන්ති වයර් කියත් සාමාන්‍යයෙන් සාදනු ලබන්නේ විද්‍යුත් ආලේපනය, සින්ටර් කිරීම හෝ දුම්මල බන්ධන ක්‍රම හරහා වානේ කම්බි උපස්ථරයක් මත දියමන්ති අංශු කාවැද්දීමෙනි. විද්‍යුත් ආලේපනය කරන ලද දියමන්ති වයර් කියත් පටු කර්ෆ්, වඩා හොඳ පෙති ගුණාත්මකභාවය, ඉහළ කාර්යක්ෂමතාව, අඩු දූෂණය සහ ඉහළ දෘඪතාව සහිත ද්‍රව්‍ය කැපීමේ හැකියාව වැනි වාසි ලබා දෙයි.

SiC කැපීම සඳහා වර්තමානයේ බහුලව භාවිතා වන ක්‍රමය වන්නේ ප්‍රතිවර්ත විද්‍යුත් ආලේපිත දියමන්ති වයර් කියතයි. රූපය 1 (මෙහි පෙන්වා නැත) මෙම තාක්ෂණය භාවිතයෙන් කැපූ SiC වේෆර්වල මතුපිට සමතලා බව නිරූපණය කරයි. කැපීම ඉදිරියට යන විට, වේෆර් යුධ පිටුව වැඩි වේ. මෙයට හේතුව වයරය පහළට ගමන් කරන විට වයරය සහ ද්‍රව්‍ය අතර සම්බන්ධතා ප්‍රදේශය වැඩි වන අතර එමඟින් ප්‍රතිරෝධය සහ වයර් කම්පනය වැඩි වේ. වයරය වේෆරයේ උපරිම විෂ්කම්භයට ළඟා වන විට, කම්පනය එහි උච්චතම අවස්ථාව වන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස උපරිම යුධ පිටුවක් ඇති වේ.

කැපීමේ පසුකාලීන අවස්ථා වලදී, වයරය ත්වරණය, ස්ථායී වේග චලනය, මන්දගාමී වීම, නැවැත්වීම සහ ආපසු හැරවීම හේතුවෙන්, සිසිලනකාරකය සමඟ සුන්බුන් ඉවත් කිරීමේ දුෂ්කරතා සමඟ, වේෆරයේ මතුපිට ගුණාත්මකභාවය පිරිහෙයි. වයර් ආපසු හැරවීම සහ වේග උච්චාවචනයන් මෙන්ම වයරයේ ඇති විශාල දියමන්ති අංශු මතුපිට සීරීම් සඳහා ප්‍රධාන හේතු වේ.

1.4 සීතල වෙන් කිරීමේ තාක්ෂණය

SiC තනි ස්ඵටික සීතලෙන් වෙන් කිරීම තුන්වන පරම්පරාවේ අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍ය සැකසුම් ක්ෂේත්‍රයේ නව්‍ය ක්‍රියාවලියකි. මෑත වසරවලදී, අස්වැන්න වැඩි දියුණු කිරීමේ සහ ද්‍රව්‍යමය අලාභය අඩු කිරීමේ එහි කැපී පෙනෙන වාසි හේතුවෙන් එය සැලකිය යුතු අවධානයක් දිනාගෙන ඇත. තාක්ෂණය අංශ තුනකින් විශ්ලේෂණය කළ හැකිය: ක්‍රියාකාරී මූලධර්මය, ක්‍රියාවලි ප්‍රවාහය සහ මූලික වාසි.

ස්ඵටික දිශානතිය තීරණය කිරීම සහ පිටත විෂ්කම්භය ඇඹරීම: සැකසීමට පෙර, SiC ඉන්ගෝට් වල ස්ඵටික දිශානතිය තීරණය කළ යුතුය. ඉන්පසු ඉන්ගෝට් පිටත විෂ්කම්භය ඇඹරීම හරහා සිලින්ඩරාකාර ව්‍යුහයකට (සාමාන්‍යයෙන් SiC පක් ලෙස හැඳින්වේ) හැඩගස්වනු ලැබේ. මෙම පියවර පසුකාලීන දිශානුගත කැපීම සහ පෙති කැපීම සඳහා අඩිතාලම දමයි.

බහු-වයර් කැපීම: මෙම ක්‍රමය සිලින්ඩරාකාර ඉන්ගෝට් කැපීම සඳහා කැපුම් වයර් සමඟ ඒකාබද්ධ උල්ෙල්ඛ අංශු භාවිතා කරයි. කෙසේ වෙතත්, එය සැලකිය යුතු කැපුම් අලාභයක් සහ මතුපිට අසමානතා ගැටළු වලින් පීඩා විඳිති.

ලේසර් කැපුම් තාක්ෂණය: ස්ඵටිකය තුළ නවීකරණය කරන ලද ස්ථරයක් සෑදීමට ලේසර් භාවිතා කරන අතර, එයින් තුනී පෙති වෙන් කළ හැකිය. මෙම ප්‍රවේශය ද්‍රව්‍ය අලාභය අඩු කරන අතර සැකසුම් කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කරයි, එය SiC වේෆර් කැපීම සඳහා පොරොන්දු වූ නව දිශාවක් බවට පත් කරයි.

කැපුම් ක්‍රියාවලි ප්‍රශස්තිකරණය

ස්ථාවර උල්ෙල්ඛ බහු-වයර් කැපීම: මෙය වර්තමානයේ ප්‍රධාන ධාරාවේ තාක්ෂණය වන අතර, SiC හි ඉහළ දෘඪතා ලක්ෂණ සඳහා හොඳින් ගැලපේ.

විදුලි විසර්ජන යන්ත්‍රෝපකරණ (EDM) සහ සීතල වෙන් කිරීමේ තාක්ෂණය: මෙම ක්‍රම මගින් නිශ්චිත අවශ්‍යතාවලට ගැලපෙන විවිධාංගීකරණය වූ විසඳුම් සපයයි.

ඔප දැමීමේ ක්‍රියාවලිය: ද්‍රව්‍ය ඉවත් කිරීමේ වේගය සහ මතුපිට හානිය සමතුලිත කිරීම අත්‍යවශ්‍ය වේ. මතුපිට ඒකාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා රසායනික යාන්ත්‍රික ඔප දැමීම (CMP) භාවිතා කරයි.

තත්‍ය කාලීන අධීක්ෂණය: මතුපිට රළුබව තත්‍ය කාලීනව නිරීක්ෂණය කිරීම සඳහා මාර්ගගත පරීක්ෂණ තාක්ෂණයන් හඳුන්වා දෙනු ලැබේ.

