Stádas Reatha agus Treochtaí na Teicneolaíochta Próiseála Vaiféir SiC

Mar ábhar foshraithe leathsheoltóra tríú glúin,carbaid sileacain (SiC)Tá ionchais leathana feidhmchláir ag criostal aonair i ndéantúsaíocht gléasanna leictreonacha ard-minicíochta agus ardchumhachta. Tá ról cinntitheach ag teicneolaíocht phróiseála SiC i dtáirgeadh ábhar foshraithe ardchaighdeáin. Tugann an t-alt seo isteach staid reatha na taighde ar theicneolaíochtaí próiseála SiC sa tSín agus thar lear araon, ag anailísiú agus ag comparáid idir meicníochtaí na bpróiseas gearrtha, meilt agus snasta, chomh maith leis na treochtaí i gcothromaíocht agus garbhacht dromchla na vaiféar. Leagann sé béim freisin ar na dúshláin atá ann cheana féin i bpróiseáil vaiféar SiC agus pléann sé treoracha forbartha amach anseo.

Carbaíd sileacain (SiC)Is ábhair bhunúsacha ríthábhachtacha iad na sliseáin le haghaidh feistí leathsheoltóra den tríú glúin agus tá tábhacht agus acmhainneacht mhargaidh shuntasach acu i réimsí ar nós micrileictreonaic, leictreonaic chumhachta, agus soilsiú leathsheoltóra. Mar gheall ar an gcruas thar a bheith ard agus an chobhsaíocht cheimiceach atá acu.criostail aonair SiC, níl modhanna traidisiúnta próiseála leathsheoltóra oiriúnach go hiomlán dá meaisínithe. Cé gur rinne go leor cuideachtaí idirnáisiúnta taighde fairsing ar phróiseáil theicniúil éilitheach criostail aonair SiC, coimeádtar teicneolaíochtaí ábhartha faoi rún daingean.

Le blianta beaga anuas, tá méadú tagtha ar an tSín maidir le hábhair agus gléasanna criostail aonair SiC a fhorbairt. Mar sin féin, tá dul chun cinn na teicneolaíochta gléasanna SiC sa tír srianta faoi láthair ag teorainneacha i dteicneolaíochtaí próiseála agus i gcáilíocht na vaiféar. Dá bhrí sin, tá sé ríthábhachtach don tSín cumais phróiseála SiC a fheabhsú chun feabhas a chur ar cháilíocht foshraitheanna criostail aonair SiC agus a bhfeidhmchlár praiticiúil agus a dtáirgeadh mais a bhaint amach.

Áirítear ar na príomhchéimeanna próiseála: gearradh → meilt garbh → meilt mhín → snasú garbh (snasú meicniúil) → snasú mín (snasú ceimiceach meicniúil, CMP) → cigireacht.

Gearradh Criostail Aonair SiC

I bpróiseáilcriostail aonair SiC, is í an gearradh an chéad chéim agus céim ríthábhachtach. Is iad bogha, dlúth agus athrú iomlán tiús (TTV) an tsaiféir a eascraíonn as an bpróiseas gearrtha a chinneann cáilíocht agus éifeachtacht na n-oibríochtaí meilt agus snasta ina dhiaidh sin.

Is féidir uirlisí gearrtha a chatagóiriú de réir crutha ina sábha sreinge trastomhais istigh (ID) diamant, sábha trastomhais sheachtraigh (OD), sábha banda, agus sábha sreinge. Is féidir sábha sreinge, ar a seal, a aicmiú de réir a gcineáil gluaisne i gcórais sreinge frithingeacha agus lúbtha (gan chríoch). Bunaithe ar mheicníocht gearrtha an scríobaigh, is féidir teicnící slisnithe sábha sreinge a roinnt ina dhá chineál: sábhadh sreinge scríobach saor agus sábhadh sreinge diamant scríobach seasta.

1.1 Modhanna Gearrtha Traidisiúnta

Tá doimhneacht gearrtha sábha trastomhais sheachtraigh (OD) teoranta ag trastomhas na lanna. Le linn an phróisis ghearrtha, bíonn an lann seans maith go mbeidh creathadh agus diall ann, rud a fhágann go mbíonn leibhéil arda torainn agus droch-dhianacht ann. Úsáideann sábha trastomhais istigh (ID) scríobaigh diamant ar imlíne istigh na lanna mar imeall gearrtha. Is féidir leis na lanna seo a bheith chomh tanaí le 0.2 mm. Le linn slisnithe, rothlaíonn an lann ID ar luas ard agus an t-ábhar atá le gearradh ag bogadh go gathach i gcoibhneas le lár na lanna, rud a bhaintear slisniú amach tríd an ngluaiseacht choibhneasta seo.

Éilíonn sábha banda diamant stad agus aisiompú go minic, agus tá an luas gearrtha an-íseal—de ghnáth ní sháraíonn sé 2 m/s. Bíonn caitheamh meicniúil suntasach agus costais chothabhála arda orthu freisin. Mar gheall ar leithead an lann sábha, ní féidir an ga gearrtha a bheith róbheag, agus ní féidir gearradh ilslisne a dhéanamh. Tá na huirlisí sábha traidisiúnta seo teoranta ag dolúbthacht an bhoinn agus ní féidir leo ciorruithe cuartha a dhéanamh ná tá ga casadh srianta acu. Ní féidir leo ach ciorruithe díreacha a dhéanamh, tá cairfeanna leathana acu, tá ráta toradh íseal acu, agus dá bhrí sin níl siad oiriúnach le haghaidh gearradh.criostail SiC.

