Siliziumkarbid, der aufstrebende Star der Halbleitermaterialindustrie, führt mit seinen hervorragenden Leistungsindikatoren nach und nach den Innovationstrend der Mikroelektroniktechnologie an. Seine einzigartige Wärmeleitfähigkeit, die herkömmlichen Halbleitermaterialien weit überlegen ist, bietet die Möglichkeit einer effizienten Wärmeableitung, insbesondere in elektronischen Hochleistungsgeräten, die beispiellose Vorteile bieten. In Verbindung mit seinen Eigenschaften mit großer Bandlücke kann das Siliziumkarbidsubstrat eine stabile elektrische Leistung in extremen Umgebungen aufrechterhalten und wird nicht durch Temperaturschwankungen beeinträchtigt, was seinen Anwendungsbereich in High-End-Anwendungen wie der Luft- und Raumfahrt erheblich erweitert Fahrzeuge mit neuer Energie. Darüber hinaus haben die beiden Schlüsselparameter eines starken elektrischen Durchbruchfelds und einer hohen Elektronenmobilität eine solide Grundlage für die Anwendung von Siliziumkarbid in elektronischen Hochfrequenz- und Hochspannungsgeräten wie leistungselektronischen Wandlern, HF-Kommunikationsgeräten usw. gelegt. und haben dadurch einen Leistungssprung erzielt.
Die breite Anwendung von Siliziumkarbid beschränkt sich nicht nur auf die oben genannten High-End-Bereiche, sondern reicht auch tief in viele Kernglieder der Halbleiterindustriekette ein, unter anderem als Substratmaterial für Hochleistungschips zur Unterstützung komplexerer Schaltkreisstrukturen; Im epitaktischen Wachstumsprozess fördern seine stabilen Substrateigenschaften das Wachstum hochwertiger Filme, was eine Möglichkeit zur Optimierung der Geräteleistung bietet. In der Phase des Gerätedesigns inspirieren die Eigenschaften von Siliziumkarbid die Designer zu grenzenloser Kreativität und führen zu innovativeren, leistungsstarken Halbleiterprodukten. In der Wafer-Herstellungsphase hat die Einführung von Siliziumkarbid höhere Anforderungen an den Herstellungsprozess gestellt und den technologischen Fortschritt der gesamten Halbleiterfertigungsindustrie gefördert.
Da es sich jedoch gerade um ein nahezu perfektes Material handelt, ist seine extrem hohe Härte – die Mohs-Härte nahe an Diamant – zu einem großen Problem geworden, das seine breite Anwendung einschränkt. Im Präzisionsbearbeitungsprozess erschwert die Härte von Siliziumkarbid die Darstellung herkömmlicher Polier- und Schleiftechnologien. Nicht nur ist die Verarbeitungseffizienz gering, sondern es kann auch leicht dazu kommen, dass die Oberflächenqualität nicht dem Standard entspricht, was die Produktionskosten erhöht. Daher ist die Lösung des Problems der Siliziumkarbidverarbeitung zu einer der Schlüsseltechnologien geworden, die im Bereich der Halbleitermaterialien dringend gelöst werden müssen. Forscher erforschen ständig neue Verarbeitungsmethoden, wie den Einsatz fortschrittlicher chemisch-mechanischer Poliertechnologie, Laserbearbeitungstechnologie usw., um gleichzeitig die Verarbeitungsgenauigkeit sicherzustellen, die Verarbeitungseffizienz zu verbessern und die Anwendung und Entwicklung von Silizium zu fördern Hartmetallmaterialien in einem breiteren Spektrum von Bereichen.
Die Sol-Gel-Poliertechnologie ist eine umweltfreundliche und effiziente Poliermethode, bei der durch die Verwendung von halbkonsolidierten Schleifmitteln und flexiblen Substraten aufgrund der flexiblen Eigenschaften der weichen Matrix der „Toleranz“-Effekt der Schleifpartikel erreicht wird, um Ultra zu erreichen - Glatte Oberfläche mit geringer Defektdichte auf dem extrem harten Halbleitersubstrat. Diese Methode kombiniert chemische und mechanische Wirkung, um extrem harte Halbleitersubstrate effektiv zu polieren, ohne schwere Oberflächen- oder Untergrundschäden zu verursachen. Im Vergleich zum herkömmlichen CMP kann die Sol-Gel-Poliertechnologie die Oberflächenrauheit in kurzer Zeit deutlich reduzieren und eine höhere Materialabtragsrate erzielen. Aufgrund ihrer guten Flexibilität kann die weiche Matrix bei geringerem Polierdruck arbeiten, den Druckbedarf an Werkstück und Ausrüstung verringern, den Verschleiß und das Abfallen der Verschleißpartikel verringern und die Lebensdauer der Verschleißpartikel verlängern. Das Vorläufermaterial (normalerweise eine metallorganische Verbindung) wird in Sol umgewandelt, das durch Hydrolyse- und Kondensationsreaktionen ein Gel bildet. Im Sol-Gel-Polierpad werden die Verschleißpartikel teilweise in der Gelmatrix fixiert, was für eine gewisse mechanische Festigkeit sorgen und gleichzeitig die Bewegung der Verschleißpartikel aufrechterhalten kann. Inländische Wissenschaftler nutzten diese Technologie, um die Oberfläche von HTHP-Einkristalldiamanten (111) zu bearbeiten und 22 Stunden lang zu polieren, wobei die Oberflächenrauheit von 230 nm auf 1,3 nm stieg. Der Kapazitätseffekt bezieht sich übrigens darauf, dass beim Polierprozess, wenn das Schleifmittel die bearbeitete Oberfläche berührt, aufgrund der weichen Matrix das stärker ausgeprägte Schleifmittel einen Rückprall erzeugen kann, wodurch sichergestellt wird, dass das Oberflächenschleifmittel das Werkstück annähernd bearbeiten kann in der gleichen horizontalen Ebene, wodurch eine Beschädigung der bearbeiteten Oberfläche durch das größere Schleifmittel vermieden und ein gleichmäßiger Materialabtrag erzielt wird. Es wird eine bessere Polierwirkung erzielt.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Siliziumkarbid als neuer Star in der Halbleitermaterialindustrie mit seinen einzigartigen Leistungsvorteilen die Innovation der Mikroelektroniktechnologie anführt. Seine breite Anwendung fördert nicht nur den technologischen Fortschritt im High-End-Bereich, sondern wirkt sich auch tiefgreifend auf jedes Glied der Halbleiterindustriekette aus. Allerdings stellen die hohen Härteeigenschaften von Siliziumkarbid auch Herausforderungen bei der Verarbeitung dar. Angesichts dieses Problems erforschen Forscher aktiv innovative Lösungen wie die Sol-Gel-Poliertechnologie. Diese neuen Technologien verbessern nicht nur die Verarbeitungseffizienz und Oberflächenqualität, sondern eröffnen auch neue Wege für die Anwendung und Entwicklung von Siliziumkarbidmaterialien ein breiteres Feldspektrum. Mit dem kontinuierlichen Fortschritt der Technologie werden Siliziumkarbidmaterialien sicherlich eine immer wichtigere Rolle im zukünftigen Bereich von Wissenschaft und Technologie spielen.