ලේසර් පෙති කැපීම: මෙම තාක්ෂණය මඟින් කැපුම් අලාභය අඩු කරන අතර සැකසුම් චක්‍ර කෙටි කරයි, නමුත් තාප බලපෑමට ලක් වූ කලාපය අභියෝගයක් ලෙස පවතී.

දෙමුහුන් සැකසුම් තාක්ෂණයන්: යාන්ත්‍රික හා රසායනික ක්‍රම ඒකාබද්ධ කිරීමෙන් සැකසුම් කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු වේ.

මෙම තාක්ෂණය දැනටමත් කාර්මික භාවිතයක් ලබා ඇත. උදාහරණයක් ලෙස, Infineon, SILTECTRA අත්පත් කර ගත් අතර දැන් අඟල් 8 වේෆර් මහා පරිමාණයෙන් නිෂ්පාදනය කිරීමට සහාය වන මූලික පේටන්ට් බලපත්‍ර දරයි. චීනයේ, Delong Laser වැනි සමාගම් අඟල් 6 වේෆර් සැකසුම් සඳහා ඉන්ගෝට් එකකට වේෆර් 30 ක නිමැවුම් කාර්යක්ෂමතාවයක් ලබා ගෙන ඇති අතර එය සාම්ප්‍රදායික ක්‍රමවලට වඩා 40% ක දියුණුවක් නියෝජනය කරයි.

දේශීය උපකරණ නිෂ්පාදනය වේගවත් වන විට, මෙම තාක්ෂණය SiC උපස්ථර සැකසීම සඳහා ප්‍රධාන ධාරාවේ විසඳුම බවට පත්වනු ඇතැයි අපේක්ෂා කෙරේ. අර්ධ සන්නායක ද්‍රව්‍යවල විෂ්කම්භය වැඩි වීමත් සමඟ සාම්ප්‍රදායික කැපුම් ක්‍රම යල් පැන ගොස් ඇත. වත්මන් විකල්ප අතර, ප්‍රතිවිකුණුම් දියමන්ති වයර් කියත් තාක්ෂණය වඩාත් පොරොන්දු වූ යෙදුම් අපේක්ෂාවන් පෙන්වයි. නැගී එන තාක්‍ෂණයක් ලෙස ලේසර් කැපීම සැලකිය යුතු වාසි ලබා දෙන අතර අනාගතයේදී ප්‍රාථමික කැපුම් ක්‍රමය බවට පත්වීමට අපේක්ෂා කෙරේ.

2,SiC තනි ස්ඵටික ඇඹරීම

තුන්වන පරම්පරාවේ අර්ධ සන්නායකවල නියෝජිතයෙකු ලෙස, සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC) එහි පුළුල් කලාප පරතරය, ඉහළ බිඳවැටීමේ විද්‍යුත් ක්ෂේත්‍රය, ඉහළ සන්තෘප්ත ඉලෙක්ට්‍රෝන ප්ලාවිත ප්‍රවේගය සහ විශිෂ්ට තාප සන්නායකතාවය හේතුවෙන් සැලකිය යුතු වාසි ලබා දෙයි. මෙම ගුණාංග SiC අධි වෝල්ටීයතා යෙදුම්වල (උදා: 1200V පරිසර) විශේෂයෙන් වාසිදායක කරයි. SiC උපස්ථර සඳහා සැකසුම් තාක්ෂණය උපාංග නිෂ්පාදනයේ මූලික අංගයකි. උපස්ථරයේ මතුපිට ගුණාත්මකභාවය සහ නිරවද්‍යතාවය එපිටැක්සියල් ස්ථරයේ ගුණාත්මක භාවයට සහ අවසාන උපාංගයේ ක්‍රියාකාරිත්වයට සෘජුවම බලපායි.

ඇඹරුම් ක්‍රියාවලියේ මූලික අරමුණ වන්නේ මතුපිට කියත් සලකුණු සහ පෙති කැපීමේදී ඇතිවන හානි ස්ථර ඉවත් කිරීම සහ කැපුම් ක්‍රියාවලිය මගින් ඇතිවන විරූපණය නිවැරදි කිරීමයි. SiC හි අතිශයින් ඉහළ දෘඪතාව සැලකිල්ලට ගෙන, ඇඹරීමට බෝරෝන් කාබයිඩ් හෝ දියමන්ති වැනි දෘඩ උල්ෙල්ඛ භාවිතා කිරීම අවශ්‍ය වේ. සාම්ප්‍රදායික ඇඹරීම සාමාන්‍යයෙන් රළු ඇඹරීම සහ සියුම් ඇඹරීම ලෙස බෙදා ඇත.

2.1 රළු සහ සියුම් ඇඹරීම

ඇඹරීම උල්ෙල්ඛ අංශු ප්‍රමාණය අනුව වර්ගීකරණය කළ හැකිය:

රළු ඇඹරීම: කැපීමේදී ඇතිවන කියත් සලකුණු සහ හානි ස්ථර ඉවත් කිරීමට, සැකසුම් කාර්යක්ෂමතාව වැඩි දියුණු කිරීමට ප්‍රධාන වශයෙන් විශාල උල්ෙල්ඛ භාවිතා කරයි.

සියුම් ඇඹරීම: රළු ඇඹරීමෙන් ඉතිරි වන හානි ස්ථරය ඉවත් කිරීමට, මතුපිට රළු බව අඩු කිරීමට සහ මතුපිට ගුණාත්මකභාවය වැඩි දියුණු කිරීමට සියුම් උල්ෙල්ඛ භාවිතා කරයි.

බොහෝ දේශීය SiC උපස්ථර නිෂ්පාදකයින් මහා පරිමාණ නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලීන් භාවිතා කරයි. පොදු ක්‍රමයක් වන්නේ වාත්තු යකඩ තහඩුවක් සහ ඒක ස්ඵටික දියමන්ති පොහොර භාවිතා කර ද්විත්ව ඒකපාර්ශ්වික ඇඹරීමයි. මෙම ක්‍රියාවලිය වයර් කියත් මගින් ඉතිරි වන හානි ස්ථරය ඵලදායී ලෙස ඉවත් කරයි, වේෆර් හැඩය නිවැරදි කරයි, සහ TTV (සම්පූර්ණ ඝණකම විචලනය), දුන්න සහ වර්ප් අඩු කරයි. ද්‍රව්‍ය ඉවත් කිරීමේ අනුපාතය ස්ථායී වන අතර සාමාන්‍යයෙන් 0.8–1.2 μm/min දක්වා ළඟා වේ. කෙසේ වෙතත්, ප්‍රතිඵලයක් ලෙස ලැබෙන වේෆර් මතුපිට සාපේක්ෂව ඉහළ රළුබවක් සහිත මැට් වේ - සාමාන්‍යයෙන් 50 nm පමණ - එය පසුකාලීන ඔප දැමීමේ පියවර සඳහා ඉහළ ඉල්ලුමක් ඇති කරයි.

