Embora o processamento de substrato de carboneto de silício seja difícil, a fim de fazer com que a aplicação de carboneto de silício de cristal único em componentes eletrônicos se torne a direção futura do desenvolvimento, de modo que os dispositivos de carboneto de silício sejam aplicados e promovidos em larga escala, é necessário encontrar uma maneira de resolver o problema do difícil processamento de carboneto de silício.
Atualmente, a tecnologia de processamento de material SiC possui principalmente os seguintes processos: corte direcional, desbaste de cavacos, desbaste fino, polimento mecânico e polimento químico-mecânico (polimento fino). Entre eles, o polimento químico-mecânico é o processo final, e a seleção do método de processo, o arranjo da rota do processo e a otimização dos parâmetros do processo afetam diretamente a eficiência do polimento e o custo de processamento.
No entanto, devido à alta dureza e estabilidade química dos materiais de SiC, a taxa de remoção de material no processo tradicional de polimento CMP é baixa. Portanto, a indústria começou a estudar a tecnologia de eficiência auxiliar que apoia a tecnologia de usinagem de ultra-precisão de achatamento, incluindo assistida por plasma, assistida por catalisador, assistida por ultravioleta e assistida por campo elétrico, como segue:
01 Tecnologia assistida por plasma
YAMAMURA Kazuy et al. propôs pela primeira vez o processo de polimento assistido por plasma (PAP), que é um polimento químico-mecânico auxiliar que oxida os materiais da superfície em uma camada de óxido mais macia através do plasma, enquanto ainda remove materiais por atrito abrasivo e desgaste.
O princípio básico é: através do gás de reação do gerador de RF (como vapor de água, O, etc.) para produzir um plasma contendo grupos livres (como grupos livres OH, radicais livres O), com forte capacidade de oxidação de grupos livres no superfície da modificação de oxidação do material SiC. Uma camada de óxido macio é obtida e, em seguida, a camada de óxido é removida por polimento com abrasivos macios (como CeO2, Al2O3, etc.), de modo que a superfície do material SiC atinja a superfície lisa de nível atômico. No entanto, devido ao alto preço do equipamento de teste do processo PAP e aos custos de processamento, a promoção de chips SiC de processamento do processo PAP também é limitada.
02 Processo assistido por catalisador
No campo industrial, a fim de explorar a tecnologia de usinagem de ultraprecisão de alta eficiência de materiais cristalinos de SiC, os pesquisadores utilizam reagentes para polimento químico-mecânico assistido catalítico. O mecanismo básico de remoção de material é que a camada de óxido macio é formada na superfície do SiC sob a catálise de reagentes, e a camada de óxido é removida pela remoção mecânica do abrasivo. Para uma superfície de alta qualidade. Na literatura, o catalisador Fe3O4 e o oxidante H2O2 foram utilizados para auxiliar no aprimoramento da tecnologia de polimento químico-mecânico com diamante W0.5 como abrasivo. Após otimização, a rugosidade superficial Ra=2,0 ~ 2,5 nm foi obtida na taxa de polimento de 12,0 mg/h.
03 tecnologia assistida por UV
A fim de melhorar a tecnologia de processamento de achatamento de superfície de SiC. Alguns pesquisadores têm utilizado a radiação ultravioleta para auxiliar a catálise no processo de polimento químico-mecânico. A reação fotocatalítica UV é uma das fortes reações de oxidação. Seu princípio básico é produzir radicais livres ativos (·OH) por reação fotocatalítica entre o fotocatalisador e o coletor de elétrons sob a ação da luz UV.
Devido à forte oxidação de grupos livres de OH. A reação de oxidação ocorre na camada superficial de SiC para gerar uma camada de óxido de SiO2 mais macia (a dureza MOE é 7), e a camada de óxido de SiO2 amolecida é mais fácil de ser removida por polimento abrasivo; Por outro lado, a resistência de ligação entre a camada de óxido e a superfície do wafer é inferior à resistência de ligação interna do wafer de SiC, o que reduz a força de corte do abrasivo no processo de polimento, reduz a profundidade do risco deixado no superfície do wafer e melhora a qualidade do processamento da superfície.
04 Tecnologia assistida por campo elétrico
A fim de melhorar a taxa de remoção de materiais de SiC, alguns pesquisadores propuseram a tecnologia de polimento mecânico eletroquímico (ECMP). O princípio básico é: ao aplicar um campo elétrico de corrente contínua ao líquido de polimento no tratamento de polimento mecânico químico tradicional, a camada de oxidação é formada na superfície de polimento de SiC sob oxidação eletroquímica e a dureza da camada de óxido é significativamente reduzida. O abrasivo é usado para remover a camada de óxido amolecida para obter uma usinagem eficiente de ultraprecisão. No entanto, deve-se notar que se a corrente anódica for fraca, a qualidade da superfície de usinagem é melhor, mas a taxa de remoção de material não muda muito; Se a corrente anódica for forte, a taxa de remoção de material aumenta significativamente. No entanto, uma corrente anódica muito forte levará a menor precisão e porosidade da superfície.
Em suma, o polimento químico-mecânico ainda é o método de usinagem de ultra-precisão de achatamento com maior potencial para materiais de SiC, mas para obter wafers de SiC de alta qualidade com mais eficiência, os processos auxiliares mencionados acima são opções potenciais. No entanto, devido à falta de estudos relevantes, o impacto nos materiais de SiC ainda é pouco previsível. Portanto, se pudermos estudar profundamente a influência dos processos auxiliares relacionados na tecnologia de polimento químico-mecânico e revelar ainda mais o mecanismo de processamento da tecnologia de aumento da eficiência auxiliar do polimento químico-mecânico por meios de pesquisa quantitativa e qualitativa, será de grande importância para a realização a aplicação de industrialização e promoção de materiais SiC.
