Aunque el procesamiento del sustrato de carburo de silicio es difícil, para que la aplicación de carburo de silicio monocristalino en componentes electrónicos se convierta en la dirección futura del desarrollo, de modo que los dispositivos de carburo de silicio sean aplicaciones y promoción a gran escala, es necesario encontrar una manera de resolver el problema del difícil procesamiento del carburo de silicio.
En la actualidad, la tecnología de procesamiento de materiales de SiC tiene principalmente los siguientes procesos: corte direccional, desbaste de virutas, pulido fino, pulido mecánico y pulido mecánico químico (pulido fino). Entre ellos, el pulido químico-mecánico es el proceso final, y la selección del método de proceso, la disposición de la ruta del proceso y la optimización de los parámetros del proceso afectan directamente la eficiencia del pulido y el costo de procesamiento.
Sin embargo, debido a la alta dureza y estabilidad química de los materiales de SiC, la tasa de eliminación de material en el proceso de pulido CMP tradicional es baja. Por lo tanto, la industria comenzó a estudiar la tecnología de eficiencia auxiliar que respalda la tecnología de mecanizado de aplanamiento de ultraprecisión, incluida la asistida por plasma, asistida por catalizador, asistida por ultravioleta y asistida por campo eléctrico, de la siguiente manera:
01 Tecnología asistida por plasma
YAMAMURA Kazuy et al. propuso por primera vez el proceso de pulido asistido por plasma (PAP), que es un pulido químico-mecánico auxiliar que oxida los materiales de la superficie a una capa de óxido más suave a través de plasma, al tiempo que elimina los materiales mediante fricción abrasiva y desgaste.
El principio básico es: a través del gas de reacción del generador de RF (como vapor de agua, O, etc.) para producir un plasma que contiene grupos libres (como grupos libres OH, radicales libres O), con una fuerte capacidad de oxidación de los grupos libres en el superficie de la modificación de oxidación del material SiC. Se obtiene una capa de óxido suave y luego se elimina puliendo con abrasivos suaves (como CeO2, Al2O3, etc.), de modo que la superficie del material de SiC alcance una superficie lisa a nivel atómico. Sin embargo, debido al alto precio del equipo de prueba del proceso PAP y los costos de procesamiento, la promoción de los chips de SiC de procesamiento del proceso PAP también es limitada.
02 Proceso asistido por catalizador
En el campo industrial, para explorar la tecnología de mecanizado de ultraprecisión de alta eficiencia de materiales de cristal de SiC, los investigadores utilizan reactivos para el pulido químico-mecánico asistido catalítico. El mecanismo básico de eliminación de material es que la capa de óxido blando se forma sobre la superficie de SiC bajo la catálisis de reactivos, y la capa de óxido se elimina mediante la eliminación mecánica del abrasivo. Para una superficie de alta calidad. En la literatura, se utilizaron catalizadores de Fe3O4 y oxidantes de H2O2 para ayudar a mejorar la tecnología de pulido mecánico químico con diamante W0.5 como abrasivo. Después de la optimización, se obtuvo la rugosidad de la superficie Ra = 2,0 ~ 2,5 nm a una velocidad de pulido de 12,0 mg/h.
03 Tecnología asistida por UV
Para mejorar la tecnología de procesamiento de aplanamiento de superficies de SiC. Algunos investigadores han utilizado la radiación ultravioleta para ayudar a la catálisis en el proceso de pulido químico-mecánico. La reacción fotocatalítica ultravioleta es una de las reacciones de oxidación fuertes. Su principio básico es producir radicales libres activos (·OH) mediante una reacción fotocatalítica entre el fotocatalizador y el captador de electrones bajo la acción de la luz ultravioleta.
Debido a la fuerte oxidación de los grupos libres OH. La reacción de oxidación ocurre en la capa superficial de SiC para generar una capa de óxido de SiO2 más blanda (la dureza MOE es 7), y la capa de óxido de SiO2 ablandada es más fácil de eliminar mediante pulido abrasivo; Por otro lado, la fuerza de unión entre la capa de óxido y la superficie de la oblea es menor que la fuerza de unión interna de la oblea de SiC, lo que reduce la fuerza de corte del abrasivo en el proceso de pulido, reduce la profundidad del rayado que queda en la oblea. superficie de la oblea y mejora la calidad del procesamiento de la superficie.
04 Tecnología asistida por campo eléctrico
Para mejorar la tasa de eliminación de materiales de SiC, algunos investigadores han propuesto la tecnología de pulido mecánico electroquímico (ECMP). El principio básico es: al aplicar un campo eléctrico de corriente continua al líquido de pulido en el tratamiento de pulido mecánico químico tradicional, se forma la capa de oxidación en la superficie de pulido de SiC bajo oxidación electroquímica y la dureza de la capa de óxido se reduce significativamente. Se utiliza abrasivo para eliminar la capa de óxido ablandado y lograr un mecanizado eficiente de ultraprecisión. Sin embargo, cabe señalar que si la corriente del ánodo es débil, la calidad de la superficie de mecanizado es mejor, pero la tasa de eliminación de material no cambia mucho; Si la corriente del ánodo es fuerte, la tasa de eliminación de material aumenta significativamente. Sin embargo, una corriente de ánodo demasiado fuerte conducirá a una menor precisión de la superficie y porosidad.
En resumen, el pulido químico-mecánico sigue siendo el método de mecanizado de ultraprecisión y aplanamiento con mayor potencial para materiales de SiC, pero para obtener obleas de SiC de alta calidad de manera más eficiente, los procesos auxiliares mencionados anteriormente son opciones potenciales. Sin embargo, debido a la falta de estudios relevantes, el impacto sobre los materiales de SiC aún no es predecible. Por lo tanto, si podemos estudiar en profundidad la influencia de los procesos auxiliares relacionados en la tecnología de pulido químico-mecánico y revelar más a fondo el mecanismo de procesamiento de la tecnología de mejora de la eficiencia auxiliar del pulido químico-mecánico por medios de investigación cuantitativos y cualitativos, será de gran importancia para realizar la aplicación de la industrialización y la promoción de materiales de SiC.