2.2 ඒකපාර්ශ්වික ඇඹරීම

තනි-පාර්ශ්වික ඇඹරීම මඟින් වේෆරයේ එක් පැත්තක් පමණක් එකවර ක්‍රියාවට නංවයි. මෙම ක්‍රියාවලිය අතරතුර, වේෆරය වානේ තහඩුවක් මත ඉටි සවි කර ඇත. යොදන පීඩනය යටතේ, උපස්ථරය සුළු විරූපණයකට ලක් වන අතර, ඉහළ මතුපිට සමතලා වේ. ඇඹරීමෙන් පසු, පහළ මතුපිට සමතලා වේ. පීඩනය ඉවත් කළ විට, ඉහළ මතුපිට එහි මුල් හැඩයට යථා තත්ත්වයට පත් වේ, එය දැනටමත් බිම තබා ඇති පහළ මතුපිටට ද බලපායි - දෙපසම විකෘති වී සමතලා බවින් පිරිහීමට හේතු වේ.

එපමණක් නොව, ඇඹරුම් තහඩුව කෙටි කාලයක් තුළ අවතල බවට පත් විය හැකි අතර, එමඟින් වේෆරය උත්තල බවට පත්වේ. තහඩුවේ සමතලා බව පවත්වා ගැනීම සඳහා, නිතර ඇඳීම අවශ්‍ය වේ. අඩු කාර්යක්ෂමතාව සහ දුර්වල වේෆර සමතලා බව නිසා, තනි පාර්ශ්වික ඇඹරීම මහා පරිමාණ නිෂ්පාදනය සඳහා සුදුසු නොවේ.

සාමාන්‍යයෙන්, #8000 ඇඹරුම් රෝද සියුම් ඇඹරීම සඳහා භාවිතා කරයි. ජපානයේ, මෙම ක්‍රියාවලිය සාපේක්ෂව පරිණත වන අතර #30000 ඔප දැමීමේ රෝද පවා භාවිතා කරයි. මෙය සැකසූ වේෆර්වල මතුපිට රළුබව 2 nm ට වඩා අඩු කිරීමට ඉඩ සලසයි, එමඟින් වේෆර් අතිරේක සැකසුම් නොමැතිව අවසාන CMP (රසායනික යාන්ත්‍රික ඔප දැමීම) සඳහා සූදානම් කරයි.

2.3 ඒකපාර්ශ්වික තුනී කිරීමේ තාක්ෂණය

දියමන්ති ඒකපාර්ශ්වික තුනී කිරීමේ තාක්ෂණය යනු තනි-පාර්ශ්වික ඇඹරීමේ නව ක්‍රමයකි. රූපය 5 හි දක්වා ඇති පරිදි (මෙහි පෙන්වා නැත), ක්‍රියාවලිය දියමන්ති-බන්ධිත ඇඹරුම් තහඩුවක් භාවිතා කරයි. වේෆරය රික්ත අවශෝෂණය හරහා සවි කර ඇති අතර වේෆරය සහ දියමන්ති ඇඹරුම් රෝදය දෙකම එකවර භ්‍රමණය වේ. ඇඹරුම් රෝදය ක්‍රමයෙන් පහළට ගමන් කර වේෆරය ඉලක්කගත ඝනකමකට තුනී කරයි. එක් පැත්තක් සම්පූර්ණ වූ පසු, අනෙක් පැත්ත සැකසීම සඳහා වේෆරය පෙරළනු ලැබේ.

තුනී කිරීමෙන් පසු, 100 mm වේෆරයකට ලබා ගත හැක්කේ:

දුන්න < 5 μm

ටීටීවී < 2 μm

මතුපිට රළුබව < 1 nm

මෙම තනි-වේෆර් සැකසුම් ක්‍රමය ඉහළ ස්ථායිතාවයක්, විශිෂ්ට අනුකූලතාවයක් සහ ඉහළ ද්‍රව්‍ය ඉවත් කිරීමේ අනුපාතයක් ලබා දෙයි. සාම්ප්‍රදායික ද්විත්ව ඒක පාර්ශවීය ඇඹරීමට සාපේක්ෂව, මෙම තාක්ෂණය ඇඹරුම් කාර්යක්ෂමතාව 50% කට වඩා වැඩි දියුණු කරයි.

2.4 ද්විත්ව ඒක පාර්ශවීය ඇඹරීම

ද්විත්ව ඒකපාර්ශ්වික ඇඹරීමේදී උපස්ථරයේ දෙපැත්තම එකවර ඇඹරීමට ඉහළ සහ පහළ ඇඹරුම් තහඩුවක් භාවිතා කරයි, දෙපසම විශිෂ්ට මතුපිට ගුණාත්මක භාවය සහතික කරයි.

ක්‍රියාවලිය අතරතුර, ඇඹරුම් තහඩු පළමුව වැඩ කොටසෙහි ඉහළම ස්ථානවලට පීඩනය යොදන අතර, එම ස්ථානවල විරූපණය සහ ක්‍රමයෙන් ද්‍රව්‍ය ඉවත් කිරීම සිදු කරයි. උස් ස්ථාන සමතලා වන විට, උපස්ථරය මත පීඩනය ක්‍රමයෙන් වඩාත් ඒකාකාරී වන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස මුළු මතුපිටම ස්ථාවර විරූපණයක් ඇති වේ. මෙය ඉහළ සහ පහළ මතුපිට දෙකම ඒකාකාරව ඇඹරීමට ඉඩ සලසයි. ඇඹරීම සම්පූර්ණ වී පීඩනය මුදා හැරීමෙන් පසු, උපස්ථරයේ සෑම කොටසක්ම අත්විඳින ලද සමාන පීඩනය හේතුවෙන් ඒකාකාරව යථා තත්ත්වයට පත් වේ. මෙය අවම විකෘති වීමක් සහ හොඳ සමතලා බවක් ඇති කරයි.