1.2 Gearradh Il-Sreinge Chonaic Sreang Scriosach Saor in Aisce

Úsáideann an teicníc gearrtha sreinge scríobach saor gluaiseacht thapa na sreinge chun sloda a iompar isteach sa ghearrthach, rud a chuireann ar chumas ábhar a bhaint. Úsáideann sé struchtúr frithingeach den chuid is mó agus is modh aibí agus a úsáidtear go forleathan é faoi láthair chun il-shliseog sileacain aonchriostail a ghearradh go héifeachtach. Mar sin féin, níl an oiread staidéir déanta ar a fheidhmchlár i ngearradh SiC.

Is féidir le sábha sreinge scríobacha saora vaiféir a phróiseáil le tiús níos lú ná 300 μm. Cuireann siad caillteanas íseal scealptha ar fáil, is annamh a bhíonn scealpadh mar thoradh orthu, agus bíonn cáilíocht dhromchla réasúnta maith mar thoradh orthu. Mar sin féin, mar gheall ar an meicníocht bainte ábhair - atá bunaithe ar rolladh agus ar dhúnadh scríobach - bíonn claonadh ag dromchla an vaiféir strus iarmharach suntasach, micrea-scoilteanna, agus sraitheanna damáiste níos doimhne a fhorbairt. Mar thoradh air seo, bíonn saobhadh an vaiféir, bíonn sé deacair cruinneas phróifíl an dromchla a rialú, agus méadaíonn sé an t-ualach ar chéimeanna próiseála ina dhiaidh sin.

Bíonn tionchar mór ag an sloda ar fheidhmíocht an ghearrtha; is gá géire na scríobach agus tiúchan an tsloda a choinneáil. Bíonn costas mór ar chóireáil agus ar athchúrsáil sloda. Agus barraí móra á ngearradh, bíonn deacracht ag scríobaigh dul trí ghearrthaí domhain agus fada. Faoin méid gráin scríobach céanna, bíonn an caillteanas gearrtha níos mó ná caillteanas sábha sreinge scríobach seasta.

1.3 Gearradh Il-Sreinge le Sreang Diamond Scriosach Seasta

De ghnáth, déantar sábha sreinge diamant scríobacha seasta trí cháithníní diamant a leabú ar shubstráit sreinge cruach trí mhodhanna leictreaphlátála, shintéirithe, nó nasctha roisín. Tugann sábha sreinge diamant leictreaphlátáilte buntáistí amhail cairfeanna níos cúinge, cáilíocht slisne níos fearr, éifeachtúlacht níos airde, éilliú níos ísle, agus an cumas ábhair ardchruas a ghearradh.

Is é an sábh sreinge diamant leictreaphlátáilte frithingeach an modh is forleithne a úsáidtear faoi láthair chun SiC a ghearradh. Léiríonn Fíor 1 (nach bhfuil le feiceáil anseo) cothromaíocht dhromchla na sliseán SiC a ghearrtar leis an teicníc seo. De réir mar a théann an gearradh ar aghaidh, méadaíonn castacht an tsliseáin. Tá sé seo amhlaidh toisc go méadaíonn an limistéar teagmhála idir an sreang agus an t-ábhar de réir mar a ghluaiseann an sreang síos, rud a mhéadaíonn friotaíocht agus creathadh na sreinge. Nuair a shroicheann an sreang uas-trastomhas an tsliseáin, bíonn an creathadh ag a bhuaic, rud a fhágann go mbíonn an castacht uasta ann.

Sna céimeanna níos déanaí den ghearradh, mar gheall ar an sreang a bheith ag dul faoi luasghéarú, gluaiseacht ar luas cobhsaí, moilliú, stopadh, agus aisiompú, mar aon le deacrachtaí maidir le smionagar a bhaint leis an bhfuaraitheoir, meathlaíonn cáilíocht dhromchla an tsliabháin. Is iad aisiompú sreinge agus luaineachtaí luais, chomh maith le cáithníní móra diamant ar an sreang, na príomhchúiseanna le scríobtha dromchla.

1.4 Teicneolaíocht Deighilte Fuar

Is próiseas nuálach i réimse phróiseáil ábhar leathsheoltóra tríú glúin é scaradh fuar criostail aonair SiC. Le blianta beaga anuas, tá aird shuntasach tarraingthe air mar gheall ar a bhuntáistí suntasacha maidir le toradh a fheabhsú agus caillteanas ábhair a laghdú. Is féidir an teicneolaíocht a anailísiú ó thrí ghné: prionsabal oibre, sreabhadh próisis, agus buntáistí lárnacha.

Cinneadh Treoshuíomh Criostail agus Meilt Trastomhas Seachtrach: Sula ndéantar próiseáil, ní mór treoshuíomh criostail an tinne SiC a chinneadh. Ansin, déantar struchtúr sorcóireach (ar a dtugtar poc SiC go coitianta) den tinne trí mheilt trastomhais sheachtraigh. Leagann an chéim seo an dúshraith don ghearradh agus don slisniú treorach ina dhiaidh sin.

