Зеленый карбид кремния (SiC) — это абразивный материал высокой чистоты, широко используемый при полировке полупроводниковых подложек благодаря своей исключительной твердости (9,2–9,5 по шкале Мооса), термической стабильности и химической инертности. Вот подробное описание его роли в полировке полупроводниковых подложек:
1. Основные свойства зеленого SiC для полировки
Высокая твердость : эффективен для прецизионной шлифовки/полировки твердых материалов, таких как кремний (Si), арсенид галлия (GaAs) и сапфир.
Острые абразивные зерна : обеспечивают эффективное удаление материала, сводя к минимуму повреждение подповерхности.
Термическая стабильность : сохраняет эксплуатационные характеристики при высоких температурах, возникающих во время полировки.
Химическая инертность : устойчив к реакциям с охлаждающими жидкостями или субстратами, обеспечивая чистую обработку.
2. Применение при полировке полупроводниковых подложек
Притирка и грубая полировка : используется на ранних стадиях для достижения плоскостности и устранения дефектов поверхности.
Тонкая полировка : в сочетании с алмазными суспензиями или коллоидным кремнием для получения сверхгладкой поверхности (Ra < 1 нм).
Шлифовка кромок : придает форму кромкам пластин, предотвращая сколы во время обработки.
3. Преимущества перед другими абразивами
Экономичность : дешевле алмаза, но тверже оксида алюминия или карбида бора.
Контролируемая агрессивность : реже вызывает глубокие царапины по сравнению с алмазом, что делает его пригодным для промежуточных этапов полировки.
4. Особенности процесса полировки
Размер зерна :
Крупная зернистость (#600–#1200) для первоначального удаления материала.
Мелкая зернистость (#2000–#4000) для окончательного выравнивания.
Составы суспензий : часто суспендируются в жидкостях на основе воды или гликоля со стабилизаторами pH.
Оборудование : используется в ротационных полировальных машинах, CMP (химико-механическая планаризация) или двухсторонних полировальных машинах.
5. Проблемы и смягчение последствий
Царапины на поверхности : могут возникнуть, если размер зерна не соответствует требуемому; устраняются многоэтапной полировкой с использованием все более мелких абразивов.
Загрязнение : Для предотвращения попадания примесей необходим зеленый SiC высокой чистоты (99,9%+).
6. Сравнение с альтернативами
Алмаз : твёрже, но дороже; используется для окончательной полировки.
Оксид алюминия (Al₂O₃) : мягче, дешевле, но менее эффективен для твердых оснований.
Карбид бора (B₄C) : тверже, чем SiC, но более дорогой и хрупкий.
7. Тенденции отрасли
Спрос на пластины большего размера : однородность SiC имеет решающее значение для обработки пластин размером более 300 мм.
Экологичное производство : переработка шламов SiC для сокращения отходов.
Заключение
Зеленый карбид кремния — универсальный абразив для полировки полупроводниковых подложек, балансирующий стоимость, твердость и управляемость. В то время как алмаз доминирует в окончательной полировке, SiC остается незаменимым для промежуточных этапов, особенно для сложных полупроводников (например, SiC, GaN) и традиционных кремниевых пластин.