ඇඹරීමෙන් පසු වේෆරයේ මතුපිට රළුබව උල්ෙල්ඛ අංශු ප්‍රමාණය මත රඳා පවතී - කුඩා අංශු සුමට මතුපිටක් ලබා දෙයි. ද්විත්ව ඒක පාර්ශවීය ඇඹරීම සඳහා 5 μm උල්ෙල්ඛ භාවිතා කරන විට, වේෆර් පැතලි බව සහ ඝණකම විචලනය 5 μm තුළ පාලනය කළ හැකිය. පරමාණුක බල අන්වීක්ෂ (AFM) මිනුම් මගින් 380 nm දක්වා ගැඹුරකින් යුත් ඇඹරුම් වලවල් සහ උල්ෙල්ඛ ක්‍රියාව නිසා ඇතිවන දෘශ්‍යමාන රේඛීය සලකුණු සහිතව, 100 nm පමණ මතුපිට රළුබවක් (Rq) පෙන්වයි.

වඩාත් දියුණු ක්‍රමයක් වන්නේ පොලියුරේතන් පෙන පෑඩ් භාවිතයෙන් බහු ස්ඵටික දියමන්ති පොහොර සමඟ ඒකාබද්ධ කර ද්විත්ව ඒකපාර්ශ්වික ඇඹරීමයි. මෙම ක්‍රියාවලිය ඉතා අඩු මතුපිට රළුබවක් සහිත වේෆර් නිපදවන අතර Ra < 3 nm ලබා ගනී, එය SiC උපස්ථරවල පසුකාලීන ඔප දැමීම සඳහා ඉතා ප්‍රයෝජනවත් වේ.

කෙසේ වෙතත්, මතුපිට සීරීම් තවමත් නොවිසඳුණු ගැටළුවක් ලෙස පවතී. මීට අමතරව, මෙම ක්‍රියාවලියේදී භාවිතා කරන බහු ස්ඵටිකරූපී දියමන්ති පුපුරන සුලු සංස්ලේෂණය හරහා නිපදවනු ලැබේ, එය තාක්ෂණික වශයෙන් අභියෝගාත්මක, අඩු ප්‍රමාණවලින් ලබා දෙන අතර අතිශයින් මිල අධිකය.

SiC තනි ස්ඵටික ඔප දැමීම

සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC) වේෆර් මත උසස් තත්ත්වයේ ඔප දැමූ මතුපිටක් ලබා ගැනීම සඳහා, ඔප දැමීමේදී ඇඹරුම් වලවල් සහ නැනෝමීටර පරිමාණයේ මතුපිට රැළි සම්පූර්ණයෙන්ම ඉවත් කළ යුතුය. ඉලක්කය වන්නේ දූෂණයක් හෝ පිරිහීමක්, භූගත හානියක් සහ අවශේෂ මතුපිට ආතතියක් නොමැතිව සුමට, දෝෂ රහිත මතුපිටක් නිෂ්පාදනය කිරීමයි.

3.1 SiC වේෆර්වල යාන්ත්‍රික ඔප දැමීම සහ CMP

SiC තනි ස්ඵටික ඉන්ගෝට් එකක් වර්ධනය වීමෙන් පසු, මතුපිට දෝෂ නිසා එය සෘජුවම එපිටැක්සියල් වර්ධනය සඳහා භාවිතා කිරීම වළක්වයි. එබැවින්, තවදුරටත් සැකසීම අවශ්‍ය වේ. ඉන්ගෝට් එක පළමුව වටකුරු කිරීම හරහා සම්මත සිලින්ඩරාකාර හැඩයකට හැඩගස්වා, පසුව වයර් කැපීම භාවිතයෙන් වේෆර් වලට කපා, පසුව ස්ඵටික විද්‍යාත්මක දිශානති සත්‍යාපනය සිදු කරයි. ඔප දැමීම යනු වේෆර් ගුණාත්මකභාවය වැඩි දියුණු කිරීම, ස්ඵටික වර්ධන දෝෂ සහ පෙර සැකසුම් පියවර නිසා ඇති විය හැකි මතුපිට හානි ආමන්ත්‍රණය කිරීම සඳහා තීරණාත්මක පියවරකි.

SiC මත මතුපිට හානි ස්ථර ඉවත් කිරීම සඳහා ප්‍රධාන ක්‍රම හතරක් ඇත:

යාන්ත්‍රික ඔප දැමීම: සරල නමුත් සීරීම් ඉතිරි කරයි; මූලික ඔප දැමීම සඳහා සුදුසු වේ.

රසායනික යාන්ත්‍රික ඔප දැමීම (CMP): රසායනික කැටයම් කිරීම හරහා සීරීම් ඉවත් කරයි; නිරවද්‍ය ඔප දැමීම සඳහා සුදුසු වේ.

හයිඩ්‍රජන් කැටයම් කිරීම: HTCVD ක්‍රියාවලීන්හි බහුලව භාවිතා වන සංකීර්ණ උපකරණ අවශ්‍ය වේ.

ප්ලාස්මා ආධාරයෙන් ඔප දැමීම: සංකීර්ණ සහ කලාතුරකින් භාවිතා වේ.

යාන්ත්‍රිකව පමණක් ඔප දැමීම සීරීම් ඇති කිරීමට නැඹුරු වන අතර රසායනිකව පමණක් ඔප දැමීම අසමාන කැටයම් වලට හේතු විය හැක. CMP වාසි දෙකම ඒකාබද්ධ කරන අතර කාර්යක්ෂම, ලාභදායී විසඳුමක් ලබා දෙයි.

CMP වැඩ කිරීමේ මූලධර්මය

CMP ක්‍රියා කරන්නේ භ්‍රමණය වන ඔප දැමීමේ පෑඩයකට එරෙහිව නිශ්චිත පීඩනයක් යටතේ වේෆරය භ්‍රමණය කිරීමෙනි. මෙම සාපේක්ෂ චලිතය, පොහොරවල නැනෝ ප්‍රමාණයේ උල්ෙල්ඛ වලින් යාන්ත්‍රික උල්ෙල්ඛ සහ ප්‍රතික්‍රියාශීලී කාරකවල රසායනික ක්‍රියාකාරිත්වය සමඟ ඒකාබද්ධව මතුපිට තලකරණය ලබා ගනී.

