Mit der breiten Anwendung von Siliziumkarbid (SiC) in Halbleiterbauelementen werden die Qualitätsanforderungen an Siliziumkarbidsubstrate immer strenger. Für SiC-Geräte gelten strenge Vorschriften hinsichtlich der Änderung der Oberflächendicke, der Oberflächenrauheit (Ra), der Bearbeitungsschäden und der Eigenspannung des Linerfilms. Allerdings weist das SiC-Substrat nach dem Schneiden und Ablösen häufig Probleme wie eine beschädigte Schicht, eine hohe Oberflächenrauheit und eine schlechte Ebenheit auf. Diese Probleme müssen durch einen effektiven Glättungsprozess gelöst werden, um hochwertige polierte Bleche für den anschließenden Epitaxieprozess zu erhalten. Dieser Artikel konzentriert sich auf das Schleifen und die Schleiftechnologie beim Glätten von SiC-Substraten und vergleicht und analysiert deren Vor- und Nachteile.
1. Aktuelle Situation und Einschränkung des Schleifprozesses
Der Schleifprozess hat einen hohen Marktanteil, umfasst zwei Stufen des Grobschleifens und des Feinschleifens und erfordert ein einseitiges mechanisches Polieren (DMP) vor dem chemisch-mechanischen Polieren (CMP). Der Vorteil besteht darin, dass die Kosten relativ niedrig sind, es gibt jedoch Nachteile wie umständliche Prozesse, einen geringen Automatisierungsgrad, ein hohes Fragmentierungsrisiko, eine geringe Flexibilität und gewisse Auswirkungen auf die Umwelt.
2. Vorteile und Anpassungsfähigkeit des Schleifprozesses
Der Schleifprozess bietet als Alternative zum Schleifprozess höhere Materialabtragsraten und eine bessere Kontrolle der Waferdicke und Ebenheit. Um eine feinere und gleichmäßigere Oberflächenbearbeitung zu erreichen, werden unterschiedliche Schleifmittel und Schleiftechniken, wie zum Beispiel Diamantschleifscheiben, eingesetzt. Der Schleifprozess zeichnet sich durch hervorragende Automatisierung und Flexibilität aus, eignet sich für die Einzelchipverarbeitung und kann besser an die Verarbeitungsanforderungen großer Wafer angepasst werden.
SiC-Substrat-Abflachungsprozessdiagramm
Der Schleifprozess umfasst normalerweise zwei Stufen: Grobschleifen und Feinschleifen, und die beschädigte Schicht der Substratoberfläche wird durch unterschiedliche Partikelgrößen des Schleifmaterials schrittweise entfernt, um die Oberflächenglätte zu verbessern. Der Prozess weist jedoch viele Probleme auf. Erstens ist der Prozess komplizierter, vom Grobschleifen über das Feinschleifen bis hin zu DMP und CMP, und erfordert mehrere Schritte, was die Bearbeitungszeit und die Kosten erhöht. Zweitens ist der Automatisierungsgrad nicht hoch, was zu einer geringen Produktionseffizienz führt. Bei großen Wafern besteht ein hohes Risiko der Fragmentierung aufgrund der mechanischen Belastung während der Verarbeitung. Darüber hinaus ist die Flexibilität des Schleifprozesses gering, was der Einzelspanbearbeitung nicht förderlich ist, und die Verwendung von Schleifflüssigkeit hat gewisse Auswirkungen auf die Umwelt.
Der Schleifprozess nutzt hocheffiziente Schleifmittel wie Diamantscheiben, um eine schnelle Glättung von SiC-Substraten mit höheren Materialabtragsraten zu erreichen. Im Vergleich zum Schleifprozess hat der Schleifprozess die folgenden Vorteile: Erstens kann ein hoher Automatisierungsgrad die Produktionseffizienz erheblich verbessern; Das zweite ist die gute Flexibilität, die für die Einzelstückverarbeitung geeignet ist und an unterschiedliche Anforderungen angepasst werden kann. Drittens kann es sich besser an die Verarbeitungsanforderungen großer Wafer anpassen und das Risiko einer Fragmentierung verringern. Darüber hinaus ermöglicht der Schleifprozess eine feinere und gleichmäßigere Oberflächenbeschaffenheit und bietet so einen besseren Untergrund für nachfolgende CMP-Prozesse.
Zusammenfassend haben die Schleif- und Schleiftechniken im SiC-Substrat-Glättungsprozess ihre Vor- und Nachteile. Obwohl die Kosten des Schleifprozesses niedrig sind, ist der Prozess umständlich, der Automatisierungsgrad nicht hoch, das Risiko einer Fragmentierung hoch und die Flexibilität gering, was seine Weiterentwicklung einschränkt. Im Gegensatz dazu zeigt der Schleifprozess offensichtliche Vorteile hinsichtlich Automatisierung, Flexibilität, Materialabtragsrate und Oberflächenbehandlungsqualität, was den hohen Qualitätsanforderungen von SiC-Substraten in der modernen Halbleiterindustrie besser gerecht wird. Daher wird mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Halbleitertechnologie erwartet, dass der Schleifprozess zur Haupttechnologie für die Glättung von SiC-Substraten wird. Zukünftig sollten die Schleifprozessparameter weiter optimiert werden, um die Verarbeitungseffizienz und -qualität zu verbessern und den immer strengeren Substratanforderungen von SiC-Geräten gerecht zu werden.