Gearradh Il-Sreang: Úsáideann an modh seo cáithníní scríobacha in éineacht le sreanga gearrtha chun an t-inné sorcóireach a slisniú. Mar sin féin, bíonn caillteanas suntasach gearrtha agus fadhbanna míchothromaíochta dromchla ann.

Teicneolaíocht Gearrtha Léasair: Úsáidtear léasar chun ciseal modhnaithe a fhoirmiú laistigh den chriostal, as ar féidir slisní tanaí a bhaint. Laghdaíonn an cur chuige seo caillteanas ábhair agus feabhsaíonn sé éifeachtúlacht próiseála, rud a fhágann gur treo nua gealladh fúithi é maidir le gearradh sliseog SiC.

Uasmhéadú Próiseas Gearrtha

Gearradh Il-Sreang Scríobach Seasta: Is í seo an teicneolaíocht phríomhshrutha faoi láthair, atá oiriúnach go maith do shaintréithe cruas ard SiC.

Meaisínithe Urscaoilte Leictrigh (EDM) agus Teicneolaíocht Deighilte Fuar: Soláthraíonn na modhanna seo réitigh éagsúlaithe atá oiriúnaithe do riachtanais shonracha.

Próiseas Snasta: Tá sé riachtanach cothromaíocht a bhaint amach idir ráta bainte ábhair agus damáiste don dromchla. Úsáidtear Snasú Ceimiceach-Meicniúil (CMP) chun aonfhoirmeacht an dromchla a fheabhsú.

Monatóireacht Fíor-Ama: Tugtar isteach teicneolaíochtaí cigireachta ar líne chun garbhúlacht dromchla a mhonatóiriú i bhfíor-am.

Slisniú Léasair: Laghdaíonn an teicníc seo caillteanas kerf agus giorraíonn sí timthriallta próiseála, cé gur dúshlán fós an crios atá buailte go teirmeach.

Teicneolaíochtaí Próiseála Hibrideacha: Feabhsaíonn comhcheangal modhanna meicniúla agus ceimiceacha éifeachtúlacht próiseála.

Tá feidhmchláir thionsclaíocha bainte amach ag an teicneolaíocht seo cheana féin. Mar shampla, fuair Infineon SILTECTRA agus tá paitinní lárnacha acu anois a thacaíonn le táirgeadh mais vaiféir 8 n-orlach. Sa tSín, tá éifeachtúlacht aschuir de 30 vaiféir in aghaidh an t-inneall bainte amach ag cuideachtaí cosúil le Delong Laser le haghaidh próiseála vaiféir 6 n-orlach, rud a léiríonn feabhas 40% ar mhodhanna traidisiúnta.

De réir mar a luathaíonn déantúsaíocht trealaimh tí, meastar go mbeidh an teicneolaíocht seo mar an réiteach príomhshrutha le haghaidh próiseáil foshraithe SiC. Le trastomhas méadaitheach ábhar leathsheoltóra, tá modhanna gearrtha traidisiúnta imithe as feidhm. I measc na roghanna reatha, taispeánann teicneolaíocht sábha sreinge diamant frithingeach na hionchais iarratais is geallta. Cuireann gearradh léasair, mar theicníc atá ag teacht chun cinn, buntáistí suntasacha ar fáil agus meastar go mbeidh sé mar an modh gearrtha príomhúil amach anseo.

2,Meilt Criostail Aonair SiC

Mar ionadaí ar leathsheoltóirí tríú glúin, cuireann cairbíd sileacain (SiC) buntáistí suntasacha ar fáil mar gheall ar a bhearna banda leathan, a réimse leictreach miondealaithe ard, a luas ard drift leictreon sáithiúcháin, agus a sheoltacht theirmeach den scoth. Fágann na hairíonna seo go bhfuil SiC thar a bheith buntáisteach in iarratais ardvoltais (m.sh., timpeallachtaí 1200V). Is cuid bhunúsach de mhonarú gléasanna an teicneolaíocht phróiseála do foshraitheanna SiC. Bíonn tionchar díreach ag cáilíocht dhromchla agus cruinneas an tsubstráit ar cháilíocht an tsraithe eipitacsaigh agus ar fheidhmíocht na feiste deiridh.

Is é príomhchuspóir an phróisis meilt ná marcanna sábha dromchla agus sraitheanna damáiste a tharlaíonn le linn slisnithe a bhaint, agus dífhoirmiú de bharr an phróisis ghearrtha a cheartú. I bhfianaise chruas thar a bheith ard SiC, éilíonn meilt úsáid scríobach crua amhail cairbíd bóróin nó diamant. De ghnáth, roinntear meilt thraidisiúnta ina mheilt gharbh agus ina mheilt mhín.

2.1 Meilt Garbh agus Mín

Is féidir meilt a chatagóiriú bunaithe ar mhéid na gcáithníní scríobacha:

Meilt Garbh: Úsáidtear scríobaigh níos mó go príomha chun marcanna sábha agus sraitheanna damáiste a dhéantar le linn slisnithe a bhaint, rud a fheabhsaíonn éifeachtúlacht próiseála.

