SiC വേഫർ പ്രോസസ്സിംഗ് ടെക്നോളജിയുടെ നിലവിലെ അവസ്ഥയും പ്രവണതകളും

മൂന്നാം തലമുറ സെമികണ്ടക്ടർ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് മെറ്റീരിയലായി,സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് (SiC)ഉയർന്ന ഫ്രീക്വൻസി, ഉയർന്ന പവർ ഇലക്ട്രോണിക് ഉപകരണങ്ങളുടെ നിർമ്മാണത്തിൽ സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലിന് വിപുലമായ പ്രയോഗ സാധ്യതകളുണ്ട്. ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് മെറ്റീരിയലുകളുടെ നിർമ്മാണത്തിൽ SiC യുടെ പ്രോസസ്സിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ നിർണായക പങ്ക് വഹിക്കുന്നു. ഈ ലേഖനം ചൈനയിലും വിദേശത്തും SiC പ്രോസസ്സിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യകളെക്കുറിച്ചുള്ള നിലവിലെ ഗവേഷണത്തെ പരിചയപ്പെടുത്തുന്നു, മുറിക്കൽ, പൊടിക്കൽ, മിനുക്കൽ പ്രക്രിയകളുടെ സംവിധാനങ്ങൾ വിശകലനം ചെയ്യുകയും താരതമ്യം ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു, അതുപോലെ തന്നെ വേഫർ പരന്നതയിലും ഉപരിതല പരുക്കനിലുമുള്ള പ്രവണതകളും. SiC വേഫർ പ്രോസസ്സിംഗിൽ നിലവിലുള്ള വെല്ലുവിളികളും ഇത് ചൂണ്ടിക്കാണിക്കുകയും ഭാവി വികസന ദിശകൾ ചർച്ച ചെയ്യുകയും ചെയ്യുന്നു.

സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് (SiC)മൂന്നാം തലമുറ സെമികണ്ടക്ടർ ഉപകരണങ്ങൾക്ക് വേഫറുകൾ നിർണായകമായ അടിസ്ഥാന വസ്തുക്കളാണ്, കൂടാതെ മൈക്രോ ഇലക്ട്രോണിക്സ്, പവർ ഇലക്ട്രോണിക്സ്, സെമികണ്ടക്ടർ ലൈറ്റിംഗ് തുടങ്ങിയ മേഖലകളിൽ ഗണ്യമായ പ്രാധാന്യവും വിപണി സാധ്യതയും വഹിക്കുന്നു. വളരെ ഉയർന്ന കാഠിന്യവും രാസ സ്ഥിരതയും കാരണംSiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾ, പരമ്പരാഗത സെമികണ്ടക്ടർ പ്രോസസ്സിംഗ് രീതികൾ അവയുടെ മെഷീനിംഗിന് പൂർണ്ണമായും അനുയോജ്യമല്ല. SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ സാങ്കേതികമായി ആവശ്യപ്പെടുന്ന പ്രോസസ്സിംഗിനെക്കുറിച്ച് പല അന്താരാഷ്ട്ര കമ്പനികളും വിപുലമായ ഗവേഷണം നടത്തിയിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, പ്രസക്തമായ സാങ്കേതികവിദ്യകൾ കർശനമായി രഹസ്യമായി സൂക്ഷിക്കുന്നു.

സമീപ വർഷങ്ങളിൽ, ചൈന SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ മെറ്റീരിയലുകളുടെയും ഉപകരണങ്ങളുടെയും വികസനത്തിൽ കൂടുതൽ ശ്രമങ്ങൾ നടത്തിയിട്ടുണ്ട്. എന്നിരുന്നാലും, രാജ്യത്ത് SiC ഉപകരണ സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ പുരോഗതി നിലവിൽ പ്രോസസ്സിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യകളിലും വേഫർ ഗുണനിലവാരത്തിലുമുള്ള പരിമിതികളാൽ പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു. അതിനാൽ, SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളുടെ ഗുണനിലവാരം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും അവയുടെ പ്രായോഗിക പ്രയോഗവും വൻതോതിലുള്ള ഉൽപ്പാദനവും നേടുന്നതിനും SiC പ്രോസസ്സിംഗ് കഴിവുകൾ മെച്ചപ്പെടുത്തേണ്ടത് ചൈനയ്ക്ക് അത്യാവശ്യമാണ്.

പ്രധാന പ്രോസസ്സിംഗ് ഘട്ടങ്ങളിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു: കട്ടിംഗ് → കോഴ്‌സ് ഗ്രൈൻഡിംഗ് → ഫൈൻ ഗ്രൈൻഡിംഗ് → റഫ് പോളിഷിംഗ് (മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗ്) → ഫൈൻ പോളിഷിംഗ് (കെമിക്കൽ മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗ്, CMP) → പരിശോധന.

SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾ മുറിക്കൽ

പ്രോസസ്സിംഗിൽSiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾ, കട്ടിംഗ് ആണ് ആദ്യത്തേതും വളരെ നിർണായകവുമായ ഘട്ടം. കട്ടിംഗ് പ്രക്രിയയുടെ ഫലമായുണ്ടാകുന്ന വേഫറിന്റെ വില്ല്, വാർപ്പ്, മൊത്തം കനം വ്യതിയാനം (TTV) എന്നിവയാണ് തുടർന്നുള്ള പൊടിക്കൽ, മിനുക്കൽ പ്രവർത്തനങ്ങളുടെ ഗുണനിലവാരവും ഫലപ്രാപ്തിയും നിർണ്ണയിക്കുന്നത്.

കട്ടിംഗ് ഉപകരണങ്ങളെ ആകൃതി അനുസരിച്ച് വജ്രത്തിന്റെ അകത്തെ വ്യാസം (ID) സോകൾ, പുറം വ്യാസം (OD) സോകൾ, ബാൻഡ് സോകൾ, വയർ സോകൾ എന്നിങ്ങനെ തരംതിരിക്കാം. വയർ സോകളെ അവയുടെ ചലന തരം അനുസരിച്ച് റെസിപ്രോക്കേറ്റിംഗ്, ലൂപ്പ് (അനന്തമായ) വയർ സിസ്റ്റങ്ങൾ എന്നിങ്ങനെ തരംതിരിക്കാം. അബ്രാസീവ് കട്ടിംഗ് മെക്കാനിസത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി, വയർ സോ സ്ലൈസിംഗ് ടെക്നിക്കുകളെ രണ്ട് തരങ്ങളായി തിരിക്കാം: ഫ്രീ അബ്രാസീവ് വയർ സോവിംഗ്, ഫിക്സഡ് അബ്രാസീവ് വയർ സോവിംഗ്.

1.1 പരമ്പരാഗത കട്ടിംഗ് രീതികൾ

പുറം വ്യാസമുള്ള (OD) സോകളുടെ മുറിക്കൽ ആഴം ബ്ലേഡിന്റെ വ്യാസം അനുസരിച്ചാണ് പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നത്. മുറിക്കൽ പ്രക്രിയയിൽ, ബ്ലേഡ് വൈബ്രേഷനും വ്യതിയാനത്തിനും സാധ്യതയുള്ളതിനാൽ ഉയർന്ന ശബ്ദ നിലയും മോശം കാഠിന്യവും ഉണ്ടാകുന്നു. അകത്തെ വ്യാസമുള്ള (ID) സോകൾ ബ്ലേഡിന്റെ ആന്തരിക ചുറ്റളവിൽ ഡയമണ്ട് അബ്രാസീവ്‌സുകൾ കട്ടിംഗ് എഡ്ജായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഈ ബ്ലേഡുകൾ 0.2 മില്ലീമീറ്റർ വരെ നേർത്തതായിരിക്കും. മുറിക്കുമ്പോൾ, ഐഡി ബ്ലേഡ് ഉയർന്ന വേഗതയിൽ കറങ്ങുന്നു, അതേസമയം മുറിക്കേണ്ട മെറ്റീരിയൽ ബ്ലേഡിന്റെ മധ്യഭാഗവുമായി ആപേക്ഷികമായി റേഡിയലായി നീങ്ങുന്നു, ഈ ആപേക്ഷിക ചലനത്തിലൂടെ സ്ലൈസിംഗ് കൈവരിക്കുന്നു.

ഡയമണ്ട് ബാൻഡ് സോകൾക്ക് ഇടയ്ക്കിടെ സ്റ്റോപ്പുകളും റിവേഴ്‌സലുകളും ആവശ്യമാണ്, കൂടാതെ കട്ടിംഗ് വേഗത വളരെ കുറവാണ് - സാധാരണയായി 2 മീ/സെക്കൻഡിൽ കൂടരുത്. അവയ്ക്ക് കാര്യമായ മെക്കാനിക്കൽ തേയ്മാനവും ഉയർന്ന പരിപാലന ചെലവും അനുഭവപ്പെടുന്നു. സോ ബ്ലേഡിന്റെ വീതി കാരണം, കട്ടിംഗ് ആരം വളരെ ചെറുതായിരിക്കരുത്, മൾട്ടി-സ്ലൈസ് കട്ടിംഗ് സാധ്യമല്ല. ഈ പരമ്പരാഗത സോവിംഗ് ഉപകരണങ്ങൾ അടിത്തറയുടെ കാഠിന്യത്താൽ പരിമിതപ്പെടുത്തിയിരിക്കുന്നു, കൂടാതെ വളഞ്ഞ മുറിവുകൾ ഉണ്ടാക്കാനോ പരിമിതമായ തിരിയുന്ന ആരങ്ങൾ ഉണ്ടാക്കാനോ കഴിയില്ല. അവ നേരായ മുറിവുകൾ മാത്രമേ ചെയ്യാൻ കഴിയൂ, വീതിയുള്ള കെർഫുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, കുറഞ്ഞ വിളവ് നിരക്ക് ഉണ്ട്, അതിനാൽ അവ മുറിക്കുന്നതിന് അനുയോജ്യമല്ല.SiC പരലുകൾ.