භාවිතා කරන ප්‍රධාන ද්‍රව්‍ය:

ඔප දැමීමේ පොහොර: උල්ෙල්ඛ සහ රසායනික ප්‍රතික්‍රියාකාරක අඩංගු වේ.

ඔප දැමීමේ පෑඩ්: භාවිතයේදී ගෙවී යන අතර, සිදුරු ප්‍රමාණය සහ පොහොර බෙදා හැරීමේ කාර්යක්ෂමතාව අඩු කරයි. රළු බව යථා තත්ත්වයට පත් කිරීම සඳහා නිතිපතා ඇඳුම් ඇඳීම, සාමාන්‍යයෙන් දියමන්ති ඇඳුමක් භාවිතා කිරීම අවශ්‍ය වේ.

සාමාන්‍ය CMP ක්‍රියාවලිය

උල්ෙල්ඛ: 0.5 μm දියමන්ති පොහොරමය කොටස

ඉලක්ක මතුපිට රළුබව: ~0.7 nm

රසායනික යාන්ත්‍රික ඔප දැමීම:

ඔප දැමීමේ උපකරණ: AP-810 තනි ඒකපාර්ශ්වික ඔප දැමීමේ යන්ත්‍රය

පීඩනය: 200 g/cm²

තහඩු වේගය: 50 rpm

සෙරමික් රඳවන වේගය: 38 rpm

පොහොර සංයුතිය:

SiO₂ (30 wt%, pH = 10.15)

0–70 wt% H₂O₂ (30 wt%, ප්‍රතික්‍රියාකාරක ශ්‍රේණිය)

5 wt% KOH සහ 1 wt% HNO₃ භාවිතා කර pH අගය 8.5 දක්වා සකසන්න.

බොරළු ප්‍රවාහ අනුපාතය: 3 L/මිනිත්තුව, ප්‍රතිචක්‍රීකරණය කරන ලදී.

මෙම ක්‍රියාවලිය SiC වේෆර් ගුණාත්මකභාවය ඵලදායී ලෙස වැඩිදියුණු කරන අතර පහළට ගලා යන ක්‍රියාවලීන් සඳහා අවශ්‍යතා සපුරාලයි.

යාන්ත්‍රික ඔප දැමීමේ තාක්ෂණික අභියෝග

පුළුල් කලාප පරතරය අර්ධ සන්නායකයක් ලෙස SiC ඉලෙක්ට්‍රොනික කර්මාන්තයේ වැදගත් කාර්යභාරයක් ඉටු කරයි. විශිෂ්ට භෞතික හා රසායනික ගුණාංග සහිතව, SiC තනි ස්ඵටික ඉහළ උෂ්ණත්වය, ඉහළ සංඛ්‍යාතය, ඉහළ බලය සහ විකිරණ ප්‍රතිරෝධය වැනි ආන්තික පරිසරයන් සඳහා සුදුසු වේ. කෙසේ වෙතත්, එහි දෘඩ හා බිඳෙන සුළු ස්වභාවය ඇඹරීමට සහ ඔප දැමීමට ප්‍රධාන අභියෝග ඉදිරිපත් කරයි.

ප්‍රමුඛ පෙළේ ගෝලීය නිෂ්පාදකයින් අඟල් 6 සිට අඟල් 8 දක්වා වේෆර් වෙත සංක්‍රමණය වන විට, සැකසීමේදී ඉරිතැලීම් සහ වේෆර් හානි වැනි ගැටළු වඩාත් කැපී පෙනෙන අතර එය අස්වැන්නට සැලකිය යුතු ලෙස බලපායි. අඟල් 8 SiC උපස්ථරවල තාක්ෂණික අභියෝගවලට මුහුණ දීම දැන් කර්මාන්තයේ දියුණුව සඳහා ප්‍රධාන මිණුම් ලකුණකි.

අඟල් 8 යුගයේදී, SiC වේෆර් සැකසීම බොහෝ අභියෝගවලට මුහුණ දෙයි:

විශේෂයෙන් විදුලි වාහන යෙදීම්වල ඉහළ යන ඉල්ලුම සැලකිල්ලට ගෙන, කාණ්ඩයකට චිප් ප්‍රතිදානය වැඩි කිරීමට, දාර අලාභය අඩු කිරීමට සහ නිෂ්පාදන පිරිවැය අඩු කිරීමට වේෆර් පරිමාණය අවශ්‍ය වේ.

අඟල් 8 SiC තනි ස්ඵටිකවල වර්ධනය පරිණත වී ඇති අතර, ඇඹරීම සහ ඔප දැමීම වැනි පසු-අන්ත ක්‍රියාවලීන් තවමත් බාධකවලට මුහුණ දෙන අතර, එහි ප්‍රතිඵලයක් ලෙස අඩු අස්වැන්නක් (40-50% ක් පමණි) ලැබේ.

විශාල වේෆර් වඩාත් සංකීර්ණ පීඩන බෙදාහැරීම් අත්විඳින අතර, ඔප දැමීමේ ආතතිය සහ අස්වැන්න අනුකූලතාව කළමනාකරණය කිරීමේ දුෂ්කරතාවය වැඩි කරයි.

අඟල් 8 වේෆර්වල ඝණකම අඟල් 6 වේෆර්වල ඝණකමට ආසන්න වුවද, ආතතිය සහ විකෘති වීම හේතුවෙන් හැසිරවීමේදී ඒවාට හානි වීමේ ප්‍රවණතාව වැඩිය.

කැපීම ආශ්‍රිත ආතතිය, විකෘති වීම සහ ඉරිතැලීම් අඩු කිරීම සඳහා, ලේසර් කැපීම වැඩි වැඩියෙන් භාවිතා වේ. කෙසේ වෙතත්:

දිගු තරංග ආයාම ලේසර් තාප හානි ඇති කරයි.

කෙටි තරංග ආයාම ලේසර් මගින් බර සුන්බුන් ජනනය කරන අතර හානි ස්ථරය ගැඹුරු කරයි, ඔප දැමීමේ සංකීර්ණතාව වැඩි කරයි.