Meilt Mhín: Úsáidtear scríobaigh níos míne chun an ciseal damáiste a fhágann meilt gharbh a bhaint, garbhacht dromchla a laghdú, agus cáilíocht dromchla a fheabhsú.

Úsáideann go leor monaróirí foshraitheanna SiC baile próisis táirgthe ar scála mór. Is modh coitianta é meilt dhéthaobhach ag baint úsáide as pláta iarainn teilgthe agus sloda diamant monachriostalach. Baintear an ciseal damáiste a d'fhág sábhadh sreinge go héifeachtach leis an bpróiseas seo, ceartaítear cruth an tsliabháin, agus laghdaítear TTV (Éagsúlacht Iomlán Tiús), Bogha, agus Dlúth. Tá an ráta bainte ábhair cobhsaí, ag sroicheadh ​​0.8–1.2 μm/nóim de ghnáth. Mar sin féin, tá dromchla an tsliabháin mar thoradh air sin neamhlonrach le garbhacht réasúnta ard - de ghnáth timpeall 50 nm - rud a chuireann éilimh níos airde ar chéimeanna snasta ina dhiaidh sin.

2.2 Meilt Aontaobhach

Ní phróiseálann meilt aontaobhach ach taobh amháin den sceallóg ag an am. Le linn an phróisis seo, cuirtear an sceallóg le céir ar phláta cruach. Faoi bhrú feidhmeach, déantar beagán dífhoirmithe ar an tsubstráit, agus déantar an dromchla uachtarach a chothromú. Tar éis meilt, déantar an dromchla íochtarach a chothromú. Nuair a bhaintear an brú, bíonn claonadh ag an dromchla uachtarach filleadh ar a chruth bunaidh, rud a théann i bhfeidhm freisin ar an dromchla íochtarach atá meilte cheana féin - rud a fhágann go mbíonn an dá thaobh lúbtha agus díghrádaithe i gcothrom.

Ina theannta sin, is féidir leis an pláta meilt a bheith cuasach i mbeagán ama, rud a fhágann go n-éiríonn an vaiféar dronnach. Chun cothrom na pláta a choinneáil, tá gá le cóiriú go minic. Mar gheall ar an éifeachtúlacht íseal agus droch-chothrom na vaiféar, níl meilt aontaobhach oiriúnach le haghaidh olltáirgeadh.

De ghnáth, úsáidtear rothaí meilt #8000 le haghaidh meilt mhín. Sa tSeapáin, tá an próiseas seo sách aibí agus úsáidtear rothaí snasta #30000 fiú. Fágann sé seo go sroicheann garbh-dhromchla na sceallóga próiseáilte faoi bhun 2 nm, rud a fhágann go bhfuil na sceallóga réidh le haghaidh CMP (Snasú Meicniúil Ceimiceach) deiridh gan phróiseáil bhreise.

2.3 Teicneolaíocht Tanaithe Aontaobhach

Is modh nuálach meilt aontaobhach í an Teicneolaíocht Tanaithe Aontaobhach Diamant. Mar a léirítear i bhFíor 5 (nach bhfuil le feiceáil anseo), úsáideann an próiseas pláta meilt nasctha le diamant. Socraítear an scealp trí ionsú folúis, agus rothlaíonn an scealp agus an roth meilt diamant ag an am céanna. Bogann an roth meilt síos de réir a chéile chun an scealp a thanú go dtí tiús sprice. Tar éis taobh amháin a bheith críochnaithe, déantar an scealp a chasadh chun an taobh eile a phróiseáil.

Tar éis tanaithe, is féidir le slisneoir 100 mm na nithe seo a leanas a bhaint amach:

Bogha < 5 μm

TTV < 2 μm

Garbhacht dromchla < 1 nm

Cuireann an modh próiseála aon-shlise seo ardchobhsaíocht, comhsheasmhacht den scoth, agus ráta ard bainte ábhair ar fáil. I gcomparáid le meilt déthaobhach traidisiúnta, feabhsaíonn an teicníc seo éifeachtúlacht meilt faoi bhreis is 50%.

2.4 Meilt Déthaobhach

Úsáideann meilt dhéthaobhach pláta meilt uachtarach agus íochtarach araon chun an dá thaobh den tsubstráit a mheilt ag an am céanna, rud a chinntíonn cáilíocht dromchla den scoth ar an dá thaobh.

Le linn an phróisis, cuireann na plátaí meilt brú i bhfeidhm ar dtús ar na pointí is airde den phíosa oibre, rud a fhágann dífhoirmiú agus baint ábhair de réir a chéile ag na pointí sin. De réir mar a chothromaítear na spotaí arda, éiríonn an brú ar an tsubstráit níos aonfhoirmí de réir a chéile, rud a fhágann dífhoirmiú comhsheasmhach ar fud an dromchla ar fad. Ligeann sé seo do na dromchlaí uachtaracha agus íochtaracha a bheith meilt go cothrom. Nuair a bhíonn an meilt críochnaithe agus an brú scaoilte, téann gach cuid den tsubstráit ar ais go haonfhoirmeach mar gheall ar an mbrú comhionann a bhí air. Mar thoradh air sin, níl mórán saobhadh agus cothrom maith ann.