1.2 ഫ്രീ അബ്രസീവ് വയർ സോ മൾട്ടി-വയർ കട്ടിംഗ്

ഫ്രീ അബ്രാസീവ് വയർ സോ സ്ലൈസിംഗ് ടെക്നിക്, സ്ലറി കെർഫിലേക്ക് കൊണ്ടുപോകുന്നതിന് വയറിന്റെ ദ്രുത ചലനം ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് മെറ്റീരിയൽ നീക്കം ചെയ്യാൻ സഹായിക്കുന്നു. ഇത് പ്രധാനമായും ഒരു പരസ്പരവിരുദ്ധ ഘടന ഉപയോഗിക്കുന്നു, കൂടാതെ സിംഗിൾ-ക്രിസ്റ്റൽ സിലിക്കണിന്റെ കാര്യക്ഷമമായ മൾട്ടി-വേഫർ കട്ടിംഗിനായി നിലവിൽ പക്വവും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്നതുമായ ഒരു രീതിയാണിത്. എന്നിരുന്നാലും, SiC കട്ടിംഗിൽ ഇതിന്റെ പ്രയോഗത്തെക്കുറിച്ച് വളരെ കുറച്ച് മാത്രമേ പഠിച്ചിട്ടുള്ളൂ.

300 μm-ൽ താഴെ കനമുള്ള വേഫറുകൾ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യാൻ ഫ്രീ അബ്രാസീവ് വയർ സോകൾക്ക് കഴിയും. അവ കുറഞ്ഞ കെർഫ് നഷ്ടം നൽകുന്നു, അപൂർവ്വമായി ചിപ്പിംഗിന് കാരണമാകുന്നു, കൂടാതെ താരതമ്യേന നല്ല ഉപരിതല ഗുണനിലവാരത്തിന് കാരണമാകുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, അബ്രാസീവ്‌സിന്റെ റോളിംഗും ഇൻഡന്റേഷനും അടിസ്ഥാനമാക്കിയുള്ള മെറ്റീരിയൽ നീക്കംചെയ്യൽ സംവിധാനം കാരണം - വേഫർ ഉപരിതലത്തിൽ കാര്യമായ അവശിഷ്ട സമ്മർദ്ദം, മൈക്രോക്രാക്കുകൾ, ആഴത്തിലുള്ള കേടുപാടുകൾ എന്നിവ ഉണ്ടാകുന്നു. ഇത് വേഫർ വാർപ്പിംഗിന് കാരണമാകുന്നു, ഉപരിതല പ്രൊഫൈൽ കൃത്യത നിയന്ത്രിക്കുന്നത് ബുദ്ധിമുട്ടാക്കുന്നു, തുടർന്നുള്ള പ്രോസസ്സിംഗ് ഘട്ടങ്ങളിൽ ലോഡ് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

കട്ടിംഗ് പ്രകടനത്തെ സ്ലറി വളരെയധികം സ്വാധീനിക്കുന്നു; അബ്രാസീവ്‌സിന്റെ മൂർച്ചയും സ്ലറിയുടെ സാന്ദ്രതയും നിലനിർത്തേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്. സ്ലറി സംസ്‌കരണവും പുനരുപയോഗവും ചെലവേറിയതാണ്. വലിയ വലിപ്പത്തിലുള്ള ഇൻഗോട്ടുകൾ മുറിക്കുമ്പോൾ, അബ്രാസീവ്‌സിന് ആഴത്തിലുള്ളതും നീളമുള്ളതുമായ കെർഫുകളിലേക്ക് തുളച്ചുകയറാൻ പ്രയാസമുണ്ട്. ഒരേ അബ്രാസീവ് ധാന്യ വലുപ്പത്തിൽ, കെർഫ് നഷ്ടം സ്ഥിരമായ അബ്രാസീവ് വയർ സോകളേക്കാൾ കൂടുതലാണ്.

1.3 ഫിക്സഡ് അബ്രസീവ് ഡയമണ്ട് വയർ സോ മൾട്ടി-വയർ കട്ടിംഗ്

സ്ഥിരമായ അബ്രാസീവ് ഡയമണ്ട് വയർ സോകൾ സാധാരണയായി ഇലക്ട്രോപ്ലേറ്റിംഗ്, സിന്ററിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ റെസിൻ ബോണ്ടിംഗ് രീതികൾ വഴി ഒരു സ്റ്റീൽ വയർ അടിവസ്ത്രത്തിൽ വജ്ര കണികകൾ ഉൾച്ചേർത്താണ് നിർമ്മിക്കുന്നത്.ഇലക്ട്രോപ്ലേറ്റഡ് ഡയമണ്ട് വയർ സോകൾ ഇടുങ്ങിയ കെർഫുകൾ, മികച്ച സ്ലൈസ് ഗുണനിലവാരം, ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമത, കുറഞ്ഞ മലിനീകരണം, ഉയർന്ന കാഠിന്യമുള്ള വസ്തുക്കൾ മുറിക്കാനുള്ള കഴിവ് തുടങ്ങിയ ഗുണങ്ങൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.

SiC മുറിക്കുന്നതിന് നിലവിൽ ഏറ്റവും വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതിയാണ് റെസിപ്രോക്കേറ്റിംഗ് ഇലക്ട്രോപ്ലേറ്റഡ് ഡയമണ്ട് വയർ സോ. ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപയോഗിച്ച് മുറിച്ച SiC വേഫറുകളുടെ ഉപരിതല പരന്നത ചിത്രം 1 (ഇവിടെ കാണിച്ചിട്ടില്ല) ചിത്രീകരിക്കുന്നു. മുറിക്കൽ പുരോഗമിക്കുമ്പോൾ, വേഫർ വാർപേജ് വർദ്ധിക്കുന്നു. വയർ താഴേക്ക് നീങ്ങുമ്പോൾ വയറിനും മെറ്റീരിയലിനും ഇടയിലുള്ള സമ്പർക്ക വിസ്തീർണ്ണം വർദ്ധിക്കുന്നതിനാലാണിത്, ഇത് പ്രതിരോധവും വയർ വൈബ്രേഷനും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. വയർ വേഫറിന്റെ പരമാവധി വ്യാസത്തിൽ എത്തുമ്പോൾ, വൈബ്രേഷൻ അതിന്റെ ഉച്ചസ്ഥായിയിലായിരിക്കും, അതിന്റെ ഫലമായി പരമാവധി വാർപേജ് സംഭവിക്കുന്നു.

കട്ടിംഗിന്റെ പിന്നീടുള്ള ഘട്ടങ്ങളിൽ, വയർ ത്വരണം, സ്ഥിരതയുള്ള വേഗതയിലുള്ള ചലനം, വേഗത കുറയ്ക്കൽ, നിർത്തൽ, വിപരീതം എന്നിവയ്ക്ക് വിധേയമാകുകയും കൂളന്റ് ഉപയോഗിച്ച് അവശിഷ്ടങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിലെ ബുദ്ധിമുട്ടുകൾ കാരണം വേഫറിന്റെ ഉപരിതല ഗുണനിലവാരം വഷളാകുകയും ചെയ്യുന്നു. വയർ വിപരീതവും വേഗതയിലെ ഏറ്റക്കുറച്ചിലുകളും, വയറിലെ വലിയ വജ്ര കണികകളും ഉപരിതല പോറലുകൾക്ക് പ്രാഥമിക കാരണങ്ങളാണ്.

1.4 കോൾഡ് സെപ്പറേഷൻ ടെക്നോളജി

മൂന്നാം തലമുറ സെമികണ്ടക്ടർ മെറ്റീരിയൽ പ്രോസസ്സിംഗ് മേഖലയിലെ ഒരു നൂതന പ്രക്രിയയാണ് SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ കോൾഡ് വേർതിരിവ്. വിളവ് മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിലും മെറ്റീരിയൽ നഷ്ടം കുറയ്ക്കുന്നതിലും അതിന്റെ ശ്രദ്ധേയമായ ഗുണങ്ങൾ കാരണം സമീപ വർഷങ്ങളിൽ ഇത് ഗണ്യമായ ശ്രദ്ധ ആകർഷിച്ചു. പ്രവർത്തന തത്വം, പ്രക്രിയാ പ്രവാഹം, പ്രധാന ഗുണങ്ങൾ എന്നിങ്ങനെ മൂന്ന് വശങ്ങളിൽ നിന്ന് സാങ്കേതികവിദ്യ വിശകലനം ചെയ്യാൻ കഴിയും.

ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷൻ നിർണ്ണയവും പുറം വ്യാസം ഗ്രൈൻഡിംഗും: പ്രോസസ്സിംഗിന് മുമ്പ്, SiC ഇൻഗോട്ടിന്റെ ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷൻ നിർണ്ണയിക്കണം. തുടർന്ന് പുറം വ്യാസം ഗ്രൈൻഡിംഗ് വഴി ഇൻഗോട്ടിനെ ഒരു സിലിണ്ടർ ഘടനയിലേക്ക് (സാധാരണയായി SiC പക്ക് എന്ന് വിളിക്കുന്നു) രൂപപ്പെടുത്തുന്നു. ഈ ഘട്ടം തുടർന്നുള്ള ദിശാസൂചന മുറിക്കലിനും സ്ലൈസിംഗിനും അടിത്തറയിടുന്നു.

മൾട്ടി-വയർ കട്ടിംഗ്: സിലിണ്ടർ ഇൻഗോട്ട് മുറിക്കാൻ ഈ രീതി ഘർഷണ കണികകൾ കട്ടിംഗ് വയറുകളുമായി സംയോജിപ്പിച്ച് ഉപയോഗിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഇതിന് കാര്യമായ കെർഫ് നഷ്ടവും ഉപരിതല അസമത്വ പ്രശ്നങ്ങളും നേരിടുന്നു.