SiC සඳහා යාන්ත්‍රික ඔප දැමීමේ කාර්ය ප්‍රවාහය

සාමාන්‍ය ක්‍රියාවලි ප්‍රවාහයට ඇතුළත් වන්නේ:

දිශානතිය කැපීම

රළු ඇඹරීම

සිහින් ඇඹරීම

යාන්ත්‍රික ඔප දැමීම

අවසාන පියවර ලෙස රසායනික යාන්ත්‍රික ඔප දැමීම (CMP)

CMP ක්‍රමය තෝරා ගැනීම, ක්‍රියාවලි මාර්ග නිර්මාණය සහ පරාමිතීන් ප්‍රශස්තිකරණය කිරීම ඉතා වැදගත් වේ. අර්ධ සන්නායක නිෂ්පාදනයේදී, උසස් තත්ත්වයේ එපිටැක්සියල් වර්ධනය සඳහා අත්‍යවශ්‍ය වන අතිශය සුමට, දෝෂ රහිත සහ හානිවලින් තොර මතුපිටක් සහිත SiC වේෆර් නිෂ්පාදනය සඳහා CMP තීරණාත්මක පියවර වේ.

(අ) කබොලෙන් SiC ඉන්ගෝට් ඉවත් කරන්න;

(ආ) පිටත විෂ්කම්භය ඇඹරීම භාවිතයෙන් මූලික හැඩගැස්වීම සිදු කරන්න;

(ඇ) පෙළගැස්වීමේ පැතලි හෝ සටහන් භාවිතයෙන් ස්ඵටික දිශානතිය තීරණය කරන්න;

(ඈ) බහු-වයර් කියත් භාවිතයෙන් ඉන්ගෝට් තුනී වේෆර් වලට කපන්න;

(ඉ) ඇඹරුම් සහ ඔප දැමීමේ පියවර හරහා කැඩපතක් වැනි මතුපිට සුමට බවක් ලබා ගැනීම.

සැකසුම් පියවර මාලාව සම්පූර්ණ කිරීමෙන් පසු, SiC වේෆරයේ පිටත දාරය බොහෝ විට තියුණු වන අතර, එය හැසිරවීමේදී හෝ භාවිතයේදී චිප් වීමේ අවදානම වැඩි කරයි. එවැනි බිඳෙනසුලු බව වළක්වා ගැනීම සඳහා, දාර ඇඹරීම අවශ්‍ය වේ.

සාම්ප්‍රදායික පෙති කැපීමේ ක්‍රියාවලීන්ට අමතරව, SiC වේෆර් සකස් කිරීම සඳහා නව්‍ය ක්‍රමයක් වන්නේ බන්ධන තාක්ෂණයයි. මෙම ප්‍රවේශය මගින් තුනී SiC තනි-ස්ඵටික තට්ටුවක් විෂමජාතීය උපස්ථරයකට (ආධාරක උපස්ථරයකට) බන්ධනය කිරීමෙන් වේෆර් නිෂ්පාදනය සක්‍රීය කරයි.

රූප සටහන 3 මඟින් ක්‍රියාවලි ප්‍රවාහය නිරූපණය කෙරේ:

පළමුව, හයිඩ්‍රජන් අයන බද්ධ කිරීම හෝ ඒ හා සමාන ශිල්පීය ක්‍රම හරහා SiC තනි ස්ඵටිකයේ මතුපිට නිශ්චිත ගැඹුරකදී විඝටන ස්ථරයක් සාදනු ලැබේ. සැකසූ SiC තනි ස්ඵටිකය පසුව පැතලි ආධාරක උපස්ථරයකට බන්ධනය කර පීඩනයට හා තාපයට යටත් කරනු ලැබේ. මෙය SiC තනි-ස්ඵටික ස්ථරය ආධාරක උපස්ථරයට සාර්ථකව මාරු කිරීමට සහ වෙන් කිරීමට ඉඩ සලසයි.

වෙන් කරන ලද SiC ස්ථරය අවශ්‍ය සමතලා බව ලබා ගැනීම සඳහා මතුපිට ප්‍රතිකාරයට භාජනය වන අතර පසුව බන්ධන ක්‍රියාවලීන්හිදී නැවත භාවිතා කළ හැකිය. SiC ස්ඵටිකවල සාම්ප්‍රදායික පෙති කැපීම හා සසඳන විට, මෙම තාක්ෂණය මිල අධික ද්‍රව්‍ය සඳහා ඇති ඉල්ලුම අඩු කරයි. තාක්ෂණික අභියෝග තවමත් පැවතුනද, අඩු වියදම් වේෆර් නිෂ්පාදනය සක්‍රීය කිරීම සඳහා පර්යේෂණ සහ සංවර්ධනය ක්‍රියාකාරීව ඉදිරියට යමින් පවතී.

කාමර උෂ්ණත්වයේ දී ප්‍රතික්‍රියා වලට ප්‍රතිරෝධී වන SiC හි ඉහළ දෘඪතාව සහ රසායනික ස්ථායිතාව සැලකිල්ලට ගෙන, සියුම් ඇඹරුම් වලවල් ඉවත් කිරීමට, මතුපිට හානි අවම කිරීමට, සීරීම්, වලවල් සහ තැඹිලි ලෙලි දෝෂ ඉවත් කිරීමට, මතුපිට රළු බව අඩු කිරීමට, සමතලා බව වැඩි දියුණු කිරීමට සහ මතුපිට ගුණාත්මකභාවය වැඩි දියුණු කිරීමට යාන්ත්‍රික ඔප දැමීම අවශ්‍ය වේ.

උසස් තත්ත්වයේ ඔප දැමූ මතුපිටක් ලබා ගැනීම සඳහා, එය අවශ්‍ය වේ:

උල්ෙල්ඛ වර්ග සකසන්න,

අංශු ප්‍රමාණය අඩු කරන්න,

ක්‍රියාවලි පරාමිතීන් ප්‍රශස්ත කරන්න,

ප්‍රමාණවත් දෘඪතාවයක් සහිත ඔප දැමීමේ ද්‍රව්‍ය සහ පෑඩ් තෝරන්න.

රූප සටහන 7 හි දැක්වෙන්නේ 1 μm උල්ෙල්ඛ සහිත ද්විත්ව ඒකපාර්ශ්වික ඔප දැමීමෙන් 10 μm තුළ සමතලා බව සහ ඝණකම විචලනය පාලනය කළ හැකි අතර මතුපිට රළුබව 0.25 nm පමණ දක්වා අඩු කළ හැකි බවයි.

3.2 රසායනික යාන්ත්‍රික ඔප දැමීම (CMP)

රසායනික යාන්ත්‍රික ඔප දැමීම (CMP) යනු අතිශය සියුම් අංශු උල්ෙල්ඛ රසායනික කැටයම් සමඟ ඒකාබද්ධ කර සකසන ලද ද්‍රව්‍යය මත සුමට, පැතලි මතුපිටක් සාදයි. මූලික මූලධර්මය නම්:

ඔප දැමීමේ පොහොර සහ වේෆර් මතුපිට අතර රසායනික ප්‍රතික්‍රියාවක් සිදු වී මෘදු තට්ටුවක් සාදයි.