Braitheann garbhdhromchla an tsaiféir tar éis meilt ar mhéid na gcáithníní scríobacha—tugann cáithníní níos lú dromchlaí níos míne. Agus scríobaigh 5 μm in úsáid le haghaidh meilt dhéthaobhach, is féidir cothromaíocht agus athrú tiús an tsaiféir a rialú laistigh de 5 μm. Taispeánann tomhais Micreascópacht Fórsa Adamhach (AFM) garbhdhromchla (Rq) de thart ar 100 nm, le poill mheilte suas le 380 nm ar doimhne agus marcanna líneacha infheicthe de bharr gníomhaíochta scríobach.

Is modh níos forbartha é meilt dhéthaobhach ag baint úsáide as ceapacha cúr polaiúireatáin in éineacht le sloda diamant polachriostalach. Táirgeann an próiseas seo vaiféir a bhfuil garbh-dhromchla an-íseal acu, ag baint amach Ra < 3 nm, rud atá an-tairbheach chun foshraitheanna SiC a snasú ina dhiaidh sin.

Mar sin féin, is fadhb gan réiteach í an scríobadh dromchla. Ina theannta sin, déantar an diamant polachriostalach a úsáidtear sa phróiseas seo a tháirgeadh trí shintéis phléascach, rud atá dúshlánach go teicniúil, a thugann cainníochtaí ísle, agus atá thar a bheith costasach.

Snasú Criostail Aonair SiC

Chun dromchla snasta ardchaighdeáin a bhaint amach ar shliseáin charbaídí sileacain (SiC), ní mór poill mheilte agus tonnta dromchla ar scála nanaiméadar a bhaint go hiomlán agus an snasú ar siúl. Is é an sprioc dromchla réidh, saor ó lochtanna a tháirgeadh gan aon éilliú ná díghrádú, gan aon damáiste faoin dromchla, agus gan aon strus dromchla iarmharach.

3.1 Snasú Meicniúil agus CMP ar Shliseáin SiC

Tar éis fás tinne criostail aonair SiC, cuireann lochtanna dromchla cosc ​​​​air a úsáid go díreach le haghaidh fáis eipitacsaigh. Dá bhrí sin, tá gá le tuilleadh próiseála. Déantar an tinne a mhúnlú ar dtús i bhfoirm sorcóireach chaighdeánach trí shlánú, ansin slisnítear ina vaiféir é ag baint úsáide as gearradh sreinge, agus ina dhiaidh sin déantar fíorú treoshuímh criostalagrafaíochta. Is céim ríthábhachtach í an snasú chun feabhas a chur ar cháilíocht na vaiféir, ag dul i ngleic le damáiste dromchla féideartha de bharr lochtanna fáis criostail agus céimeanna próiseála roimh ré.

Tá ceithre phríomh-mhodh ann chun sraitheanna damáiste dromchla a bhaint ar SiC:

Snasú meicniúil: Simplí ach fágann sé scríobtha; oiriúnach le haghaidh snasú tosaigh.

Snasú Ceimiceach Meicniúil (CMP): Baintear scratches trí ghreanadh ceimiceach; oiriúnach le haghaidh snasú beacht.

Greanadh hidrigine: Éilíonn sé trealamh casta, a úsáidtear go coitianta i bpróisis HTCVD.

Snasú le cúnamh plasma: Casta agus is annamh a úsáidtear é.

Is gnách go mbíonn scríobtha mar thoradh ar snasú meicniúil amháin, ach is féidir le snasú ceimiceach amháin greanadh míchothrom a bheith mar thoradh air. Comhcheanglaíonn CMP an dá bhuntáiste agus cuireann sé réiteach éifeachtach agus cost-éifeachtach ar fáil.

Prionsabal Oibre CMP

Oibríonn CMP tríd an vaiféar a rothlú faoi bhrú socraithe i gcoinne ceap snasta rothlach. Baintear amach cothromaíocht dromchla leis an ngluaiseacht choibhneasta seo, in éineacht le scríobadh meicniúil ó scríobaigh nana-mhéide sa tsladán agus gníomh ceimiceach na ngníomhairí imoibríocha.

Príomhábhair a úsáideadh:

Sladrán snasta: Tá scríobaigh agus imoibrithe ceimiceacha ann.

Ceap snasta: Caitheann sé síos le linn úsáide, rud a laghdaíonn méid na bpoll agus éifeachtúlacht seachadta an tsladaigh. Tá gá le cóiriú rialta, de ghnáth ag baint úsáide as cóiritheoir diamant, chun garbhlacht a athbhunú.

Próiseas tipiciúil CMP

Scríobach: sloda diamant 0.5 μm

Garbhacht dhromchla sprice: ~0.7 nm

Snasú Ceimiceach Meicniúil:

Trealamh snasta: snastóir aontaobhach AP-810

Brú: 200 g/cm²

Luas pláta: 50 rpm

Luas sealbhóra ceirmeach: 38 rpm

Comhdhéanamh sloda:

SiO₂ (30% de réir meáchain, pH = 10.15)

0–70% de réir meáchain H₂O₂ (30% de réir meáchain, grád imoibrí)

Coigeartaigh an pH go 8.5 ag baint úsáide as 5% de réir meáchain KOH agus 1% de réir meáchain HNO₃

Ráta sreafa sloda: 3 L/nóim, athchúrsáilte

Feabhsaíonn an próiseas seo cáilíocht na sceallóga SiC go héifeachtach agus comhlíonann sé na ceanglais maidir le próisis iartheachtacha.