ലേസർ കട്ടിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ: ക്രിസ്റ്റലിനുള്ളിൽ ഒരു പരിഷ്കരിച്ച പാളി രൂപപ്പെടുത്താൻ ഒരു ലേസർ ഉപയോഗിക്കുന്നു, അതിൽ നിന്ന് നേർത്ത കഷ്ണങ്ങൾ വേർപെടുത്താൻ കഴിയും. ഈ സമീപനം മെറ്റീരിയൽ നഷ്ടം കുറയ്ക്കുകയും പ്രോസസ്സിംഗ് കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് SiC വേഫർ കട്ടിംഗിനുള്ള ഒരു പുതിയ വാഗ്ദാന ദിശയാക്കി മാറ്റുന്നു.

കട്ടിംഗ് പ്രോസസ് ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ

ഫിക്സഡ് അബ്രസീവ് മൾട്ടി-വയർ കട്ടിംഗ്: ഇത് നിലവിൽ മുഖ്യധാരാ സാങ്കേതികവിദ്യയാണ്, SiC യുടെ ഉയർന്ന കാഠിന്യ സവിശേഷതകൾക്ക് ഇത് വളരെ അനുയോജ്യമാണ്.

ഇലക്ട്രിക്കൽ ഡിസ്ചാർജ് മെഷീനിംഗ് (EDM), കോൾഡ് സെപ്പറേഷൻ ടെക്നോളജി: ഈ രീതികൾ നിർദ്ദിഷ്ട ആവശ്യകതകൾക്ക് അനുയോജ്യമായ വൈവിധ്യമാർന്ന പരിഹാരങ്ങൾ നൽകുന്നു.

പോളിഷിംഗ് പ്രക്രിയ: മെറ്റീരിയൽ നീക്കം ചെയ്യലിന്റെ വേഗതയും ഉപരിതല കേടുപാടുകളും സന്തുലിതമാക്കേണ്ടത് അത്യാവശ്യമാണ്. ഉപരിതല ഏകത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് കെമിക്കൽ മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗ് (CMP) ഉപയോഗിക്കുന്നു.

റിയൽ-ടൈം മോണിറ്ററിംഗ്: ഉപരിതല പരുക്കൻത റിയൽ-ടൈം നിരീക്ഷിക്കുന്നതിന് ഓൺലൈൻ പരിശോധന സാങ്കേതികവിദ്യകൾ അവതരിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു.

ലേസർ സ്ലൈസിംഗ്: ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ കെർഫ് നഷ്ടം കുറയ്ക്കുകയും പ്രോസസ്സിംഗ് ചക്രങ്ങൾ കുറയ്ക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, എന്നിരുന്നാലും താപ ബാധിത മേഖല ഒരു വെല്ലുവിളിയായി തുടരുന്നു.

ഹൈബ്രിഡ് പ്രോസസ്സിംഗ് ടെക്നോളജികൾ: മെക്കാനിക്കൽ, കെമിക്കൽ രീതികൾ സംയോജിപ്പിക്കുന്നത് പ്രോസസ്സിംഗ് കാര്യക്ഷമത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ ഇതിനകം തന്നെ വ്യാവസായിക പ്രയോഗം നേടിയിട്ടുണ്ട്. ഉദാഹരണത്തിന്, ഇൻഫിനിയോൺ SILTECTRA സ്വന്തമാക്കി, ഇപ്പോൾ 8 ഇഞ്ച് വേഫറുകളുടെ വൻതോതിലുള്ള ഉൽ‌പാദനത്തെ പിന്തുണയ്ക്കുന്ന കോർ പേറ്റന്റുകൾ കൈവശം വച്ചിട്ടുണ്ട്. ചൈനയിൽ, ഡെലോംഗ് ലേസർ പോലുള്ള കമ്പനികൾ 6 ഇഞ്ച് വേഫർ പ്രോസസ്സിംഗിനായി ഒരു ഇൻ‌ഗോട്ടിന് 30 വേഫറുകളുടെ ഔട്ട്‌പുട്ട് കാര്യക്ഷമത നേടിയിട്ടുണ്ട്, ഇത് പരമ്പരാഗത രീതികളേക്കാൾ 40% മെച്ചപ്പെടുത്തലാണ്.

ആഭ്യന്തര ഉപകരണ നിർമ്മാണം ത്വരിതപ്പെടുമ്പോൾ, ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് പ്രോസസ്സിംഗിനുള്ള മുഖ്യധാരാ പരിഹാരമായി മാറുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു. സെമികണ്ടക്ടർ വസ്തുക്കളുടെ വ്യാസം വർദ്ധിക്കുന്നതിനനുസരിച്ച്, പരമ്പരാഗത കട്ടിംഗ് രീതികൾ കാലഹരണപ്പെട്ടു. നിലവിലുള്ള ഓപ്ഷനുകളിൽ, റെസിപ്രോക്കേറ്റിംഗ് ഡയമണ്ട് വയർ സോ സാങ്കേതികവിദ്യ ഏറ്റവും പ്രതീക്ഷ നൽകുന്ന ആപ്ലിക്കേഷൻ സാധ്യതകൾ കാണിക്കുന്നു. ഉയർന്നുവരുന്ന ഒരു സാങ്കേതികത എന്ന നിലയിൽ ലേസർ കട്ടിംഗ് ഗണ്യമായ നേട്ടങ്ങൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു, ഭാവിയിൽ പ്രാഥമിക കട്ടിംഗ് രീതിയായി ഇത് മാറുമെന്ന് പ്രതീക്ഷിക്കുന്നു.

2,SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ ഗ്രൈൻഡിംഗ്

മൂന്നാം തലമുറ സെമികണ്ടക്ടറുകളുടെ പ്രതിനിധി എന്ന നിലയിൽ, സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് (SiC) അതിന്റെ വിശാലമായ ബാൻഡ്‌ഗാപ്പ്, ഉയർന്ന ബ്രേക്ക്ഡൌൺ ഇലക്ട്രിക് ഫീൽഡ്, ഉയർന്ന സാച്ചുറേഷൻ ഇലക്ട്രോൺ ഡ്രിഫ്റ്റ് പ്രവേഗം, മികച്ച താപ ചാലകത എന്നിവ കാരണം ഗണ്യമായ ഗുണങ്ങൾ നൽകുന്നു. ഈ ഗുണങ്ങൾ ഉയർന്ന വോൾട്ടേജ് ആപ്ലിക്കേഷനുകളിൽ (ഉദാഹരണത്തിന്, 1200V പരിതസ്ഥിതികളിൽ) SiC-യെ പ്രത്യേകിച്ച് ഗുണകരമാക്കുന്നു. SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾക്കായുള്ള പ്രോസസ്സിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ ഉപകരണ നിർമ്മാണത്തിന്റെ ഒരു അടിസ്ഥാന ഭാഗമാണ്. സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിന്റെ ഉപരിതല ഗുണനിലവാരവും കൃത്യതയും എപ്പിറ്റാക്സിയൽ പാളിയുടെ ഗുണനിലവാരത്തെയും അന്തിമ ഉപകരണത്തിന്റെ പ്രകടനത്തെയും നേരിട്ട് ബാധിക്കുന്നു.

അരക്കൽ പ്രക്രിയയുടെ പ്രാഥമിക ലക്ഷ്യം ഉപരിതലത്തിലെ അറക്കത്തിന്റെ അടയാളങ്ങളും മുറിക്കുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന കേടുപാടുകളുടെ പാളികളും നീക്കം ചെയ്യുക, മുറിക്കൽ പ്രക്രിയ മൂലമുണ്ടാകുന്ന രൂപഭേദം ശരിയാക്കുക എന്നിവയാണ്. SiC യുടെ വളരെ ഉയർന്ന കാഠിന്യം കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, അരക്കൽ പ്രക്രിയയ്ക്ക് ബോറോൺ കാർബൈഡ് അല്ലെങ്കിൽ വജ്രം പോലുള്ള കഠിനമായ അബ്രാസീവ്‌സുകൾ ഉപയോഗിക്കേണ്ടതുണ്ട്. പരമ്പരാഗത അരക്കൽ സാധാരണയായി നാടൻ അരക്കൽ, നേർത്ത അരക്കൽ എന്നിങ്ങനെ തിരിച്ചിരിക്കുന്നു.

2.1 പരുക്കൻ, സൂക്ഷ്മമായ പൊടിക്കൽ

ഉരച്ചിലിന്റെ കണികകളുടെ വലുപ്പത്തെ അടിസ്ഥാനമാക്കി അരയ്ക്കലിനെ തരംതിരിക്കാം:

നാടൻ അരക്കൽ: മുറിക്കുമ്പോൾ ഉണ്ടാകുന്ന അരിഞ്ഞ പാടുകൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനും പാളികൾക്ക് കേടുപാടുകൾ വരുത്തുന്നതിനും വലിയ അബ്രാസീവ്‌സുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, ഇത് പ്രോസസ്സിംഗ് കാര്യക്ഷമത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.

ഫൈൻ ഗ്രൈൻഡിംഗ്: പരുക്കൻ ഗ്രൈൻഡിംഗ് മൂലമുണ്ടാകുന്ന കേടുപാടുകൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനും, പ്രതലത്തിന്റെ പരുക്കൻത കുറയ്ക്കുന്നതിനും, പ്രതലത്തിന്റെ ഗുണനിലവാരം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും സൂക്ഷ്മമായ അബ്രാസീവ്സ് ഉപയോഗിക്കുന്നു.

