مقدمة موجزة لعملية تصنيع رقاقة SiC

باعتبارها المادة الأساسية التي لا غنى عنها في صناعة أشباه الموصلات المتطورة،رقائق كربيد السيليكونتعرض خصائص حرارية وكهربائية ممتازة، وتتميز بآفاق تطبيق واسعة في الأجهزة الإلكترونية المتكاملة ذات درجات الحرارة العالية والتردد العالي والطاقة العالية والمقاومة للإشعاع.

نظرًا لأن دقة تصنيع ركائز SiC تؤثر بشكل مباشر على أداء أجهزة أشباه الموصلات النهائية، يتم فرض متطلبات صارمة للغاية على جودة سطح رقائق SiC لتطبيقات تصنيع أشباه الموصلات. تصف هذه الورقة بإيجاز عملية تصنيع رقائق كربيد السيليكون عالية الجودة.

1. تحضير المواد الخام

يتم تفاعل مسحوق السيليكون عالي النقاء ومسحوق الكربون، الممزوجين بنسبة محددة، عند درجة حرارة تتجاوز 2000 درجة مئوية لتصنيع جزيئات كربيد السيليكون. ومن ثم فإن المسحوق الصغير من كربيد السيليكون عالي الجودة والذي يلبي تمامًا متطلبات نمو بلورات SiC يخضع لإجراءات تكرير لاحقة مثل التكسير والتنظيف الكيميائي.

2. النمو البلوري

يتم وضع مسحوق دقيق من SiC عالي الجودة في البوتقة داخل فرن عالي الحرارة ثم يتم تسخينه إلى درجة حرارة التسامي، حيث يتحلل إلى غازات مثل Si وSi₂C وSiC₂. تحت تأثير التدرج في درجة الحرارة المحورية، تهاجر هذه الغازات لأعلى إلى منطقة الفرن العلوي وتترسب حول بلورة بذور كربيد السيليكون، وتنمو تدريجيًا لتصبح سبيكة أسطوانية.

3. معالجة السبائك وتقطيع الويفر

يتم توجيه سبيكة كربيد السيليكون المزروعة بواسطة أداة توجيه بلورية أحادية بالأشعة السينية ويتم معالجتها إلى فراغات ذات قطر قياسي من خلال تسطيح السطح والطحن الأسطواني. يتم بعد ذلك تقطيع فراغات SiC القياسية النهائية إلى شرائح رقيقة بسماكة لا تزيد عن 1 مم بواسطة معدات التقطيع متعددة الأسلاك.

4. لف وتلميع الويفر

يتم طحن الرقائق المقطعة باستخدام ملاط ​​طحن الماس بأحجام مختلفة من الجسيمات لتحقيق التسطيح والخشونة المطلوبة، ويتم تطبيق عمليات التلميع الميكانيكي والتلميع الميكانيكي الكيميائي مجتمعة للحصول على سطح فائق النعومة خالي من التلف لرقائق SiC.

5. فحص الرقاقة

يتم اختبار المعلمات المختلفة لرقائق SiC بواسطة أدوات احترافية، بما في ذلك المجهر البصري، ومقياس حيود الأشعة السينية، ومجهر القوة الذرية، واختبار المقاومة غير التلامسية، واختبار تسطيح السطح، واختبار عيوب السطح الشامل. تشمل العناصر التي تم اختبارها كثافة الأنابيب الدقيقة، وجودة الكريستال، وخشونة السطح، والمقاومة، والالتواء، والقوس، وتغير السُمك، وخدوش السطح، وعلى أساسها يتم تصنيف درجة الجودة لكل رقاقة.

6. تنظيف الرقاقة

مصقولرقائق كربيد السيليكونيتم تنظيفها عادةً باستخدام عوامل التنظيف الكيميائية والمياه فائقة النقاء لإزالة الملوثات السطحية غير المرغوب فيها وملاط التلميع المتبقي تمامًا ثم تجفيفها في جو نيتروجين عالي النقاء باستخدام مجففات الدوران. يتم تعبئة الرقائق المنظفة والمجففة في أشرطة الرقائق النظيفة في غرفة الأبحاث من فئة أشباه الموصلات، مما يجعلها تلبي تمامًا معايير النظافة النهائية.