Dúshláin Theicniúla i Snasú Meicniúil

Tá ról ríthábhachtach ag SiC, mar leathsheoltóir le bearna leathan banda, sa tionscal leictreonaice. Le hairíonna fisiceacha agus ceimiceacha den scoth, tá criostail aonair SiC oiriúnach do thimpeallachtaí foircneacha, amhail teocht ard, minicíocht ard, cumhacht ard, agus friotaíocht radaíochta. Mar sin féin, cuireann a nádúr crua agus sobhriste dúshláin mhóra i láthair maidir le meilt agus snasú.

De réir mar a aistríonn monaróirí domhanda mór le rá ó vaiféir 6 n-orlach go vaiféir 8 n-orlach, tá fadhbanna ar nós scoilteadh agus damáiste vaiféir le linn próiseála ag éirí níos suntasaí, rud a mbíonn tionchar suntasach aige ar an toradh. Is tagarmharc ríthábhachtach anois é aghaidh a thabhairt ar na dúshláin theicniúla a bhaineann le foshraitheanna SiC 8 n-orlach chun dul chun cinn an tionscail.

Sa ré 8 n-orlach, tá go leor dúshlán roimh phróiseáil vaiféil SiC:

Tá scálú vaiféir riachtanach chun aschur sliseanna in aghaidh an bhaisc a mhéadú, caillteanas imeall a laghdú, agus costais táirgthe a ísliú - go háirithe i bhfianaise an éilimh mhéadaigh in iarratais feithiclí leictreacha.

Cé go bhfuil fás criostail aonair SiC 8-orlach tar éis aibiú, tá constaicí fós roimh phróisis chúltaca cosúil le meilt agus snasú, rud a fhágann go bhfuil toradh íseal ann (40–50% amháin).

Bíonn dáiltí brú níos casta ag baint le vaiféir níos mó, rud a mhéadaíonn an deacracht a bhaineann le strus snasta agus comhsheasmhacht toraidh a bhainistiú.

Cé go bhfuil tiús na vaiféir 8 n-orlach ag druidim le tiús na vaiféir 6 n-orlach, tá siad níos so-ghabhálaí i ndán damáiste le linn láimhseála mar gheall ar strus agus saobhadh.

Chun strus, castacht agus scoilteadh a bhaineann le gearradh a laghdú, úsáidtear gearradh léasair níos mó agus níos mó. Mar sin féin:

Is cúis le damáiste teirmeach léasair tonnfhaid fhada.

Gineann léasair ghearrthonnfhaid smionagar trom agus déanann siad an ciseal damáiste a dhoimhniú, rud a mhéadaíonn castacht snasta.

Sreabhadh Oibre Snasta Meicniúil do SiC

Áirítear leis an sreabhadh próisis ghinearálta:

Gearradh treoshuímh

Meilt garbh

Meilt mhín

Snasú meicniúil

Snasú Ceimiceach Meicniúil (CMP) mar an chéim dheireanach

Tá an rogha modh CMP, dearadh bealaigh an phróisis, agus uasmhéadú paraiméadair ríthábhachtach. I ndéantúsaíocht leathsheoltóra, is é CMP an chéim chinniúnach chun sliseáin SiC a tháirgeadh le dromchlaí thar a bheith réidh, saor ó lochtanna, agus saor ó dhamáiste, atá riachtanach le haghaidh fás eipitacsach ardchaighdeáin.

(a) Bain an t-inné SiC as an mbreogán;

(b) Déan múnlú tosaigh ag baint úsáide as meilt trastomhais sheachtraigh;

(c) Faigh amach treoshuíomh an chriostail trí úsáid a bhaint as comhréidh nó eangacha ailínithe;

(d) Gearr an t-ingot ina vaiféil tanaí ag baint úsáide as sábhadh il-shreang;

(e) Réidhe dromchla scáthánach a bhaint amach trí chéimeanna meilt agus snasta.

Tar éis an tsraith céimeanna próiseála a chríochnú, is minic a bhíonn imeall seachtrach an tsliabháin SiC géar, rud a mhéadaíonn an baol go scoiltfidh sé le linn láimhseála nó úsáide. Chun an leochaileacht sin a sheachaint, tá gá le meilt imeall.

Chomh maith leis na próisis slisnithe traidisiúnta, baineann teicneolaíocht nasctha le modh nuálach chun vaiféir SiC a ullmhú. Cuireann an cur chuige seo ar chumas vaiféir a mhonarú trí shraith tanaí aonchriostail SiC a nascadh le foshraith ilchineálach (foshraith tacaíochta).

Léiríonn Fíor 3 sreabhadh an phróisis:

Ar dtús, cruthaítear ciseal dí-lannúcháin ag doimhneacht shonraithe ar dhromchla an chriostail aonair SiC trí ionchlannú ian hidrigine nó teicnící comhchosúla. Ansin, nasctar an criostal aonair SiC próiseáilte le foshraith tacaíochta cothrom agus cuirtear brú agus teas air. Ligeann sé seo aistriú agus deighilt rathúil an chiseal criostail aonair SiC ar an foshraith tacaíochta.

