Breve introducción al proceso de fabricación de obleas de SiC

Como material de sustrato indispensable en la industria de semiconductores de vanguardia,obleas de carburo de silicioexhiben excelentes propiedades térmicas y eléctricas, con amplias perspectivas de aplicación en dispositivos electrónicos integrados de alta temperatura, alta frecuencia, alta potencia y resistentes a la radiación.

Dado que la precisión del mecanizado de los sustratos de SiC afecta directamente el rendimiento de los dispositivos semiconductores finales, se imponen requisitos extremadamente estrictos a la calidad de la superficie de las obleas de SiC para aplicaciones de fabricación de semiconductores. Este artículo describe brevemente el proceso de fabricación de obleas de carburo de silicio de alta calidad.

1. Preparación de Materia Prima

El polvo de silicio de alta pureza y el polvo de carbono, mezclados en una proporción específica, se hacen reaccionar a una temperatura superior a 2000 ℃ para sintetizar partículas de carburo de silicio. Y luego, el micropolvo de carburo de silicio de alta calidad que cumple plenamente con los requisitos para el crecimiento de cristales de SiC se somete a procedimientos de refinación posteriores, como trituración y limpieza química.

2. Crecimiento de cristales

El micropolvo de SiC de alta calidad se coloca en el crisol dentro de un horno de alta temperatura y luego se calienta hasta su temperatura de sublimación, en la que se descompone en gases como Si, Si₂C y SiC₂. Bajo el efecto de un gradiente de temperatura axial, estos gases migran hacia la zona superior del horno y se depositan alrededor del cristal semilla de SiC, creciendo gradualmente hasta formar un lingote cilíndrico.

3. Procesamiento de lingotes y corte de obleas

El lingote de carburo de silicio en crecimiento se orienta mediante un instrumento de orientación de monocristal de rayos X y se procesa hasta obtener piezas en bruto de diámetro estándar mediante aplanamiento de la superficie y rectificado cilíndrico. Los espacios en blanco de SiC estándar terminados se cortan luego en finas obleas con un espesor de no más de 1 mm mediante un equipo de corte de múltiples alambres.

4. Lapeado y pulido de obleas

Las obleas en rodajas se muelen utilizando lodos de pulido de diamante de varios tamaños de partículas para lograr la planitud y rugosidad requeridas, se aplican procesos combinados de pulido mecánico y pulido mecánico químico para obtener la superficie ultrasuave y libre de daños de las obleas de SiC.

5. Inspección de obleas

Varios parámetros de las obleas de SiC se prueban mediante instrumentos profesionales, incluido el microscopio óptico, el difractómetro de rayos X, el microscopio de fuerza atómica, el probador de resistividad sin contacto, el probador de planitud de superficie y el probador integral de defectos de superficie. Los elementos probados incluyen la densidad de los microtubos, la calidad del cristal, la rugosidad de la superficie, la resistividad, la deformación, el arco, la variación del espesor y los rayones de la superficie, en función de los cuales se clasifica el grado de calidad de cada oblea.

6. Limpieza de obleas

PulidoObleas de SiCPor lo general, se limpian con agentes de limpieza químicos y agua ultrapura para eliminar completamente los contaminantes no deseados de la superficie y la lechada de pulido residual y luego se secan en una atmósfera de nitrógeno de pureza ultraalta con secadoras giratorias. Las obleas limpias y secas se empaquetan en casetes de obleas limpios en la sala blanca de grado semiconductor, lo que las hace cumplir plenamente con los estándares de limpieza posteriores.