പല ആഭ്യന്തര SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റ് നിർമ്മാതാക്കളും വലിയ തോതിലുള്ള ഉൽ‌പാദന പ്രക്രിയകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഒരു സാധാരണ രീതി കാസ്റ്റ് ഇരുമ്പ് പ്ലേറ്റും മോണോക്രിസ്റ്റലിൻ ഡയമണ്ട് സ്ലറിയും ഉപയോഗിച്ച് ഇരട്ട-വശങ്ങളുള്ള ഗ്രൈൻഡിംഗ് ഉൾപ്പെടുന്നു. വയർ സോവിംഗ് മൂലമുണ്ടാകുന്ന കേടുപാടുകൾ ഫലപ്രദമായി നീക്കംചെയ്യാനും വേഫറിന്റെ ആകൃതി ശരിയാക്കാനും TTV (മൊത്തം കട്ടിയുള്ള വ്യതിയാനം), വില്ല്, വാർപ്പ് എന്നിവ കുറയ്ക്കാനും ഈ പ്രക്രിയ സഹായിക്കുന്നു. മെറ്റീരിയൽ നീക്കംചെയ്യൽ നിരക്ക് സ്ഥിരതയുള്ളതാണ്, സാധാരണയായി 0.8–1.2 μm/മിനിറ്റിൽ എത്തുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, തത്ഫലമായുണ്ടാകുന്ന വേഫർ ഉപരിതലം മാറ്റ് ആണ്, താരതമ്യേന ഉയർന്ന പരുക്കൻത - സാധാരണയായി ഏകദേശം 50 nm - ഇത് തുടർന്നുള്ള പോളിഷിംഗ് ഘട്ടങ്ങളിൽ ഉയർന്ന ആവശ്യകതകൾ ചുമത്തുന്നു.

2.2 ഒറ്റ-വശങ്ങളുള്ള അരക്കൽ

ഒറ്റ-വശങ്ങളുള്ള ഗ്രൈൻഡിംഗ് ഒരു സമയം വേഫറിന്റെ ഒരു വശം മാത്രമേ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുന്നുള്ളൂ. ഈ പ്രക്രിയയിൽ, വേഫർ ഒരു സ്റ്റീൽ പ്ലേറ്റിൽ മെഴുക് ഉപയോഗിച്ച് ഘടിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. പ്രയോഗിച്ച സമ്മർദ്ദത്തിൽ, അടിവസ്ത്രം ചെറിയ രൂപഭേദം വരുത്തുന്നു, മുകൾഭാഗം പരത്തുന്നു. പൊടിച്ചതിന് ശേഷം, താഴത്തെ പ്രതലം നിരപ്പാക്കുന്നു. മർദ്ദം നീക്കം ചെയ്യുമ്പോൾ, മുകളിലെ പ്രതലം അതിന്റെ യഥാർത്ഥ രൂപത്തിലേക്ക് വീണ്ടെടുക്കുന്നു, ഇത് ഇതിനകം നിലത്തുവീണ താഴത്തെ പ്രതലത്തെയും ബാധിക്കുന്നു - ഇത് ഇരുവശങ്ങളും വളയുകയും പരന്നതയിൽ തരംതാഴ്ത്തുകയും ചെയ്യുന്നു.

മാത്രമല്ല, ഗ്രൈൻഡിംഗ് പ്ലേറ്റ് ചുരുങ്ങിയ സമയത്തിനുള്ളിൽ കോൺകേവ് ആയി മാറുകയും വേഫർ കോൺവെക്സ് ആകാൻ കാരണമാവുകയും ചെയ്യും. പ്ലേറ്റിന്റെ പരന്നത നിലനിർത്താൻ, ഇടയ്ക്കിടെ ഡ്രസ്സിംഗ് ആവശ്യമാണ്. കുറഞ്ഞ കാര്യക്ഷമതയും മോശം വേഫർ പരന്നതയും കാരണം, ഒറ്റ-വശങ്ങളുള്ള ഗ്രൈൻഡിംഗ് വൻതോതിലുള്ള ഉൽപ്പാദനത്തിന് അനുയോജ്യമല്ല.

സാധാരണയായി, #8000 ഗ്രൈൻഡിംഗ് വീലുകളാണ് ഫൈൻ ഗ്രൈൻഡിങ്ങിനായി ഉപയോഗിക്കുന്നത്. ജപ്പാനിൽ, ഈ പ്രക്രിയ താരതമ്യേന പക്വമാണ്, കൂടാതെ #30000 പോളിഷിംഗ് വീലുകളും ഉപയോഗിക്കുന്നു. ഇത് പ്രോസസ്സ് ചെയ്ത വേഫറുകളുടെ ഉപരിതല പരുക്കൻത 2 nm-ൽ താഴെ എത്താൻ അനുവദിക്കുന്നു, ഇത് അധിക പ്രോസസ്സിംഗ് ഇല്ലാതെ തന്നെ വേഫറുകളെ അന്തിമ CMP (കെമിക്കൽ മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗ്) ന് തയ്യാറാക്കുന്നു.

2.3 സിംഗിൾ-സൈഡഡ് തിന്നിംഗ് ടെക്നോളജി

ഡയമണ്ട് സിംഗിൾ-സൈഡഡ് തിന്നിംഗ് ടെക്നോളജി സിംഗിൾ-സൈഡ് ഗ്രൈൻഡിംഗിനുള്ള ഒരു നൂതന രീതിയാണ്. ചിത്രം 5-ൽ (ഇവിടെ കാണിച്ചിട്ടില്ല) കാണിച്ചിരിക്കുന്നതുപോലെ, ഈ പ്രക്രിയയിൽ ഒരു ഡയമണ്ട്-ബോണ്ടഡ് ഗ്രൈൻഡിംഗ് പ്ലേറ്റ് ഉപയോഗിക്കുന്നു. വാക്വം അഡോർപ്ഷൻ വഴിയാണ് വേഫർ ഉറപ്പിക്കുന്നത്, അതേസമയം വേഫറും ഡയമണ്ട് ഗ്രൈൻഡിംഗ് വീലും ഒരേസമയം കറങ്ങുന്നു. ഗ്രൈൻഡിംഗ് വീൽ ക്രമേണ താഴേക്ക് നീങ്ങി വേഫറിനെ ഒരു ലക്ഷ്യ കനത്തിലേക്ക് നേർത്തതാക്കുന്നു. ഒരു വശം പൂർത്തിയായ ശേഷം, മറുവശം പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുന്നതിനായി വേഫർ ഫ്ലിപ്പുചെയ്യുന്നു.

നേർത്തതാക്കിയ ശേഷം, 100 മില്ലീമീറ്റർ വേഫറിന് ഇവ കൈവരിക്കാൻ കഴിയും:

വില്ല് < 5 μm

ടിടിവി < 2 μm

ഉപരിതല പരുക്കൻത < 1 nm

ഈ സിംഗിൾ-വേഫർ പ്രോസസ്സിംഗ് രീതി ഉയർന്ന സ്ഥിരത, മികച്ച സ്ഥിരത, ഉയർന്ന മെറ്റീരിയൽ നീക്കം ചെയ്യൽ നിരക്ക് എന്നിവ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു. പരമ്പരാഗത ഇരട്ട-വശങ്ങളുള്ള ഗ്രൈൻഡിംഗുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ ഗ്രൈൻഡിംഗ് കാര്യക്ഷമത 50%-ത്തിലധികം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നു.

2.4 ഇരട്ട-വശങ്ങളുള്ള അരക്കൽ

ഇരട്ട-വശങ്ങളുള്ള ഗ്രൈൻഡിംഗ്, മുകളിലും താഴെയുമുള്ള ഒരു ഗ്രൈൻഡിംഗ് പ്ലേറ്റ് ഉപയോഗിച്ച് അടിവസ്ത്രത്തിന്റെ ഇരുവശങ്ങളും ഒരേസമയം പൊടിക്കുന്നു, ഇത് ഇരുവശത്തും മികച്ച ഉപരിതല ഗുണനിലവാരം ഉറപ്പാക്കുന്നു.

ഈ പ്രക്രിയയ്ക്കിടെ, ഗ്രൈൻഡിംഗ് പ്ലേറ്റുകൾ ആദ്യം വർക്ക്പീസിന്റെ ഏറ്റവും ഉയർന്ന പോയിന്റുകളിൽ മർദ്ദം ചെലുത്തുന്നു, ഇത് ആ പോയിന്റുകളിൽ രൂപഭേദം വരുത്തുന്നതിനും ക്രമേണ മെറ്റീരിയൽ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനും കാരണമാകുന്നു. ഉയർന്ന പോയിന്റുകൾ നിരപ്പാക്കുമ്പോൾ, അടിവസ്ത്രത്തിലെ മർദ്ദം ക്രമേണ കൂടുതൽ ഏകീകൃതമായിത്തീരുന്നു, ഇത് മുഴുവൻ ഉപരിതലത്തിലും സ്ഥിരമായ രൂപഭേദം വരുത്തുന്നു. ഇത് മുകളിലെയും താഴത്തെയും പ്രതലങ്ങളെ തുല്യമായി നിലംപരിശാക്കാൻ അനുവദിക്കുന്നു. ഗ്രൈൻഡിംഗ് പൂർത്തിയാകുകയും മർദ്ദം പുറത്തുവിടുകയും ചെയ്തുകഴിഞ്ഞാൽ, അടിവസ്ത്രത്തിന്റെ ഓരോ ഭാഗവും അനുഭവിച്ച തുല്യ മർദ്ദം കാരണം ഏകതാനമായി വീണ്ടെടുക്കുന്നു. ഇത് കുറഞ്ഞ വാർപ്പിംഗിനും നല്ല പരന്നതയ്ക്കും കാരണമാകുന്നു.