Déantar cóireáil dhromchla ar an tsraith SiC scartha chun an cothromaíocht riachtanach a bhaint amach agus is féidir í a athúsáid i bpróisis nasctha ina dhiaidh sin. I gcomparáid le slisniú traidisiúnta criostail SiC, laghdaíonn an teicníc seo an t-éileamh ar ábhair chostasaí. Cé go bhfuil dúshláin theicniúla ann fós, tá dul chun cinn gníomhach á dhéanamh sa taighde agus sa fhorbairt chun táirgeadh vaiféir ar chostas níos ísle a chumasú.

I bhfianaise an chruas ard agus an chobhsaíocht cheimiceach atá ag SiC — rud a fhágann go bhfuil sé frithsheasmhach in aghaidh imoibrithe ag teocht an tseomra — tá gá le snasú meicniúil chun poill mheilt mhíne a bhaint, damáiste dromchla a laghdú, scratches, poill agus lochtanna craiceann oráiste a dhíchur, garbhántacht dromchla a ísliú, cothromaíocht a fheabhsú, agus cáilíocht dromchla a fheabhsú.

Chun dromchla snasta ardchaighdeáin a bhaint amach, is gá:

Coigeartaigh cineálacha scríobacha,

Laghdaigh méid na gcáithníní,

Paraiméadair phróisis a bharrfheabhsú,

Roghnaigh ábhair snasta agus ceapacha a bhfuil cruas leordhóthanach acu.

Léiríonn Fíor 7 gur féidir le snasú déthaobhach le scríobaigh 1 μm cothromaíocht agus athrú tiús a rialú laistigh de 10 μm, agus garbhúlacht dromchla a laghdú go dtí thart ar 0.25 nm.

3.2 Snasú Ceimiceach Meicniúil (CMP)

Comhcheanglaíonn Snasú Ceimiceach-Mheicniúil (SMC) scríobadh cáithníní ultrafhíneáil le greanadh ceimiceach chun dromchla réidh, cothrom a chruthú ar an ábhar atá á phróiseáil. Is é seo an prionsabal bunúsach:

Tarlaíonn imoibriú ceimiceach idir an sloda snasta agus dromchla an vaiféir, rud a chruthaíonn ciseal bog.

Baintear an t-ábhar trí fhrithchuimilt idir na cáithníní scríobacha agus an ciseal bog.

Buntáistí CMP:

Sáraíonn sé na míbhuntáistí a bhaineann le snasú meicniúil nó ceimiceach amháin,

Baintear amach pleanáil dhomhanda agus áitiúil araon,

Táirgeann sé dromchlaí le cothromaíocht ard agus garbhacht íseal,

Ní fhágann sé aon damáiste don dromchla ná don fho-dhromchla.

Go mion:

Bogann an sceallóg i gcoibhneas leis an ceap snasta faoi bhrú.

Bíonn scríobaigh ar scála nanaiméadar (m.sh., SiO₂) sa sloda páirteach sa lomadh, ag lagú naisc chomhfhiúsacha Si-C agus ag feabhsú baint ábhair.

Cineálacha Teicnící CMP:

Snasú Scríobach Saor: Cuirtear scríobaigh (m.sh., SiO₂) ar fionraí i sloda. Tarlaíonn baint ábhair trí scríobadh trí chorp (vaiféar-eochaircheap-scríobach). Ní ​​mór méid an scríobaigh (de ghnáth 60–200 nm), pH, agus teocht a rialú go beacht chun aonfhoirmeacht a fheabhsú.

Snasú Scríobach Seasta: Tá scríobaigh leabaithe sa ceap snasta chun cosc ​​a chur ar chomhbhailiú—oiriúnach le haghaidh próiseála ardchruinnis.

Glanadh Iar-Snasta:

Déantar na nithe seo a leanas ar na vaiféir snasta:

Glanadh ceimiceach (lena n-áirítear uisce dí-ocsaídithe agus baint iarmhair shladair),

sruthlú uisce DI, agus

Triomú nítrigine te

chun truailleáin dromchla a íoslaghdú.

Cáilíocht agus Feidhmíocht Dromchla

Is féidir garbhúlacht dromchla a laghdú go Ra <0.3 nm, rud a chomhlíonann riachtanais eipitacsais leathsheoltóra.

Planarú Domhanda: Laghdaíonn an meascán de mhaolú ceimiceach agus baint mheicniúil scratches agus greanadh míchothrom, ag sárú modhanna meicniúla nó ceimiceacha íon.

Ardéifeachtúlacht: Oiriúnach d'ábhair chrua agus sobhriste cosúil le SiC, le rátaí bainte ábhair os cionn 200 nm/u.

Teicnící Snasta Eile atá ag Teacht Chun Cinn

Chomh maith le CMP, tá modhanna malartacha molta, lena n-áirítear:

Snasú leictriceimiceach, snasú nó greanadh le cúnamh catalaíoch, agus

Snasú trícheimiceach.

Mar sin féin, tá na modhanna seo fós i gcéim an taighde agus tá siad forbartha go mall mar gheall ar airíonna ábhair dúshlánacha SiC.

