Giới thiệu tóm tắt về quy trình chế tạo wafer SiC

Là vật liệu nền không thể thiếu trong ngành công nghiệp bán dẫn tiên tiến,tấm silicon cacbuathể hiện các đặc tính nhiệt và điện tuyệt vời, có triển vọng ứng dụng rộng rãi trong các thiết bị điện tử tích hợp nhiệt độ cao, tần số cao, công suất cao và chống bức xạ.

Do độ chính xác gia công của chất nền SiC ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của các thiết bị bán dẫn cuối cùng nên các yêu cầu cực kỳ nghiêm ngặt được đặt ra đối với chất lượng bề mặt của tấm bán dẫn SiC dành cho các ứng dụng sản xuất chất bán dẫn. Bài viết này mô tả ngắn gọn quy trình sản xuất tấm silicon cacbua chất lượng cao.

1. Chuẩn bị nguyên liệu

Bột silicon và bột carbon có độ tinh khiết cao, được trộn theo tỷ lệ cụ thể, được phản ứng ở nhiệt độ trên 2000oC để tổng hợp các hạt cacbua silic. Sau đó, vi bột cacbua silic chất lượng cao đáp ứng đầy đủ các yêu cầu cho sự phát triển của tinh thể SiC sẽ trải qua các quy trình tinh chế tiếp theo như nghiền và làm sạch bằng hóa chất.

2. Tăng trưởng tinh thể

Bột vi mô SiC chất lượng cao được đặt trong nồi nấu kim loại trong lò nhiệt độ cao và sau đó được nung đến nhiệt độ thăng hoa, tại đó nó phân hủy thành các khí như Si, Si₂C và SiC₂. Dưới tác dụng của gradient nhiệt độ dọc trục, các khí này di chuyển lên trên khu vực lò phía trên và lắng đọng xung quanh tinh thể hạt SiC, dần dần phát triển thành một thỏi hình trụ.

3. Xử lý phôi & cắt lát wafer

Thỏi cacbua silic đang trưởng thành được định hướng bằng thiết bị định hướng đơn tinh thể tia X và được xử lý thành các phôi có đường kính tiêu chuẩn thông qua việc làm phẳng bề mặt và mài hình trụ. Các phôi SiC tiêu chuẩn đã hoàn thiện sau đó được cắt thành các tấm mỏng có độ dày không quá 1 mm bằng thiết bị cắt nhiều dây.

4. Lapping & đánh bóng wafer

Các tấm wafer được cắt lát được nghiền bằng cách sử dụng các lớp vữa kim cương có kích thước hạt khác nhau để đạt được độ phẳng và độ nhám cần thiết, các quy trình đánh bóng cơ học và đánh bóng cơ học kết hợp được áp dụng để có được bề mặt siêu mịn không bị hư hại của tấm wafer SiC.

5. Kiểm tra tấm bán dẫn

Các thông số khác nhau của tấm SiC được kiểm tra bằng các dụng cụ chuyên nghiệp, bao gồm kính hiển vi quang học, máy đo nhiễu xạ tia X, kính hiển vi lực nguyên tử, máy đo điện trở suất không tiếp xúc, máy đo độ phẳng bề mặt và máy kiểm tra khuyết tật bề mặt toàn diện. Các hạng mục được kiểm tra bao gồm mật độ micropipe, chất lượng tinh thể, độ nhám bề mặt, điện trở suất, độ cong, độ cong, sự thay đổi độ dày và vết trầy xước bề mặt, dựa vào đó mà phân loại chất lượng của từng tấm wafer.

6. Làm sạch wafer

đánh bóngtấm wafer SiCthường được làm sạch bằng chất tẩy rửa hóa học và nước siêu tinh khiết để loại bỏ triệt để các chất gây ô nhiễm bề mặt không mong muốn và bùn đánh bóng còn sót lại, sau đó sấy khô trong môi trường nitơ có độ tinh khiết cực cao bằng máy sấy quay. Các tấm bán dẫn đã được làm sạch và sấy khô được đóng gói vào các hộp bánh bán dẫn sạch trong phòng sạch cấp bán dẫn, khiến chúng đáp ứng đầy đủ các tiêu chuẩn về độ sạch sau này.