Обработка монокристаллической подложки SiC

Монокристаллы карбида кремния (SiC)в основном производятся методом сублимации. После извлечения кристалла из тигля требуется несколько сложных этапов обработки для создания пригодных для использования пластин. Первым шагом является определение кристаллической ориентации були SiC. После этого буля подвергается шлифовке по внешнему диаметру для достижения цилиндрической формы. Для пластин SiC n-типа, которые обычно используются в силовых устройствах, как верхняя, так и нижняя поверхности цилиндрического кристалла обычно подвергаются механической обработке для создания плоскости под углом 4° относительно грани {0001}.

Затем обработка продолжается направленной кромкой или вырезкой для определения кристаллической ориентации поверхности пластины. При производстве изделий большого диаметраSiC пластиныНаправленная насечка является распространенным методом. Цилиндрический монокристалл SiC затем нарезается на тонкие листы, в основном с использованием методов многопроволочной резки. Этот процесс включает в себя размещение абразивных материалов между режущей проволокой и кристаллом SiC с одновременным применением давления для облегчения режущего движения.

Рис. 1. Обзор технологии обработки пластин SiC.

(а) Удаление слитка SiC из тигля; (б) круглое шлифование; (c) Направленная резка кромок или надрезов; (d) многопроволочная резка; (д) Шлифование и полировка

После нарезки,SiC пластинычасто имеют несоответствия по толщине и неровности поверхности, что требует дальнейшей выравнивающей обработки. Начинается все со шлифовки для устранения микронных неровностей поверхности. На этом этапе абразивное воздействие может привести к появлению мелких царапин и дефектов поверхности. Таким образом, последующий этап полировки имеет решающее значение для достижения зеркального блеска. В отличие от шлифования, при полировке используются более мелкие абразивы, и она требует тщательного ухода во избежание царапин и внутренних повреждений, обеспечивая высокую степень гладкости поверхности.

Благодаря этим процедурамSiC пластиныПереход от грубой обработки к прецизионной обработке приводит в конечном итоге к плоской зеркальной поверхности, подходящей для высокопроизводительных устройств. Однако крайне важно устранить острые края, которые часто образуются по периметру полированных пластин. Эти острые края могут сломаться при контакте с другими предметами. Чтобы смягчить эту хрупкость, необходима шлифовка кромок периметра пластины. Отраслевые стандарты были установлены для обеспечения надежности и безопасности пластин во время их последующего использования.

Исключительная твердость карбида кремния делает его идеальным абразивным материалом для различных операций механической обработки. Однако это также создает проблемы при переработке булей SiC в пластины, поскольку это трудоемкий и сложный процесс, который постоянно оптимизируется. Одной из многообещающих инноваций, направленных на улучшение традиционных методов нарезки, является технология лазерной резки. В этом методе лазерный луч направляется из верхней части цилиндрического кристалла SiC и фокусируется на желаемой глубине резки, создавая модифицированную зону внутри кристалла. При сканировании всей поверхности эта модифицированная зона постепенно расширяется до плоскости, позволяя отделять тонкие листы. По сравнению с традиционной многопроволочной резкой, которая часто приводит к значительным потерям реза и может привести к появлению неровностей на поверхности, лазерная нарезка значительно снижает потери на пропил и время обработки, что делает ее перспективным методом для будущих разработок.

Еще одной инновационной технологией нарезки является применение электроэрозионной резки, при которой возникают разряды между металлической проволокой и кристаллом SiC. Этот метод имеет преимущества в уменьшении потерь на прорезь при одновременном повышении эффективности обработки.

Особый подход кSiC пластинаПроизводство включает наклеивание тонкой пленки монокристалла SiC на гетерогенную подложку, тем самым изготавливаяSiC пластины. Этот процесс связывания и отделения начинается с инъекции ионов водорода в монокристалл SiC на заданную глубину. Кристалл SiC, теперь оснащенный ионно-имплантированным слоем, накладывается на гладкую опорную подложку, такую ​​как поликристаллический SiC. Под действием давления и тепла слой монокристалла SiC переносится на опорную подложку, завершая отделение. Перенесенный слой SiC подвергается выравниванию поверхности и может быть повторно использован в процессе склеивания. Хотя стоимость несущей подложки ниже, чем у монокристаллов SiC, технические проблемы остаются. Тем не менее исследования и разработки в этой области продолжают активно развиваться, стремясь снизить общие производственные затраты.SiC пластины.

Подводя итог, можно сказать, что обработкаМонокристаллические подложки SiCвключает в себя несколько этапов: от шлифовки и нарезки до полировки и обработки кромок. Такие инновации, как лазерная резка и электроэрозионная обработка, повышают эффективность и сокращают отходы материала, а новые методы соединения подложек предлагают альтернативные пути экономически эффективного производства пластин. Поскольку отрасль продолжает стремиться к улучшению технологий и стандартов, конечной целью остается производство высококачественной продукции.SiC пластиныкоторые отвечают требованиям современных электронных устройств.