උල්ෙල්ඛ අංශු සහ මෘදු ස්ථරය අතර ඝර්ෂණය මගින් ද්‍රව්‍යය ඉවත් වේ.

CMP වාසි:

සම්පූර්ණයෙන්ම යාන්ත්‍රික හෝ රසායනික ඔප දැමීමේ අවාසි ජය ගනී,

ගෝලීය සහ දේශීය තලීයකරණය යන දෙකම සාක්ෂාත් කර ගනී,

ඉහළ පැතලි බවක් සහ අඩු රළු බවක් සහිත මතුපිට නිපදවයි,

මතුපිට හෝ භූගත හානියක් ඉතිරි නොකරයි.

විස්තරාත්මකව:

පීඩනය යටතේ ඔප දැමීමේ පෑඩයට සාපේක්ෂව වේෆරය චලනය වේ.

පොහොරවල ඇති නැනෝමීටර පරිමාණ උල්ෙල්ඛ (උදා: SiO₂) කැපීම, Si–C සහසංයුජ බන්ධන දුර්වල කිරීම සහ ද්‍රව්‍ය ඉවත් කිරීම වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා සහභාගී වේ.

CMP ශිල්පීය ක්‍රම වර්ග:

නිදහස් උල්ෙල්ඛ ඔප දැමීම: උල්ෙල්ඛ ද්‍රව්‍ය (උදා: SiO₂) පොහොරමය කොටසේ අත්හිටුවා ඇත. ද්‍රව්‍ය ඉවත් කිරීම සිදුවන්නේ ශරීර තුනක උල්ෙල්ඛ (වේෆර්–පෑඩ්–උල්ෙල්ඛ) හරහාය. ඒකාකාරිත්වය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා උල්ෙල්ඛ ප්‍රමාණය (සාමාන්‍යයෙන් 60–200 nm), pH අගය සහ උෂ්ණත්වය නිශ්චිතවම පාලනය කළ යුතුය.

ස්ථාවර උල්ෙල්ඛ ඔප දැමීම: ඉහළ නිරවද්‍යතාවයකින් යුත් සැකසුම් සඳහා වඩාත් සුදුසු - සමුච්චය වීම වැළැක්වීම සඳහා ඔප දැමීමේ පෑඩයට උල්ෙල්ඛ ඇතුළත් කර ඇත.

ඔප දැමීමෙන් පසු පිරිසිදු කිරීම:

ඔප දැමූ වේෆර් වලට භාජනය වන්නේ:

රසායනික පිරිසිදු කිරීම (DI ජලය සහ පොහොර අපද්‍රව්‍ය ඉවත් කිරීම ඇතුළුව),

DI වතුර සේදීම, සහ

උණුසුම් නයිට්‍රජන් වියළීම

මතුපිට දූෂක අවම කිරීමට.

මතුපිට ගුණාත්මකභාවය සහ කාර්ය සාධනය

අර්ධ සන්නායක එපිටැක්සි අවශ්‍යතා සපුරාලමින් මතුපිට රළුබව Ra < 0.3 nm දක්වා අඩු කළ හැක.

ගෝලීය තලකරණය: රසායනික මෘදු කිරීම සහ යාන්ත්‍රික ඉවත් කිරීමේ සංයෝජනය සීරීම් සහ අසමාන කැටයම් අඩු කරයි, පිරිසිදු යාන්ත්‍රික හෝ රසායනික ක්‍රම අභිබවා යයි.

ඉහළ කාර්යක්ෂමතාව: 200 nm/h ට වැඩි ද්‍රව්‍ය ඉවත් කිරීමේ අනුපාතයක් සහිත SiC වැනි දෘඩ හා බිඳෙන සුළු ද්‍රව්‍ය සඳහා සුදුසු වේ.

අනෙකුත් නැගී එන ඔප දැමීමේ ශිල්පීය ක්‍රම

CMP වලට අමතරව, විකල්ප ක්‍රම යෝජනා කර ඇත, ඒවාට ඇතුළත් වන්නේ:

විද්‍යුත් රසායනික ඔප දැමීම, උත්ප්‍රේරක ආධාරයෙන් ඔප දැමීම හෝ කැටයම් කිරීම, සහ

ට්‍රයිබොරසායනික ඔප දැමීම.

කෙසේ වෙතත්, මෙම ක්‍රම තවමත් පර්යේෂණ මට්ටමේ පවතින අතර SiC හි අභියෝගාත්මක ද්‍රව්‍ය ගුණාංග හේතුවෙන් සෙමින් වර්ධනය වී ඇත.

අවසාන වශයෙන්, SiC සැකසීම යනු මතුපිට ගුණාත්මකභාවය වැඩි දියුණු කිරීම සඳහා යුධ පිටුව සහ රළු බව අඩු කිරීමේ ක්‍රමානුකූල ක්‍රියාවලියක් වන අතර, එහිදී සෑම අදියරකදීම සමතලා බව සහ රළු බව පාලනය ඉතා වැදගත් වේ.

සැකසුම් තාක්ෂණය

වේෆර් ඇඹරුම් අවධියේදී, විවිධ අංශු ප්‍රමාණයන්ගෙන් යුත් දියමන්ති පොහොර භාවිතා කර අවශ්‍ය පැතලි බව සහ මතුපිට රළු බව ලබා ගැනීමට වේෆර් ඇඹරීමට යොදා ගනී. ඉන්පසු ඔප දැමීම සිදු කරනු ලැබේ, හානිවලින් තොර ඔප දැමූ සිලිකන් කාබයිඩ් (SiC) වේෆර් නිපදවීම සඳහා යාන්ත්‍රික හා රසායනික යාන්ත්‍රික ඔප දැමීමේ (CMP) ශිල්පීය ක්‍රම දෙකම භාවිතා කරයි.

