Краткое введение в процесс изготовления пластин SiC

Являясь незаменимым материалом подложки в передовой полупроводниковой промышленности,пластины карбида кремнияобладают превосходными тепловыми и электрическими свойствами и имеют широкие перспективы применения в высокотемпературных, высокочастотных, мощных и радиационно-стойких интегрированных электронных устройствах.

Поскольку точность обработки подложек SiC напрямую влияет на характеристики конечных полупроводниковых устройств, к качеству поверхности пластин SiC при производстве полупроводников предъявляются чрезвычайно строгие требования. В данной статье кратко описан процесс производства высококачественных пластин карбида кремния.

1. Подготовка сырья

Порошок кремния высокой чистоты и углеродный порошок, смешанные в определенном соотношении, вступают в реакцию при температуре, превышающей 2000 ℃, для синтеза частиц карбида кремния. А затем высококачественный микропорошок карбида кремния, полностью отвечающий требованиям роста кристаллов SiC, подвергается последующим процедурам рафинирования, таким как дробление и химическая очистка.

2. Рост кристаллов

Высококачественный микропорошок SiC помещается в тигель высокотемпературной печи, а затем нагревается до температуры сублимации, при которой он разлагается на газы, такие как Si, Si₂C и SiC₂. Под действием осевого градиента температуры эти газы мигрируют вверх в верхнюю зону печи и осаждаются вокруг затравочного кристалла SiC, постепенно превращаясь в цилиндрический слиток.

3. Обработка слитков и нарезка пластин.

Выращенный слиток карбида кремния ориентируется с помощью рентгеновского прибора для ориентации монокристаллов и перерабатывается в заготовки стандартного диаметра путем выравнивания поверхности и цилиндрического шлифования. Готовые стандартные заготовки SiC затем нарезаются на тонкие пластины толщиной не более 1 мм на многопроволочном оборудовании для нарезки.

4. Притирка и полировка пластин.

Нарезанные пластины шлифуются с использованием алмазных притирочных суспензий с частицами различного размера для достижения необходимой плоскостности и шероховатости, а для получения сверхгладкой поверхности SiC-подложек без повреждений применяются комбинированные процессы механической полировки и химико-механической полировки.

5. Проверка пластины

Различные параметры пластин SiC проверяются с помощью профессиональных инструментов, включая оптический микроскоп, рентгеновский дифрактометр, атомно-силовой микроскоп, бесконтактный тестер удельного сопротивления, тестер плоскостности поверхности и комплексный тестер дефектов поверхности. Тестируемые элементы включают плотность микротрубок, качество кристаллов, шероховатость поверхности, удельное сопротивление, коробление, изгиб, изменение толщины и царапины на поверхности, на основе которых классифицируется класс качества каждой пластины.

6. Очистка пластин

ПолированныйSiC пластиныобычно очищаются с использованием химических чистящих средств и сверхчистой воды для тщательного удаления нежелательных поверхностных загрязнений и остатков полировальной суспензии, а затем сушатся в атмосфере азота сверхвысокой чистоты с помощью центрифугирующих сушилок. Очищенные и высушенные пластины упаковываются в чистые кассеты в чистых помещениях полупроводникового класса, благодаря чему они полностью соответствуют стандартам чистоты последующего производства.