Sa deireadh thiar, is próiseas de réir a chéile é próiseáil SiC chun castacht agus garbhlacht a laghdú chun cáilíocht an dromchla a fheabhsú, áit a bhfuil rialú cothromaíochta agus garbhlachta ríthábhachtach i ngach céim.

Teicneolaíocht Próiseála

Le linn chéim mheilt na vaiféar, úsáidtear sloda diamant le méideanna cáithníní éagsúla chun an vaiféar a mheilt go dtí an cothrom agus an garbh-dhromchla atá ag teastáil. Leanann sé seo le snasú, ag baint úsáide as teicnící snasta meicniúla agus ceimiceacha meicniúla (CMP) araon chun vaiféir shiliceán charbaíde (SiC) snasta saor ó dhamáiste a tháirgeadh.

Tar éis snasta, déantar cigireacht dhian cáilíochta ar na sliseáin SiC ag baint úsáide as ionstraimí ar nós micreascóip optúla agus difreactóiméadair X-ghathaithe chun a chinntiú go gcomhlíonann na paraiméadair theicniúla go léir na caighdeáin riachtanacha. Ar deireadh, glantar na sliseáin snasta ag baint úsáide as gníomhairí glantacháin speisialaithe agus uisce ultraíon chun truailleáin dromchla a bhaint. Ansin triomaítear iad ag baint úsáide as gás nítrigine ultra-ardíonachta agus triomadóirí sníomha, rud a chríochnaíonn an próiseas táirgthe ar fad.

Tar éis blianta fada iarrachta, tá dul chun cinn suntasach déanta i bpróiseáil criostail aonair SiC laistigh den tSín. Go hinmheánach, tá criostail aonair leath-inslithe 4H-SiC dópáilte 100 mm forbartha go rathúil, agus is féidir criostail aonair 4H-SiC agus 6H-SiC de chineál n a tháirgeadh i mbaisceanna anois. Tá criostail aonair SiC 150 mm forbartha ag cuideachtaí ar nós TankeBlue agus TYST cheana féin.

Maidir le teicneolaíocht próiseála vaiféir SiC, tá réamhscrúdú déanta ag institiúidí intíre ar choinníollacha próisis agus ar bhealaí chun criostail a slisniú, a mheilt agus a snasú. Tá siad in ann samplaí a tháirgeadh a chomhlíonann na ceanglais maidir le monarú gléasanna go bunúsach. Mar sin féin, i gcomparáid le caighdeáin idirnáisiúnta, tá cáilíocht próiseála dromchla vaiféir intíre fós i bhfad taobh thiar. Tá roinnt saincheisteanna ann:

Tá teoiricí agus teicneolaíochtaí próiseála SiC idirnáisiúnta faoi chosaint dhian agus níl rochtain éasca orthu.

Tá easpa taighde teoiriciúil agus tacaíochta ann maidir le feabhsú agus uasmhéadú próiseas.

Tá costas ard ag baint le trealamh agus comhpháirteanna eachtracha a allmhairiú.

Léiríonn taighde intíre ar dhearadh trealaimh, cruinneas próiseála agus ábhair bearnaí suntasacha fós i gcomparáid le leibhéil idirnáisiúnta.

Faoi láthair, is allmhairithe formhór na n-ionstraimí ardchruinnis a úsáidtear sa tSín. Tá gá le feabhsuithe breise ar threalamh agus ar mhodheolaíochtaí tástála freisin.

Le forbairt leanúnach leathsheoltóirí an tríú glúin, tá trastomhas foshraitheanna criostail aonair SiC ag méadú go seasta, mar aon le ceanglais níos airde maidir le cáilíocht próiseála dromchla. Tá teicneolaíocht próiseála vaiféir anois ar cheann de na céimeanna is dúshlánaí ó thaobh na teicneolaíochta de i ndiaidh fás criostail aonair SiC.

Chun aghaidh a thabhairt ar na dúshláin atá ann cheana féin sa phróiseáil, tá sé riachtanach staidéar breise a dhéanamh ar na meicníochtaí a bhaineann le gearradh, meilt agus snasú, agus modhanna agus bealaí próiseála oiriúnacha a iniúchadh le haghaidh monarú sliseog SiC. Ag an am céanna, is gá foghlaim ó theicneolaíochtaí próiseála idirnáisiúnta chun cinn agus teicnící agus trealamh meaisínithe ultra-chruinnis den scoth a ghlacadh chun foshraitheanna ardchaighdeáin a tháirgeadh.

De réir mar a mhéadaíonn méid na vaiféar, méadaíonn deacracht fhás agus próiseála criostail freisin. Mar sin féin, feabhsaíonn éifeachtúlacht déantúsaíochta gléasanna iartheachtacha go suntasach, agus laghdaítear an costas aonaid. Faoi láthair, cuireann na príomhsholáthraithe vaiféar SiC ar fud an domhain táirgí ar fáil a bhfuil trastomhas idir 4 orlach agus 6 orlach orthu. Tá tús curtha ag cuideachtaí ceannródaíocha ar nós Cree agus II-VI le pleanáil a dhéanamh cheana féin chun línte táirgthe vaiféar SiC 8 n-orlach a fhorbairt.