El carburo de silicio, la estrella emergente de la industria de materiales semiconductores, está liderando gradualmente la tendencia de innovación de la tecnología microelectrónica con sus excelentes indicadores de rendimiento. Su conductividad térmica única, muy superior a la de los materiales semiconductores tradicionales, brinda la posibilidad de una disipación de calor eficiente, especialmente en dispositivos electrónicos de alta potencia que muestran ventajas incomparables. Junto con sus características de banda prohibida amplia, el sustrato de carburo de silicio puede mantener un rendimiento eléctrico estable en entornos extremos y no se ve afectado por las fluctuaciones de temperatura, lo que amplía enormemente su ámbito de aplicación en aplicaciones de alta gama, como las aeroespaciales y vehículos de nuevas energías. Además, los dos parámetros clave del campo eléctrico de alta ruptura y la alta movilidad de los electrones han sentado una base sólida para la aplicación del carburo de silicio en dispositivos electrónicos de alta frecuencia y alto voltaje, como convertidores electrónicos de potencia, dispositivos de comunicación RF, etc. , y hemos logrado un salto en el rendimiento gracias a ello.
La amplia aplicación del carburo de silicio no solo se limita a los campos de alta gama mencionados anteriormente, sino que también profundiza en muchos eslabones centrales de la cadena de la industria de semiconductores, incluso como material de sustrato para chips de alto rendimiento, que soporta estructuras de circuitos más complejas; En el proceso de crecimiento epitaxial, sus propiedades de sustrato estable promueven el crecimiento de películas de alta calidad, lo que brinda la posibilidad de optimizar el rendimiento del dispositivo. En la etapa de diseño del dispositivo, las características del carburo de silicio inspiran a los diseñadores a una creatividad ilimitada, dando lugar a productos semiconductores más innovadores y de alto rendimiento; En la etapa de fabricación de obleas, la introducción del carburo de silicio ha planteado requisitos más altos para el proceso de fabricación y ha promovido el progreso tecnológico de toda la industria de fabricación de semiconductores.
Sin embargo, precisamente debido a que se trata de un material casi perfecto, su dureza extremadamente alta (dureza de Mohs cercana a la del diamante) se ha convertido en un problema importante que limita su amplia aplicación. En el proceso de mecanizado de precisión, la dureza del carburo de silicio hace que la tecnología tradicional de pulido y esmerilado sea difícil de mostrar, no solo la eficiencia del procesamiento es baja, sino que también fácilmente conduce a que la calidad de la superficie no esté a la altura del estándar, lo que aumenta el costo de producción. Por lo tanto, cómo superar el problema del procesamiento de carburo de silicio se ha convertido en una de las tecnologías clave que deben resolverse con urgencia en el campo de los materiales semiconductores. Los investigadores exploran constantemente nuevos métodos de procesamiento, como el uso de tecnología avanzada de pulido mecánico químico, tecnología de procesamiento láser, etc., para garantizar la precisión del procesamiento al mismo tiempo, mejorar la eficiencia del procesamiento y promover la aplicación y el desarrollo del silicio. Materiales de carburo en una gama más amplia de campos.
La tecnología de pulido sol-gel es un método de pulido ecológico y eficiente, mediante el uso de abrasivos semiconsolidados y sustratos flexibles, en virtud de las características flexibles de la matriz blanda, se logra el efecto de "tolerancia" de las partículas abrasivas para lograr ultra -Superficie lisa y de baja densidad de defectos sobre el sustrato semiconductor extremadamente duro. Este método combina la acción química y mecánica para pulir eficazmente sustratos semiconductores extremadamente duros sin causar daños graves a la superficie o el subsuelo. En comparación con el CMP tradicional, la tecnología de pulido sol-gel puede reducir significativamente la rugosidad de la superficie en poco tiempo y lograr una mayor tasa de eliminación de material. Debido a su buena flexibilidad, la matriz blanda puede funcionar bajo una presión de pulido más baja, reducir la demanda de presión sobre la pieza de trabajo y el equipo, reducir el desgaste y la caída de las partículas de desgaste y extender la vida útil de las partículas de desgaste. El material precursor (normalmente un compuesto organometálico) se convierte en sol, que forma un gel mediante reacciones de hidrólisis y condensación. En la almohadilla de pulido sol-gel, las partículas de desgaste están parcialmente fijadas en la matriz de gel, lo que puede proporcionar una cierta resistencia mecánica mientras se mantiene el movimiento de las partículas de desgaste. Los académicos nacionales utilizaron esta tecnología para procesar la superficie del diamante monocristalino HTHP (111), puliendo 22 horas, la rugosidad de la superficie de 230 nm a 1,3 nm. Por cierto, el efecto de capacitancia se refiere a que en el proceso de pulido, cuando el abrasivo toca la superficie mecanizada, debido a la presencia de una matriz blanda, el abrasivo más prominente puede producir rebote, asegurando así que el abrasivo de superficie pueda procesar la pieza de trabajo aproximadamente en el mismo plano horizontal, evitando el daño del abrasivo de mayor tamaño a la superficie mecanizada, y obteniendo una remoción uniforme del material. Se logra un mejor efecto de pulido.
En resumen, el carburo de silicio, como nueva estrella en la industria de materiales semiconductores, está liderando la innovación de la tecnología microelectrónica con sus ventajas de rendimiento únicas. Su amplia aplicación no sólo promueve el progreso tecnológico en el campo de alta gama, sino que también afecta profundamente a todos los eslabones de la cadena de la industria de semiconductores. Sin embargo, las propiedades de alta dureza del carburo de silicio también plantean desafíos para su procesamiento. Ante este problema, los investigadores están explorando activamente soluciones innovadoras, como la tecnología de pulido sol-gel. Estas tecnologías emergentes no solo mejoran la eficiencia del procesamiento y la calidad de la superficie, sino que también abren nuevas vías para la aplicación y el desarrollo de materiales de carburo de silicio en una gama más amplia de campos. Con el continuo progreso de la tecnología, los materiales de carburo de silicio ciertamente desempeñarán un papel más importante en el futuro campo de la ciencia y la tecnología.
