Хотя микропорошок зеленого карбида кремния (SiC) является распространенным абразивом для шлифования твердых материалов, таких как керамика (например, AlN, сапфир), его обычно не используют для полировки пластин , особенно полупроводниковых пластин (Si, GaAs, SiC и т. д.).
1. Почему зеленый SiC не подходит для полировки пластин
Повреждение поверхности :
микропорошок SiC (даже мелкодисперсный, например, #2000+) тверже большинства пластин (твердость по Моосу 9,2 против Si ~7, GaAs ~4,5), что приводит к появлению глубоких подповерхностных трещин и царапин.Риск загрязнения :
частицы SiC могут внедряться в более мягкие пластины (например, кремниевые) или реагировать с поверхностями, ухудшая электрические свойства.Отсутствие точности на наноуровне :
даже субмикронный SiC не обладает однородностью, необходимой для планаризации на атомном уровне (для усовершенствованных узлов требуется Ra < 0,5 нм).
2. Предпочтительные абразивы для полировки пластин
А. Пластины кремния (Si) и германия (Ge)
Окончательная полировка :
Коллоидный диоксид кремния (SiO₂) : химически размягчает поверхность, обеспечивая отсутствие дефектов (Ra ~0,1 нм).
Церий (CeO₂) : используется при химико-механическом полировании (ХМП) для высокой скорости удаления материала (СВМ).
Грубая/промежуточная полировка :
Оксид алюминия (Al₂O₃) : менее агрессивен, чем SiC, используется для предварительной полировки.
B. Пластины карбида кремния (SiC)
Алмазный микропорошок :
единственный абразивный материал, тверже SiC (твердость по шкале Мооса 10), используемый в суспензиях для шлифования/притирки (например, зернистость 1–10 мкм).Алмаз + ХМП :
сочетает механическое удаление (алмаз) с химическим окислением (например, суспензии на основе H₂O₂).
C. Арсенид галлия (GaAs) и другие пластины III-V
Коллоидный диоксид кремния/церий :
полировка под низким давлением во избежание повреждения кристалла.Растворы брома и метанола :
химическое травление после механической полировки.
3. Когда зеленый SiC может быть использован для пластин
Очень ранние стадии (например, формирование пластины/шлифовка кромок):
грубый SiC (#400–#800) для быстрого удаления материала, но как можно скорее перейти на более мягкие абразивы.Сапфировые (Al₂O₃) подложки :
для шлифовки можно использовать SiC, но для окончательной полировки потребуется алмаз или диоксид кремния.
4. Ключевые параметры полировки пластин
Размер абразива :
для окончательной полировки используются частицы размером 10–100 нм (например, коллоидный диоксид кремния).pH и химия :
pH суспензий CMP контролируется (например, щелочная среда для Si, кислая для металлов).Давление/Скорость :
Низкое давление (<5 фунтов на кв. дюйм) для минимизации повреждения подповерхностного слоя.
5. Альтернативы SiC для экономически чувствительных приложений
Суспензии оксида алюминия (Al₂O₃) :
дешевле алмазных, но менее агрессивных, чем SiC.Гибридные процессы :
SiC для грубой шлифовки → Оксид алюминия для предварительной полировки → Диоксид кремния/церий для окончательной полировки.