ඔප දැමීමෙන් පසු, සියලුම තාක්ෂණික පරාමිතීන් අවශ්‍ය ප්‍රමිතීන් සපුරාලන බව සහතික කිරීම සඳහා SiC වේෆර් දෘශ්‍ය අන්වීක්ෂ සහ X-කිරණ විවර්තනමාන වැනි උපකරණ භාවිතයෙන් දැඩි තත්ත්ව පරීක්ෂාවකට භාජනය වේ. අවසාන වශයෙන්, ඔප දැමූ වේෆර් මතුපිට දූෂක ඉවත් කිරීම සඳහා විශේෂිත පිරිසිදු කිරීමේ කාරක සහ අතිශය පිරිසිදු ජලය භාවිතයෙන් පිරිසිදු කරනු ලැබේ. ඉන්පසු ඒවා අතිශය ඉහළ සංශුද්ධතාවයකින් යුත් නයිට්‍රජන් වායුව සහ භ්‍රමණ වියළන යන්ත්‍ර භාවිතයෙන් වියළනු ලබන අතර, සමස්ත නිෂ්පාදන ක්‍රියාවලියම සම්පූර්ණ කරයි.

වසර ගණනාවක උත්සාහයෙන් පසු, චීනය තුළ SiC තනි ස්ඵටික සැකසීමේ සැලකිය යුතු ප්‍රගතියක් ලබා ඇත. දේශීය වශයෙන්, 100 mm මාත්‍රණය කළ අර්ධ පරිවාරක 4H-SiC තනි ස්ඵටික සාර්ථකව සංවර්ධනය කර ඇති අතර, n-වර්ගයේ 4H-SiC සහ 6H-SiC තනි ස්ඵටික දැන් කාණ්ඩ වශයෙන් නිෂ්පාදනය කළ හැකිය. TankeBlue සහ TYST වැනි සමාගම් දැනටමත් 150 mm SiC තනි ස්ඵටික සංවර්ධනය කර ඇත.

SiC වේෆර් සැකසුම් තාක්ෂණය සම්බන්ධයෙන් ගත් කල, දේශීය ආයතන ස්ඵටික පෙති කැපීම, ඇඹරීම සහ ඔප දැමීම සඳහා ක්‍රියාවලි තත්වයන් සහ මාර්ග මූලික වශයෙන් ගවේෂණය කර ඇත. උපාංග නිෂ්පාදනය සඳහා අවශ්‍යතා මූලික වශයෙන් සපුරාලන සාම්පල නිෂ්පාදනය කිරීමට ඔවුන්ට හැකියාව ඇත. කෙසේ වෙතත්, ජාත්‍යන්තර ප්‍රමිතීන්ට සාපේක්ෂව, දේශීය වේෆර්වල මතුපිට සැකසුම් ගුණාත්මකභාවය තවමත් සැලකිය යුතු ලෙස පසුගාමී ය. ගැටළු කිහිපයක් තිබේ:

ජාත්‍යන්තර SiC න්‍යායන් සහ සැකසුම් තාක්ෂණයන් දැඩි ලෙස ආරක්ෂා කර ඇති අතර පහසුවෙන් ප්‍රවේශ විය නොහැක.

ක්‍රියාවලි වැඩිදියුණු කිරීම සහ ප්‍රශස්තිකරණය සඳහා න්‍යායාත්මක පර්යේෂණ සහ සහාය හිඟයක් පවතී.

විදේශීය උපකරණ සහ උපාංග ආනයනය කිරීමේ පිරිවැය ඉහළ ය.

උපකරණ නිර්මාණය, සැකසුම් නිරවද්‍යතාවය සහ ද්‍රව්‍ය පිළිබඳ දේශීය පර්යේෂණ තවමත් ජාත්‍යන්තර මට්ටම් හා සසඳන විට සැලකිය යුතු පරතරයන් පෙන්නුම් කරයි.

වර්තමානයේ චීනයේ භාවිතා වන බොහෝ ඉහළ නිරවද්‍යතා උපකරණ ආනයනය කරනු ලැබේ. පරීක්ෂණ උපකරණ සහ ක්‍රමවේද තවදුරටත් වැඩිදියුණු කිරීම අවශ්‍ය වේ.

තුන්වන පරම්පරාවේ අර්ධ සන්නායක අඛණ්ඩව සංවර්ධනය වීමත් සමඟ, SiC තනි ස්ඵටික උපස්ථරවල විෂ්කම්භය ක්‍රමයෙන් වැඩි වෙමින් පවතින අතර, මතුපිට සැකසුම් ගුණාත්මකභාවය සඳහා ඉහළ අවශ්‍යතා ද ඇත. SiC තනි ස්ඵටික වර්ධනයෙන් පසු වේෆර් සැකසුම් තාක්ෂණය වඩාත්ම තාක්ෂණික වශයෙන් අභියෝගාත්මක පියවරක් බවට පත්ව ඇත.

සැකසීමේදී පවතින අභියෝගවලට මුහුණ දීම සඳහා, කැපීම, ඇඹරීම සහ ඔප දැමීම සම්බන්ධ යාන්ත්‍රණයන් තවදුරටත් අධ්‍යයනය කිරීම සහ SiC වේෆර් නිෂ්පාදනය සඳහා සුදුසු ක්‍රියාවලි ක්‍රම සහ මාර්ග ගවේෂණය කිරීම අත්‍යවශ්‍ය වේ. ඒ සමඟම, උසස් ජාත්‍යන්තර සැකසුම් තාක්ෂණයන්ගෙන් ඉගෙන ගැනීම සහ උසස් තත්ත්වයේ උපස්ථර නිෂ්පාදනය කිරීම සඳහා අති නවීන අතිශය නිරවද්‍ය යන්ත්‍රෝපකරණ ශිල්පීය ක්‍රම සහ උපකරණ භාවිතා කිරීම අවශ්‍ය වේ.

වේෆර් ප්‍රමාණය වැඩි වන විට, ස්ඵටික වර්ධනයේ සහ සැකසීමේ දුෂ්කරතාවය ද ඉහළ යයි. කෙසේ වෙතත්, පහළ උපාංගවල නිෂ්පාදන කාර්යක්ෂමතාව සැලකිය යුතු ලෙස වැඩිදියුණු වන අතර ඒකක පිරිවැය අඩු වේ. වර්තමානයේ, ගෝලීය වශයෙන් ප්‍රධාන SiC වේෆර් සැපයුම්කරුවන් අඟල් 4 සිට අඟල් 6 දක්වා විෂ්කම්භයකින් යුත් නිෂ්පාදන ඉදිරිපත් කරයි. ක්‍රී සහ II-VI වැනි ප්‍රමුඛ සමාගම් දැනටමත් අඟල් 8 SiC වේෆර් නිෂ්පාදන මාර්ග සංවර්ධනය කිරීම සඳහා සැලසුම් කිරීම ආරම්භ කර ඇත.