പൊടിച്ചതിനു ശേഷമുള്ള വേഫറിന്റെ ഉപരിതല പരുക്കൻത, അബ്രസീവ് കണങ്ങളുടെ വലുപ്പത്തെ ആശ്രയിച്ചിരിക്കുന്നു - ചെറിയ കണികകൾ മിനുസമാർന്ന പ്രതലങ്ങൾ നൽകുന്നു. ഇരട്ട-വശങ്ങളുള്ള ഗ്രൈൻഡിംഗിനായി 5 μm അബ്രസീവ്‌സ് ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, വേഫറിന്റെ പരന്നതയും കനത്തിലെ വ്യതിയാനവും 5 μm-നുള്ളിൽ നിയന്ത്രിക്കാൻ കഴിയും. ആറ്റോമിക് ഫോഴ്‌സ് മൈക്രോസ്‌കോപ്പി (AFM) അളവുകൾ ഏകദേശം 100 nm ഉപരിതല പരുക്കൻത (Rq) കാണിക്കുന്നു, 380 nm വരെ ആഴമുള്ള ഗ്രൈൻഡിംഗ് കുഴികളും അബ്രസീവ് പ്രവർത്തനം മൂലമുണ്ടാകുന്ന ദൃശ്യമായ രേഖീയ അടയാളങ്ങളും.

പോളിയുറീൻ ഫോം പാഡുകൾ പോളിക്രിസ്റ്റലിൻ ഡയമണ്ട് സ്ലറിയുമായി സംയോജിപ്പിച്ച് ഇരട്ട-വശങ്ങളുള്ള ഗ്രൈൻഡിംഗ് കൂടുതൽ വിപുലമായ ഒരു രീതിയാണ്. ഈ പ്രക്രിയ വളരെ കുറഞ്ഞ ഉപരിതല പരുക്കനോടുകൂടിയ വേഫറുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു, ഇത് Ra < 3 nm കൈവരിക്കുന്നു, ഇത് SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളുടെ തുടർന്നുള്ള മിനുക്കുപണികൾക്ക് വളരെ ഗുണം ചെയ്യും.

എന്നിരുന്നാലും, ഉപരിതലത്തിൽ മാന്തികുഴിയുണ്ടാക്കുന്നത് പരിഹരിക്കപ്പെടാത്ത ഒരു പ്രശ്നമായി തുടരുന്നു. കൂടാതെ, ഈ പ്രക്രിയയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന പോളിക്രിസ്റ്റലിൻ വജ്രം സ്ഫോടനാത്മകമായ സിന്തസിസ് വഴിയാണ് നിർമ്മിക്കുന്നത്, ഇത് സാങ്കേതികമായി വെല്ലുവിളി നിറഞ്ഞതും, കുറഞ്ഞ അളവിൽ ഉൽ‌പാദിപ്പിക്കുന്നതും, വളരെ ചെലവേറിയതുമാണ്.

SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ പോളിഷിംഗ്

സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് (SiC) വേഫറുകളിൽ ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള മിനുക്കിയ പ്രതലം നേടുന്നതിന്, മിനുക്കുപണികൾ പൊടിക്കുന്ന കുഴികളും നാനോമീറ്റർ സ്കെയിൽ ഉപരിതല തരംഗങ്ങളും പൂർണ്ണമായും നീക്കം ചെയ്യണം. മലിനീകരണമോ നശീകരണമോ ഇല്ലാതെ, ഉപരിതലത്തിന് കേടുപാടുകൾ സംഭവിക്കാതെ, ശേഷിക്കുന്ന ഉപരിതല സമ്മർദ്ദമില്ലാതെ, മിനുസമാർന്നതും വൈകല്യങ്ങളില്ലാത്തതുമായ ഒരു പ്രതലം നിർമ്മിക്കുക എന്നതാണ് ലക്ഷ്യം.

3.1 SiC വേഫറുകളുടെ മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗും CMPയും

ഒരു SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ ഇൻഗോട്ടിന്റെ വളർച്ചയ്ക്ക് ശേഷം, ഉപരിതല വൈകല്യങ്ങൾ അത് എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചയ്ക്ക് നേരിട്ട് ഉപയോഗിക്കുന്നതിൽ നിന്ന് തടയുന്നു. അതിനാൽ, കൂടുതൽ പ്രോസസ്സിംഗ് ആവശ്യമാണ്. ഇൻഗോട്ടിനെ ആദ്യം റൗണ്ടിംഗ് വഴി ഒരു സ്റ്റാൻഡേർഡ് സിലിണ്ടർ ആകൃതിയിലേക്ക് രൂപപ്പെടുത്തുന്നു, തുടർന്ന് വയർ കട്ടിംഗ് ഉപയോഗിച്ച് വേഫറുകളായി മുറിക്കുന്നു, തുടർന്ന് ക്രിസ്റ്റലോഗ്രാഫിക് ഓറിയന്റേഷൻ വെരിഫിക്കേഷൻ നടത്തുന്നു. വേഫറിന്റെ ഗുണനിലവാരം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിലും ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചാ വൈകല്യങ്ങൾ മൂലവും മുൻ പ്രോസസ്സിംഗ് ഘട്ടങ്ങൾ മൂലവും ഉണ്ടാകാവുന്ന ഉപരിതല കേടുപാടുകൾ പരിഹരിക്കുന്നതിലും പോളിഷിംഗ് ഒരു നിർണായക ഘട്ടമാണ്.

SiC-യിലെ ഉപരിതല കേടുപാടുകൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിന് നാല് പ്രധാന രീതികളുണ്ട്:

മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗ്: ലളിതമാണ് പക്ഷേ പോറലുകൾ അവശേഷിപ്പിക്കുന്നു; പ്രാരംഭ മിനുക്കുപണികൾക്ക് അനുയോജ്യം.

കെമിക്കൽ മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗ് (CMP): കെമിക്കൽ എച്ചിംഗ് വഴി പോറലുകൾ നീക്കംചെയ്യുന്നു; കൃത്യമായ പോളിഷിംഗിന് അനുയോജ്യം.

ഹൈഡ്രജൻ എച്ചിംഗ്: HTCVD പ്രക്രിയകളിൽ സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന സങ്കീർണ്ണമായ ഉപകരണങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്.

പ്ലാസ്മ സഹായത്തോടെയുള്ള മിനുക്കുപണികൾ: സങ്കീർണ്ണവും അപൂർവ്വമായി ഉപയോഗിക്കുന്നതും.

മെക്കാനിക്കൽ മാത്രം പോളിഷിംഗ് ചെയ്യുമ്പോൾ പോറലുകൾ ഉണ്ടാകാനുള്ള സാധ്യത കൂടുതലാണ്, അതേസമയം കെമിക്കൽ മാത്രം പോളിഷിംഗ് ചെയ്യുമ്പോൾ അസമമായ എച്ചിംഗ് ഉണ്ടാകാം. CMP രണ്ട് ഗുണങ്ങളും സംയോജിപ്പിച്ച് കാര്യക്ഷമവും ചെലവ് കുറഞ്ഞതുമായ ഒരു പരിഹാരം വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.

CMP പ്രവർത്തന തത്വം

കറങ്ങുന്ന പോളിഷിംഗ് പാഡിനെതിരെ ഒരു നിശ്ചിത മർദ്ദത്തിൽ വേഫർ തിരിക്കുന്നതിലൂടെയാണ് CMP പ്രവർത്തിക്കുന്നത്. ഈ ആപേക്ഷിക ചലനം, സ്ലറിയിലെ നാനോ വലിപ്പമുള്ള അബ്രാസീവ്‌സിൽ നിന്നുള്ള മെക്കാനിക്കൽ അബ്രേഷനും റിയാക്ടീവ് ഏജന്റുകളുടെ രാസപ്രവർത്തനവും സംയോജിപ്പിച്ച്, ഉപരിതല പ്ലാനറൈസേഷൻ കൈവരിക്കുന്നു.

ഉപയോഗിച്ച പ്രധാന വസ്തുക്കൾ:

പോളിഷിംഗ് സ്ലറി: അബ്രാസീവ്‌സും കെമിക്കൽ റിയാക്ടറുകളും അടങ്ങിയിരിക്കുന്നു.

പോളിഷിംഗ് പാഡ്: ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ തേയ്മാനം സംഭവിക്കുകയും, സുഷിരങ്ങളുടെ വലുപ്പവും സ്ലറി വിതരണ കാര്യക്ഷമതയും കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു. പരുക്കൻത പുനഃസ്ഥാപിക്കാൻ പതിവായി ഡ്രസ്സിംഗ് ആവശ്യമാണ്, സാധാരണയായി ഒരു ഡയമണ്ട് ഡ്രെസ്സർ ഉപയോഗിക്കുന്നു.

സാധാരണ CMP പ്രക്രിയ

അബ്രസീവ്: 0.5 μm ഡയമണ്ട് സ്ലറി

ലക്ഷ്യ ഉപരിതല പരുക്കൻത: ~0.7 nm

കെമിക്കൽ മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗ്:

പോളിഷിംഗ് ഉപകരണങ്ങൾ: AP-810 സിംഗിൾ-സൈഡഡ് പോളിഷർ

മർദ്ദം: 200 ഗ്രാം/സെ.മീ²

പ്ലേറ്റ് വേഗത: 50 rpm

സെറാമിക് ഹോൾഡർ വേഗത: 38 rpm

സ്ലറി ഘടന:

SiO₂ (30 wt%, pH = 10.15)

0–70 wt% H₂O₂ (30 wt%, റീജന്റ് ഗ്രേഡ്)

5 wt% KOH ഉം 1 wt% HNO₃ ഉം ഉപയോഗിച്ച് pH 8.5 ആയി ക്രമീകരിക്കുക.

സ്ലറി ഫ്ലോ റേറ്റ്: 3 ലിറ്റർ/മിനിറ്റ്, പുനഃചംക്രമണം ചെയ്തത്

ഈ പ്രക്രിയ ഫലപ്രദമായി SiC വേഫറിന്റെ ഗുണനിലവാരം മെച്ചപ്പെടുത്തുകയും ഡൗൺസ്ട്രീം പ്രക്രിയകൾക്കുള്ള ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുകയും ചെയ്യുന്നു.

മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗിലെ സാങ്കേതിക വെല്ലുവിളികൾ

ഒരു വൈഡ് ബാൻഡ്‌ഗ്യാപ്പ് സെമികണ്ടക്ടർ എന്ന നിലയിൽ SiC ഇലക്ട്രോണിക്സ് വ്യവസായത്തിൽ ഒരു പ്രധാന പങ്ക് വഹിക്കുന്നു. മികച്ച ഭൗതിക, രാസ ഗുണങ്ങളുള്ളതിനാൽ, ഉയർന്ന താപനില, ഉയർന്ന ആവൃത്തി, ഉയർന്ന പവർ, റേഡിയേഷൻ പ്രതിരോധം തുടങ്ങിയ അങ്ങേയറ്റത്തെ പരിതസ്ഥിതികൾക്ക് SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾ അനുയോജ്യമാണ്. എന്നിരുന്നാലും, അതിന്റെ കഠിനവും പൊട്ടുന്നതുമായ സ്വഭാവം പൊടിക്കുന്നതിനും മിനുക്കുന്നതിനും വലിയ വെല്ലുവിളികൾ ഉയർത്തുന്നു.

മുൻനിര ആഗോള നിർമ്മാതാക്കൾ 6 ഇഞ്ചിൽ നിന്ന് 8 ഇഞ്ച് വേഫറുകളിലേക്ക് മാറുമ്പോൾ, പ്രോസസ്സിംഗ് സമയത്ത് പൊട്ടൽ, വേഫർ കേടുപാടുകൾ തുടങ്ങിയ പ്രശ്നങ്ങൾ കൂടുതൽ പ്രാധാന്യമർഹിക്കുന്നു, ഇത് വിളവിനെ സാരമായി ബാധിക്കുന്നു. 8 ഇഞ്ച് SiC സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളുടെ സാങ്കേതിക വെല്ലുവിളികളെ അഭിമുഖീകരിക്കുക എന്നത് ഇപ്പോൾ വ്യവസായത്തിന്റെ പുരോഗതിക്ക് ഒരു പ്രധാന മാനദണ്ഡമാണ്.

8 ഇഞ്ച് യുഗത്തിൽ, SiC വേഫർ പ്രോസസ്സിംഗ് നിരവധി വെല്ലുവിളികൾ നേരിടുന്നു:

ഇലക്ട്രിക് വാഹന ആപ്ലിക്കേഷനുകളിലെ വർദ്ധിച്ചുവരുന്ന ആവശ്യകത കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, ഓരോ ബാച്ചിലും ചിപ്പ് ഔട്ട്പുട്ട് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും, എഡ്ജ് നഷ്ടം കുറയ്ക്കുന്നതിനും, ഉൽപ്പാദനച്ചെലവ് കുറയ്ക്കുന്നതിനും വേഫർ സ്കെയിലിംഗ് ആവശ്യമാണ്.

8 ഇഞ്ച് SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകളുടെ വളർച്ച പക്വത പ്രാപിച്ചിട്ടുണ്ടെങ്കിലും, പൊടിക്കൽ, മിനുക്കൽ തുടങ്ങിയ ബാക്ക്-എൻഡ് പ്രക്രിയകൾ ഇപ്പോഴും തടസ്സങ്ങൾ നേരിടുന്നു, ഇത് കുറഞ്ഞ വിളവിന് കാരണമാകുന്നു (40–50% മാത്രം).

വലിയ വേഫറുകൾക്ക് കൂടുതൽ സങ്കീർണ്ണമായ മർദ്ദ വിതരണങ്ങൾ അനുഭവപ്പെടുന്നു, ഇത് പോളിഷിംഗ് സമ്മർദ്ദവും വിളവ് സ്ഥിരതയും കൈകാര്യം ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ബുദ്ധിമുട്ട് വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

8 ഇഞ്ച് വേഫറുകളുടെ കനം 6 ഇഞ്ച് വേഫറുകളുടേതിനോട് അടുക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, കൈകാര്യം ചെയ്യുമ്പോൾ സമ്മർദ്ദവും വളച്ചൊടിക്കലും കാരണം അവയ്ക്ക് കേടുപാടുകൾ സംഭവിക്കാനുള്ള സാധ്യത കൂടുതലാണ്.

കട്ടിംഗുമായി ബന്ധപ്പെട്ട സമ്മർദ്ദം, വാർപേജ്, ക്രാക്കിംഗ് എന്നിവ കുറയ്ക്കുന്നതിന്, ലേസർ കട്ടിംഗ് കൂടുതലായി ഉപയോഗിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും:

ദീർഘതരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ലേസറുകൾ താപ നാശത്തിന് കാരണമാകുന്നു.

ഹ്രസ്വ-തരംഗദൈർഘ്യമുള്ള ലേസറുകൾ കനത്ത അവശിഷ്ടങ്ങൾ സൃഷ്ടിക്കുകയും കേടുപാടുകൾ വരുത്തുന്ന പാളിയെ കൂടുതൽ ആഴത്തിലാക്കുകയും ചെയ്യുന്നു, ഇത് മിനുക്കുപണിയുടെ സങ്കീർണ്ണത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു.

SiC-യ്ക്കുള്ള മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗ് വർക്ക്ഫ്ലോ

പൊതുവായ പ്രക്രിയാ പ്രവാഹത്തിൽ ഇവ ഉൾപ്പെടുന്നു:

ഓറിയന്റേഷൻ കട്ടിംഗ്

നാടൻ പൊടിക്കൽ

നന്നായി പൊടിക്കൽ

മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗ്

അവസാന ഘട്ടമായി കെമിക്കൽ മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗ് (CMP)

CMP രീതിയുടെ തിരഞ്ഞെടുപ്പ്, പ്രോസസ്സ് റൂട്ട് ഡിസൈൻ, പാരാമീറ്ററുകളുടെ ഒപ്റ്റിമൈസേഷൻ എന്നിവ നിർണായകമാണ്. സെമികണ്ടക്ടർ നിർമ്മാണത്തിൽ, ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള എപ്പിറ്റാക്സിയൽ വളർച്ചയ്ക്ക് അത്യാവശ്യമായ അൾട്രാ-സ്മൂത്ത്, വൈകല്യങ്ങളില്ലാത്ത, കേടുപാടുകൾ ഇല്ലാത്ത പ്രതലങ്ങളുള്ള SiC വേഫറുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിനുള്ള നിർണ്ണായക ഘട്ടമാണ് CMP.

(എ) ക്രൂസിബിളിൽ നിന്ന് SiC ഇങ്കോട്ട് നീക്കം ചെയ്യുക;

(ബി) പുറം വ്യാസം അരക്കൽ ഉപയോഗിച്ച് പ്രാരംഭ രൂപീകരണം നടത്തുക;

(സി) അലൈൻമെന്റ് ഫ്ലാറ്റുകൾ അല്ലെങ്കിൽ നോച്ചുകൾ ഉപയോഗിച്ച് ക്രിസ്റ്റൽ ഓറിയന്റേഷൻ നിർണ്ണയിക്കുക;

(d) മൾട്ടി-വയർ സോവിംഗ് ഉപയോഗിച്ച് ഇൻഗോട്ട് നേർത്ത വേഫറുകളായി മുറിക്കുക;

(ഇ) പൊടിക്കലും മിനുക്കലും ഘട്ടങ്ങളിലൂടെ കണ്ണാടി പോലുള്ള ഉപരിതല മിനുസമാർന്നത കൈവരിക്കുക.

പ്രോസസ്സിംഗ് ഘട്ടങ്ങളുടെ പരമ്പര പൂർത്തിയാക്കിയ ശേഷം, SiC വേഫറിന്റെ പുറം അറ്റം പലപ്പോഴും മൂർച്ചയുള്ളതായിത്തീരുന്നു, ഇത് കൈകാര്യം ചെയ്യുമ്പോഴോ ഉപയോഗിക്കുമ്പോഴോ ചിപ്പ് ചെയ്യാനുള്ള സാധ്യത വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. അത്തരം ദുർബലത ഒഴിവാക്കാൻ, അരികുകൾ പൊടിക്കേണ്ടതുണ്ട്.

പരമ്പരാഗത സ്ലൈസിംഗ് പ്രക്രിയകൾക്ക് പുറമേ, SiC വേഫറുകൾ തയ്യാറാക്കുന്നതിനുള്ള ഒരു നൂതന രീതി ബോണ്ടിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയാണ്. ഈ സമീപനം ഒരു നേർത്ത SiC സിംഗിൾ-ക്രിസ്റ്റൽ പാളിയെ ഒരു വൈവിധ്യമാർന്ന അടിവസ്ത്രവുമായി (സപ്പോർട്ടിംഗ് അടിവസ്ത്രം) ബന്ധിപ്പിച്ചുകൊണ്ട് വേഫർ നിർമ്മാണം സാധ്യമാക്കുന്നു.

ചിത്രം 3 പ്രക്രിയയുടെ ഒഴുക്ക് വ്യക്തമാക്കുന്നു:

ആദ്യം, ഹൈഡ്രജൻ അയോൺ ഇംപ്ലാന്റേഷൻ അല്ലെങ്കിൽ സമാനമായ സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ വഴി SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലിന്റെ ഉപരിതലത്തിൽ ഒരു നിശ്ചിത ആഴത്തിൽ ഒരു ഡീലാമിനേഷൻ പാളി രൂപപ്പെടുന്നു. പ്രോസസ്സ് ചെയ്ത SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ പിന്നീട് ഒരു പരന്ന സപ്പോർട്ടിംഗ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുമായി ബന്ധിപ്പിച്ച് സമ്മർദ്ദത്തിനും ചൂടിനും വിധേയമാക്കുന്നു. ഇത് SiC സിംഗിൾ-ക്രിസ്റ്റൽ പാളിയെ സപ്പോർട്ടിംഗ് സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റിലേക്ക് വിജയകരമായി കൈമാറാനും വേർതിരിക്കാനും അനുവദിക്കുന്നു.

