Traitement des lingots SiC

En tant que représentant des matériaux semi-conducteurs de troisième génération, le carbure de silicium (SiC) possède une large bande interdite, une conductivité thermique élevée, un champ électrique de claquage élevé et une mobilité électronique élevée, ce qui en fait un matériau idéal pour les dispositifs haute tension, haute fréquence et haute puissance. Il surmonte efficacement les limites physiques des dispositifs semi-conducteurs de puissance traditionnels à base de silicium et est salué comme un matériau énergétique vert à l'origine de la « nouvelle révolution énergétique ». Dans le processus de fabrication de dispositifs électriques, la croissance et le traitement des substrats monocristallins SiC sont essentiels aux performances et au rendement.

La méthode PVT est la principale méthode actuellement utilisée dans la production industrielle pour la cultureLingots SiC. La surface et les bords des lingots de SiC issus du four sont irréguliers. Ils doivent d’abord subir une orientation aux rayons X, un laminage externe et un meulage de surface pour former des cylindres lisses de dimensions standard. Cela permet de réaliser l'étape critique du traitement des lingots : le tranchage, qui implique l'utilisation de techniques de découpe de précision pour séparer le lingot de SiC en plusieurs tranches fines.

Actuellement, les principales techniques de tranchage comprennent la coupe au fil de pâte, la coupe au fil diamanté et le décollage au laser. La découpe au fil de boue utilise du fil abrasif et de la boue pour trancher le lingot de SiC. Il s’agit de la méthode la plus traditionnelle parmi plusieurs approches. Bien que rentable, il souffre également de vitesses de coupe lentes et peut laisser de profondes couches de dommages sur la surface du substrat. Ces couches de dommages profonds ne peuvent pas être efficacement éliminées même après des processus ultérieurs de meulage et de CMP, et sont facilement héritées au cours du processus de croissance épitaxiale, entraînant des défauts tels que des rayures et des lignes en gradins.

Le sciage au fil diamanté utilise des particules de diamant comme abrasif, tournant à grande vitesse pour couperLingots SiC. Cette méthode offre des vitesses de coupe rapides et des dommages superficiels en surface, contribuant ainsi à améliorer la qualité et le rendement du substrat. Cependant, comme le sciage du lisier, il souffre également d'une perte importante de matériau SiC. Le décollage laser, quant à lui, utilise les effets thermiques d'un faisceau laser pour séparer les lingots de SiC, offrant ainsi des coupes très précises et minimisant les dommages au substrat, offrant ainsi des avantages en termes de vitesse et de perte.

Après l'orientation, le laminage, l'aplatissement et le sciage susmentionnés, le lingot de carbure de silicium devient une fine tranche de cristal avec un gauchissement minimal et une épaisseur uniforme. Les défauts auparavant indétectables dans le lingot peuvent désormais être détectés pour une détection préliminaire en cours de processus, fournissant des informations cruciales pour déterminer s'il convient de procéder au traitement de la tranche. Les principaux défauts détectés sont : cristaux parasites, microtuyaux, vides hexagonaux, inclusions, couleur anormale des petites faces, polymorphisme, etc. Les plaquettes qualifiées sont sélectionnées pour l'étape suivante de traitement des plaquettes SiC.

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