Brève introduction au processus de fabrication des plaquettes SiC

En tant que matériau de substrat indispensable dans l'industrie de pointe des semi-conducteurs,plaquettes de carbure de siliciumprésentent d'excellentes propriétés thermiques et électriques, offrant de larges perspectives d'application dans les dispositifs électroniques intégrés à haute température, haute fréquence, haute puissance et résistant aux rayonnements.

Étant donné que la précision d'usinage des substrats SiC a un impact direct sur les performances des dispositifs semi-conducteurs finaux, des exigences extrêmement strictes sont imposées sur la qualité de surface des tranches SiC pour les applications de fabrication de semi-conducteurs. Cet article décrit brièvement le processus de fabrication de plaquettes de carbure de silicium de haute qualité.

1. Préparation des matières premières

La poudre de silicium de haute pureté et la poudre de carbone, mélangées dans un rapport spécifique, réagissent à une température supérieure à 2 000 ℃ pour synthétiser des particules de carbure de silicium. Ensuite, la micropoudre de carbure de silicium de haute qualité qui répond pleinement aux exigences de croissance des cristaux SiC est soumise à des procédures de raffinage ultérieures telles que le concassage et le nettoyage chimique.

2. Croissance cristalline

La micropoudre de SiC de haute qualité est placée dans le creuset d'un four à haute température, puis chauffée à sa température de sublimation, à laquelle elle se décompose en gaz comme Si, Si₂C et SiC₂. Sous l'effet d'un gradient axial de température, ces gaz migrent vers le haut vers la zone supérieure du four et se déposent autour du cristal germe de SiC, se développant progressivement en un lingot cylindrique.

3. Traitement des lingots et découpage des plaquettes

Le lingot de carbure de silicium tel que cultivé est orienté par un instrument d'orientation monocristallin à rayons X et transformé en ébauches de diamètre standard par aplatissement de surface et meulage cylindrique. Les ébauches de SiC standard finies sont ensuite découpées en tranches minces d'une épaisseur ne dépassant pas 1 mm par un équipement de tranchage multifils.

4. Rodage et polissage des plaquettes

Les tranches de tranches sont meulées à l'aide de boues de rodage diamantées de différentes tailles de particules pour obtenir la planéité et la rugosité requises. Des processus combinés de polissage mécanique et de polissage chimico-mécanique sont appliqués pour obtenir la surface ultra-lisse sans dommage des tranches de SiC.

5. Inspection des plaquettes

Divers paramètres des plaquettes SiC sont testés par des instruments professionnels, notamment un microscope optique, un diffractomètre à rayons X, un microscope à force atomique, un testeur de résistivité sans contact, un testeur de planéité de surface et un testeur complet de défauts de surface. Les éléments testés incluent la densité des microtubes, la qualité des cristaux, la rugosité de surface, la résistivité, la déformation, la courbure, la variation d'épaisseur et les rayures de surface, sur la base desquels le niveau de qualité de chaque tranche est classé.

6. Nettoyage des plaquettes

Brillantplaquettes SiCsont généralement nettoyés à l'aide d'agents de nettoyage chimiques et d'eau ultra-pure pour éliminer soigneusement les contaminants de surface indésirables et la boue de polissage résiduelle, puis séchés dans une atmosphère d'azote ultra-pure avec des essoreuses. Les tranches nettoyées et séchées sont conditionnées dans des cassettes de tranches propres dans la salle blanche de qualité semi-conducteur, ce qui les rend entièrement conformes aux normes de propreté en aval.