വേർതിരിച്ച SiC പാളി ആവശ്യമായ പരന്നത കൈവരിക്കുന്നതിനായി ഉപരിതല ചികിത്സയ്ക്ക് വിധേയമാക്കുകയും തുടർന്നുള്ള ബോണ്ടിംഗ് പ്രക്രിയകളിൽ വീണ്ടും ഉപയോഗിക്കുകയും ചെയ്യാം. SiC പരലുകളുടെ പരമ്പരാഗത സ്ലൈസിംഗുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ഈ സാങ്കേതികവിദ്യ വിലയേറിയ വസ്തുക്കളുടെ ആവശ്യം കുറയ്ക്കുന്നു. സാങ്കേതിക വെല്ലുവിളികൾ നിലനിൽക്കുന്നുണ്ടെങ്കിലും, കുറഞ്ഞ ചെലവിലുള്ള വേഫർ ഉത്പാദനം സാധ്യമാക്കുന്നതിന് ഗവേഷണവും വികസനവും സജീവമായി പുരോഗമിക്കുന്നു.

മുറിയിലെ താപനിലയിലെ പ്രതിപ്രവർത്തനങ്ങളെ പ്രതിരോധിക്കുന്ന SiC യുടെ ഉയർന്ന കാഠിന്യവും രാസ സ്ഥിരതയും കണക്കിലെടുക്കുമ്പോൾ, സൂക്ഷ്മമായ പൊടിക്കൽ കുഴികൾ നീക്കം ചെയ്യുന്നതിനും, ഉപരിതല കേടുപാടുകൾ കുറയ്ക്കുന്നതിനും, പോറലുകൾ, കുഴികൾ, ഓറഞ്ച് തൊലിയിലെ വൈകല്യങ്ങൾ എന്നിവ ഇല്ലാതാക്കുന്നതിനും, ഉപരിതല പരുക്കൻത കുറയ്ക്കുന്നതിനും, പരന്നത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനും, ഉപരിതല ഗുണനിലവാരം വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിനും മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗ് ആവശ്യമാണ്.

ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള മിനുക്കിയ പ്രതലം ലഭിക്കാൻ, ഇത് ആവശ്യമാണ്:

അബ്രാസീവ് തരങ്ങൾ ക്രമീകരിക്കുക,

കണിക വലിപ്പം കുറയ്ക്കുക,

പ്രോസസ്സ് പാരാമീറ്ററുകൾ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുക,

മതിയായ കാഠിന്യമുള്ള പോളിഷിംഗ് വസ്തുക്കളും പാഡുകളും തിരഞ്ഞെടുക്കുക.

ചിത്രം 7-ൽ, 1 μm അബ്രാസീവ് ഉപയോഗിച്ചുള്ള ഇരട്ട-വശങ്ങളുള്ള പോളിഷിംഗ് 10 μm-നുള്ളിൽ പരന്നതും കട്ടിയുള്ളതുമായ വ്യതിയാനം നിയന്ത്രിക്കാനും ഉപരിതല പരുക്കൻത ഏകദേശം 0.25 nm ആയി കുറയ്ക്കാനും കഴിയുമെന്ന് കാണിക്കുന്നു.

3.2 കെമിക്കൽ മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗ് (CMP)

കെമിക്കൽ മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗ് (CMP) അൾട്രാഫൈൻ കണികാ അബ്രേഷനും കെമിക്കൽ എച്ചിംഗും സംയോജിപ്പിച്ച് പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുന്ന മെറ്റീരിയലിന് മിനുസമാർന്നതും സമതലവുമായ ഒരു പ്രതലം ഉണ്ടാക്കുന്നു. അടിസ്ഥാന തത്വം ഇതാണ്:

പോളിഷിംഗ് സ്ലറിക്കും വേഫർ പ്രതലത്തിനും ഇടയിൽ ഒരു രാസപ്രവർത്തനം സംഭവിക്കുകയും മൃദുവായ ഒരു പാളി രൂപപ്പെടുകയും ചെയ്യുന്നു.

ഉരച്ചിലുകളുള്ള കണികകൾക്കും മൃദുവായ പാളിക്കും ഇടയിലുള്ള ഘർഷണം പദാർത്ഥത്തെ നീക്കം ചെയ്യുന്നു.

CMP യുടെ ഗുണങ്ങൾ:

പൂർണ്ണമായും മെക്കാനിക്കൽ അല്ലെങ്കിൽ കെമിക്കൽ പോളിഷിംഗിന്റെ പോരായ്മകളെ മറികടക്കുന്നു,

ആഗോളവും പ്രാദേശികവുമായ പ്ലാനറൈസേഷൻ കൈവരിക്കുന്നു,

ഉയർന്ന പരന്നതും കുറഞ്ഞ പരുക്കനുമുള്ള പ്രതലങ്ങൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കുന്നു,

ഉപരിതലത്തിലോ ഭൂഗർഭത്തിലോ യാതൊരു കേടുപാടുകളും വരുത്തുന്നില്ല.

വിശദമായി:

സമ്മർദ്ദത്തിൽ പോളിഷിംഗ് പാഡിന് ആപേക്ഷികമായി വേഫർ നീങ്ങുന്നു.

സ്ലറിയിലെ നാനോമീറ്റർ-സ്കെയിൽ അബ്രാസീവ്സ് (ഉദാ. SiO₂) കത്രികയിൽ പങ്കെടുക്കുകയും, Si-C സഹസംയോജക ബന്ധനങ്ങളെ ദുർബലപ്പെടുത്തുകയും, മെറ്റീരിയൽ നീക്കം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.

CMP ടെക്നിക്കുകളുടെ തരങ്ങൾ:

സൌജന്യ അബ്രസീവ് പോളിഷിംഗ്: അബ്രസീവുകൾ (ഉദാ. SiO₂) സ്ലറിയിൽ സസ്പെൻഡ് ചെയ്യപ്പെടുന്നു. മെറ്റീരിയൽ നീക്കം ചെയ്യുന്നത് ത്രീ-ബോഡി അബ്രസീവ് (വേഫർ–പാഡ്–അബ്രസീവ്) വഴിയാണ്. ഏകീകൃതത മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിന് അബ്രസീവിന്റെ വലുപ്പം (സാധാരണയായി 60–200 nm), pH, താപനില എന്നിവ കൃത്യമായി നിയന്ത്രിക്കണം.

ഫിക്സഡ് അബ്രസീവ് പോളിഷിംഗ്: ഉയർന്ന കൃത്യതയുള്ള പ്രോസസ്സിംഗിന് അനുയോജ്യം - അഗ്ലോമറേഷൻ തടയാൻ പോളിഷിംഗ് പാഡിൽ അബ്രസീവ്സ് ഉൾച്ചേർത്തിരിക്കുന്നു.

പോളിഷിംഗിനു ശേഷമുള്ള ക്ലീനിംഗ്:

മിനുക്കിയ വേഫറുകൾ ഇനിപ്പറയുന്നവയ്ക്ക് വിധേയമാകുന്നു:

കെമിക്കൽ ക്ലീനിംഗ് (DI വെള്ളവും സ്ലറി അവശിഷ്ട നീക്കം ചെയ്യലും ഉൾപ്പെടെ),

DI വെള്ളം കഴുകൽ, കൂടാതെ

ചൂടുള്ള നൈട്രജൻ ഉണക്കൽ

ഉപരിതല മലിനീകരണം കുറയ്ക്കുന്നതിന്.

ഉപരിതല ഗുണനിലവാരവും പ്രകടനവും

അർദ്ധചാലക എപ്പിറ്റാക്സി ആവശ്യകതകൾ നിറവേറ്റുന്നതിനായി ഉപരിതല പരുക്കൻത Ra < 0.3 nm ആയി കുറയ്ക്കാൻ കഴിയും.

ഗ്ലോബൽ പ്ലാനറൈസേഷൻ: കെമിക്കൽ സോഫ്റ്റ്‌നിംഗും മെക്കാനിക്കൽ റിമൂവലും സംയോജിപ്പിച്ച് പോറലുകളും അസമമായ എച്ചിംഗും കുറയ്ക്കുന്നു, ഇത് ശുദ്ധമായ മെക്കാനിക്കൽ അല്ലെങ്കിൽ കെമിക്കൽ രീതികളെ മറികടക്കുന്നു.

ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമത: 200 nm/h-ൽ കൂടുതലുള്ള മെറ്റീരിയൽ നീക്കം ചെയ്യൽ നിരക്കുള്ള, SiC പോലുള്ള കഠിനവും പൊട്ടുന്നതുമായ വസ്തുക്കൾക്ക് അനുയോജ്യം.

മറ്റ് ഉയർന്നുവരുന്ന പോളിഷിംഗ് ടെക്നിക്കുകൾ

CMP-ക്ക് പുറമേ, ഇതര രീതികളും നിർദ്ദേശിക്കപ്പെട്ടിട്ടുണ്ട്, അവയിൽ ചിലത് ഇവയാണ്:

ഇലക്ട്രോകെമിക്കൽ പോളിഷിംഗ്, കാറ്റലിസ്റ്റ് സഹായത്തോടെയുള്ള പോളിഷിംഗ് അല്ലെങ്കിൽ എച്ചിംഗ്, കൂടാതെ

ട്രൈബോകെമിക്കൽ പോളിഷിംഗ്.

എന്നിരുന്നാലും, ഈ രീതികൾ ഇപ്പോഴും ഗവേഷണ ഘട്ടത്തിലാണ്, കൂടാതെ SiC യുടെ വെല്ലുവിളി നിറഞ്ഞ മെറ്റീരിയൽ ഗുണങ്ങൾ കാരണം സാവധാനത്തിൽ വികസിച്ചിട്ടുമുണ്ട്.

