SiC Tek Kristal Substrat İşleme

Silisyum Karbür (SiC) tek kristalleröncelikle süblimasyon yöntemi kullanılarak üretilir. Kristalin potadan çıkarılmasından sonra, kullanılabilir gofretler oluşturmak için birkaç karmaşık işlem adımı gerekir. İlk adım SiC topunun kristal yönünü belirlemektir. Bunu takiben topun dış çapı taşlanarak silindirik bir şekil elde edilir. Güç cihazlarında yaygın olarak kullanılan n-tipi SiC levhalar için, silindirik kristalin hem üst hem de alt yüzeyleri tipik olarak {0001} yüzüne göre 4°'lik bir açıda bir düzlem oluşturmak üzere işlenir.

Daha sonra işlem, levha yüzeyinin kristal yönelimini belirlemek için yönlü kenar veya çentik kesimiyle devam eder. Büyük çaplı üretimdeSiC gofretleriYön çentiği yaygın bir tekniktir. Silindirik SiC tek kristali daha sonra öncelikle çok telli kesme teknikleri kullanılarak ince tabakalara dilimlenir. Bu işlem, kesme hareketini kolaylaştırmak için basınç uygularken kesme teli ile SiC kristali arasına aşındırıcıların yerleştirilmesini içerir.

Şekil 1  SiC levha işleme teknolojisine genel bakış

(a) SiC külçesinin potadan çıkarılması; (b) Silindirik taşlama; (c) Yönlü kenar veya çentikli kesme; (d) Çok telli kesme; (e) Taşlama ve parlatma

Dilimledikten sonraSiC gofretlerisıklıkla kalınlık ve yüzey düzensizliklerinde tutarsızlıklar gösterir ve daha fazla düzleştirme işlemi gerektirir. Bu, mikron düzeyindeki yüzey düzgünsüzlüğünü ortadan kaldırmak için taşlamayla başlar. Bu aşamada aşındırıcı etki ince çiziklere ve yüzey kusurlarına neden olabilir. Bu nedenle, sonraki cilalama adımı ayna benzeri bir yüzey elde etmek için çok önemlidir. Taşlamadan farklı olarak cilalama işleminde daha ince aşındırıcılar kullanılır ve çizilmeleri veya iç hasarları önlemek için titiz bir bakım gerekir, bu da yüksek derecede yüzey pürüzsüzlüğü sağlar.

Bu prosedürler sayesinde,SiC gofretlerikaba işlemeden hassas işlemeye doğru ilerleyerek sonuçta yüksek performanslı cihazlara uygun, düz, ayna benzeri bir yüzey elde edilir. Ancak cilalı levhaların çevresinde sıklıkla oluşan keskin kenarların ele alınması önemlidir. Bu keskin kenarlar diğer nesnelerle temas ettiğinde kırılmaya karşı hassastır. Bu kırılganlığı azaltmak için levha çevresinin kenarlarının taşlanması gereklidir. Daha sonraki kullanım sırasında wafer'ların güvenilirliğini ve emniyetini sağlamak için endüstri standartları oluşturulmuştur.

SiC'nin olağanüstü sertliği, onu çeşitli işleme uygulamalarında ideal bir aşındırıcı malzeme haline getirir. Ancak bu, sürekli olarak optimize edilen, zaman alıcı ve karmaşık bir süreç olduğundan, SiC toplarının levhalara dönüştürülmesinde de zorluklar ortaya çıkarmaktadır. Geleneksel dilimleme yöntemlerini geliştirmeye yönelik umut verici yeniliklerden biri de lazer kesim teknolojisidir. Bu teknikte, silindirik SiC kristalinin tepesinden bir lazer ışını yönlendirilir ve kristal içinde değiştirilmiş bir bölge oluşturmak için istenen kesme derinliğine odaklanır. Tüm yüzeyi tarayarak, bu değiştirilmiş bölge yavaş yavaş bir düzlem halinde genişleyerek ince tabakaların ayrılmasına olanak tanır. Çoğunlukla önemli ölçüde çentik kaybına neden olan ve yüzey düzensizliklerine yol açabilen geleneksel çok telli kesmeyle karşılaştırıldığında lazer dilimleme, çentik kaybını ve işlem süresini önemli ölçüde azaltarak onu gelecekteki gelişmeler için umut verici bir yöntem olarak konumlandırıyor.

Bir diğer yenilikçi dilimleme teknolojisi, metal tel ile SiC kristali arasında deşarj oluşturan elektrik deşarjlı kesme uygulamasıdır. Bu yöntem, işleme verimliliğini daha da artırırken çentik kaybını azaltma konusunda avantajlara sahiptir.

Farklı bir yaklaşımSiC gofretüretim, ince bir SiC tek kristal filminin heterojen bir alt tabakaya yapıştırılmasını ve böylece fabrikasyon yapılmasını içerir.SiC gofretleri. Bu bağlanma ve ayrılma süreci, hidrojen iyonlarının SiC tek kristaline önceden belirlenmiş bir derinliğe kadar enjekte edilmesiyle başlar. Artık iyon implante edilmiş bir katmanla donatılmış SiC kristali, polikristalin SiC gibi pürüzsüz bir destekleyici alt tabaka üzerine katmanlanır. Basınç ve ısı uygulanarak SiC tek kristal katmanı, ayrılmayı tamamlayacak şekilde destekleyici alt tabakaya aktarılır. Aktarılan SiC katmanı yüzey düzleştirme işlemine tabi tutulur ve yapıştırma işleminde yeniden kullanılabilir. Destekleyici alt tabakanın maliyeti SiC tek kristallerinden daha düşük olmasına rağmen teknik zorluklar devam etmektedir. Bununla birlikte, bu alandaki araştırma ve geliştirmeler aktif olarak ilerlemeye devam etmekte ve genel üretim maliyetlerini düşürmeyi amaçlamaktadır.SiC gofretleri.

Özetle, işlenmesiSiC tek kristal yüzeylertaşlama ve dilimlemeden cilalama ve kenar işlemeye kadar birçok aşamayı içerir. Lazer kesim ve elektrik deşarjlı işleme gibi yenilikler verimliliği artırıyor ve malzeme israfını azaltıyor; yeni alt tabaka bağlama yöntemleri ise uygun maliyetli levha üretimi için alternatif yollar sunuyor. Endüstri gelişmiş teknikler ve standartlar için çabalamaya devam ettikçe, nihai hedef yüksek kalitede üretim olmaya devam ediyor.SiC gofretleriGelişmiş elektronik cihazların taleplerini karşılayan.