ആത്യന്തികമായി, ഉപരിതല ഗുണനിലവാരം മെച്ചപ്പെടുത്തുന്നതിനായി വാർ‌പേജും പരുക്കനും കുറയ്ക്കുന്നതിനുള്ള ക്രമാനുഗതമായ പ്രക്രിയയാണ് SiC പ്രോസസ്സിംഗ്, ഇവിടെ ഓരോ ഘട്ടത്തിലും പരന്നതും പരുക്കൻത നിയന്ത്രണവും നിർണായകമാണ്.

പ്രോസസ്സിംഗ് ടെക്നോളജി

വേഫർ ഗ്രൈൻഡിംഗ് ഘട്ടത്തിൽ, വ്യത്യസ്ത കണികാ വലിപ്പത്തിലുള്ള വജ്ര സ്ലറി ഉപയോഗിച്ച് വേഫറിനെ ആവശ്യമായ പരന്നതയിലും പ്രതല പരുക്കനത്തിലും പൊടിക്കുന്നു. തുടർന്ന് മെക്കാനിക്കൽ, കെമിക്കൽ മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗ് (CMP) സാങ്കേതിക വിദ്യകൾ ഉപയോഗിച്ച് കേടുപാടുകൾ കൂടാതെ പോളിഷ് ചെയ്ത സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് (SiC) വേഫറുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നു.

പോളിഷ് ചെയ്ത ശേഷം, എല്ലാ സാങ്കേതിക പാരാമീറ്ററുകളും ആവശ്യമായ മാനദണ്ഡങ്ങൾ പാലിക്കുന്നുണ്ടെന്ന് ഉറപ്പാക്കാൻ, ഒപ്റ്റിക്കൽ മൈക്രോസ്കോപ്പുകൾ, എക്സ്-റേ ഡിഫ്രാക്റ്റോമീറ്ററുകൾ തുടങ്ങിയ ഉപകരണങ്ങൾ ഉപയോഗിച്ച് SiC വേഫറുകൾ കർശനമായ ഗുണനിലവാര പരിശോധനയ്ക്ക് വിധേയമാക്കുന്നു. ഒടുവിൽ, മിനുക്കിയ വേഫറുകൾ പ്രത്യേക ക്ലീനിംഗ് ഏജന്റുകളും അൾട്രാപ്യുവർ വെള്ളവും ഉപയോഗിച്ച് ഉപരിതല മാലിന്യങ്ങൾ നീക്കം ചെയ്ത് വൃത്തിയാക്കുന്നു. തുടർന്ന് അൾട്രാ-ഹൈ പ്യൂരിറ്റി നൈട്രജൻ വാതകവും സ്പിൻ ഡ്രയറുകളും ഉപയോഗിച്ച് ഉണക്കി, മുഴുവൻ ഉൽ‌പാദന പ്രക്രിയയും പൂർത്തിയാക്കുന്നു.

വർഷങ്ങളുടെ പരിശ്രമത്തിലൂടെ, ചൈനയിൽ SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ പ്രോസസ്സിംഗിൽ ഗണ്യമായ പുരോഗതി കൈവരിക്കാൻ കഴിഞ്ഞു. ആഭ്യന്തരമായി, 100 mm ഡോപ്പ് ചെയ്ത സെമി-ഇൻസുലേറ്റിംഗ് 4H-SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾ വിജയകരമായി വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്, കൂടാതെ n-ടൈപ്പ് 4H-SiC, 6H-SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾ ഇപ്പോൾ ബാച്ചുകളായി ഉത്പാദിപ്പിക്കാൻ കഴിയും. TankeBlue, TYST പോലുള്ള കമ്പനികൾ ഇതിനകം 150 mm SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾ വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്.

SiC വേഫർ പ്രോസസ്സിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യയുടെ കാര്യത്തിൽ, ആഭ്യന്തര സ്ഥാപനങ്ങൾ ക്രിസ്റ്റൽ സ്ലൈസിംഗ്, ഗ്രൈൻഡിംഗ്, പോളിഷിംഗ് എന്നിവയ്ക്കുള്ള പ്രക്രിയാ സാഹചര്യങ്ങളും വഴികളും പ്രാഥമികമായി പര്യവേക്ഷണം ചെയ്തിട്ടുണ്ട്. ഉപകരണ നിർമ്മാണത്തിനുള്ള ആവശ്യകതകൾ അടിസ്ഥാനപരമായി നിറവേറ്റുന്ന സാമ്പിളുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ അവർക്ക് കഴിയും. എന്നിരുന്നാലും, അന്താരാഷ്ട്ര നിലവാരവുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ആഭ്യന്തര വേഫറുകളുടെ ഉപരിതല പ്രോസസ്സിംഗ് ഗുണനിലവാരം ഇപ്പോഴും ഗണ്യമായി പിന്നിലാണ്. നിരവധി പ്രശ്നങ്ങളുണ്ട്:

അന്താരാഷ്ട്ര SiC സിദ്ധാന്തങ്ങളും പ്രോസസ്സിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യകളും കർശനമായി സംരക്ഷിക്കപ്പെട്ടിരിക്കുന്നു, അവ എളുപ്പത്തിൽ ആക്‌സസ് ചെയ്യാൻ കഴിയില്ല.

പ്രക്രിയ മെച്ചപ്പെടുത്തലിനും ഒപ്റ്റിമൈസേഷനുമുള്ള സൈദ്ധാന്തിക ഗവേഷണത്തിന്റെയും പിന്തുണയുടെയും അഭാവമുണ്ട്.

വിദേശ ഉപകരണങ്ങളും ഘടകങ്ങളും ഇറക്കുമതി ചെയ്യുന്നതിനുള്ള ചെലവ് കൂടുതലാണ്.

ഉപകരണ രൂപകൽപ്പന, സംസ്കരണ കൃത്യത, വസ്തുക്കൾ എന്നിവയെക്കുറിച്ചുള്ള ആഭ്യന്തര ഗവേഷണങ്ങൾ അന്താരാഷ്ട്ര തലങ്ങളുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ ഇപ്പോഴും കാര്യമായ വിടവുകൾ കാണിക്കുന്നു.

നിലവിൽ, ചൈനയിൽ ഉപയോഗിക്കുന്ന മിക്ക ഉയർന്ന കൃത്യതയുള്ള ഉപകരണങ്ങളും ഇറക്കുമതി ചെയ്യുന്നതാണ്. പരിശോധനാ ഉപകരണങ്ങളും രീതിശാസ്ത്രവും കൂടുതൽ മെച്ചപ്പെടുത്തേണ്ടതുണ്ട്.

മൂന്നാം തലമുറ സെമികണ്ടക്ടറുകളുടെ തുടർച്ചയായ വികസനത്തോടെ, SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകളുടെ വ്യാസം ക്രമാനുഗതമായി വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു, അതോടൊപ്പം ഉപരിതല പ്രോസസ്സിംഗ് ഗുണനിലവാരത്തിനായുള്ള ഉയർന്ന ആവശ്യകതകളും വർദ്ധിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുന്നു. SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയ്ക്ക് ശേഷം ഏറ്റവും സാങ്കേതികമായി വെല്ലുവിളി നിറഞ്ഞ ഘട്ടങ്ങളിലൊന്നായി വേഫർ പ്രോസസ്സിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ മാറിയിരിക്കുന്നു.

പ്രോസസ്സിംഗിൽ നിലവിലുള്ള വെല്ലുവിളികൾ നേരിടുന്നതിന്, മുറിക്കൽ, പൊടിക്കൽ, മിനുക്കൽ എന്നിവയിൽ ഉൾപ്പെട്ടിരിക്കുന്ന സംവിധാനങ്ങളെക്കുറിച്ച് കൂടുതൽ പഠിക്കേണ്ടതും SiC വേഫർ നിർമ്മാണത്തിന് അനുയോജ്യമായ പ്രക്രിയ രീതികളും വഴികളും പര്യവേക്ഷണം ചെയ്യേണ്ടതും അത്യാവശ്യമാണ്. അതേസമയം, നൂതന അന്താരാഷ്ട്ര പ്രോസസ്സിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യകളിൽ നിന്ന് പഠിക്കുകയും ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള സബ്‌സ്‌ട്രേറ്റുകൾ നിർമ്മിക്കുന്നതിന് അത്യാധുനിക അൾട്രാ-പ്രിസിഷൻ മെഷീനിംഗ് ടെക്നിക്കുകളും ഉപകരണങ്ങളും സ്വീകരിക്കുകയും ചെയ്യേണ്ടത് ആവശ്യമാണ്.

വേഫറിന്റെ വലിപ്പം കൂടുന്നതിനനുസരിച്ച്, ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചയ്ക്കും സംസ്കരണത്തിനുമുള്ള ബുദ്ധിമുട്ടും വർദ്ധിക്കുന്നു. എന്നിരുന്നാലും, ഡൗൺസ്ട്രീം ഉപകരണങ്ങളുടെ നിർമ്മാണ കാര്യക്ഷമത ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുകയും യൂണിറ്റ് ചെലവ് കുറയുകയും ചെയ്യുന്നു. നിലവിൽ, ലോകമെമ്പാടുമുള്ള പ്രധാന SiC വേഫർ വിതരണക്കാർ 4 ഇഞ്ച് മുതൽ 6 ഇഞ്ച് വരെ വ്യാസമുള്ള ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു. ക്രീ, II-VI പോലുള്ള മുൻനിര കമ്പനികൾ 8 ഇഞ്ച് SiC വേഫർ ഉൽ‌പാദന ലൈനുകളുടെ വികസനത്തിനായി ആസൂത്രണം ചെയ്യാൻ തുടങ്ങി.