O carboneto de silício, a estrela emergente da indústria de materiais semicondutores, está gradualmente liderando a tendência de inovação da tecnologia microeletrônica com seus excelentes indicadores de desempenho. Sua condutividade térmica única, muito superior aos materiais semicondutores tradicionais, oferece a possibilidade de dissipação de calor eficiente, especialmente em dispositivos eletrônicos de alta potência que apresentam vantagens incomparáveis. Juntamente com suas características de amplo intervalo de banda, o substrato de carboneto de silício pode manter o desempenho elétrico estável em ambientes extremos e não é afetado por flutuações de temperatura, o que amplia muito seu escopo de aplicação em aplicações de ponta, como aeroespacial e novos veículos energéticos. Além disso, os dois parâmetros principais de campo elétrico de alta ruptura e alta mobilidade de elétrons estabeleceram uma base sólida para a aplicação de carboneto de silício em dispositivos eletrônicos de alta frequência e alta tensão, como conversores eletrônicos de potência, dispositivos de comunicação de RF, etc. e obtivemos um salto no desempenho por causa disso.
A ampla aplicação do carboneto de silício não se limita apenas aos campos de ponta acima, mas também se aprofunda em muitos elos centrais da cadeia da indústria de semicondutores, inclusive como material de substrato para chips de alto desempenho, suportando estruturas de circuitos mais complexas; No processo de crescimento epitaxial, suas propriedades estáveis de substrato promovem o crescimento de filmes de alta qualidade, o que possibilita a otimização do desempenho do dispositivo. Na fase de projeto do dispositivo, as características do carboneto de silício inspiram os designers à criatividade ilimitada, dando origem a produtos semicondutores mais inovadores e de alto desempenho; Na fase de fabricação de wafers, a introdução do carboneto de silício impôs requisitos mais elevados para o processo de fabricação e promoveu o progresso tecnológico de toda a indústria de fabricação de semicondutores.
No entanto, sendo precisamente um material tão próximo da perfeição, a sua dureza extremamente elevada - dureza Mohs próxima do diamante, tornou-se um grande problema que restringe a sua ampla aplicação. No processo de usinagem de precisão, a dureza do carboneto de silício torna a tecnologia tradicional de polimento e retificação difícil de exibir, não apenas a eficiência do processamento é baixa, mas também leva facilmente a que a qualidade da superfície não esteja de acordo com o padrão, aumentando o custo de produção. Portanto, como superar o problema do processamento de carboneto de silício tornou-se uma das principais tecnologias a serem resolvidas com urgência na área de materiais semicondutores. Os pesquisadores estão constantemente explorando novos métodos de processamento, como o uso de tecnologia avançada de polimento químico-mecânico, tecnologia de processamento a laser, etc., a fim de garantir a precisão do processamento ao mesmo tempo, melhorar a eficiência do processamento e promover a aplicação e desenvolvimento de silício materiais de metal duro em uma ampla gama de campos.
A tecnologia de polimento Sol-gel é um método de polimento verde e eficiente, através do uso de abrasivos semiconsolidados e substratos flexíveis, em virtude das características flexíveis da matriz macia, o efeito de "tolerância" das partículas abrasivas é alcançado para atingir ultra -superfície lisa e com baixa densidade de defeitos no substrato semicondutor extremamente duro. Este método combina ação química e mecânica para polir com eficácia substratos semicondutores extremamente duros, sem causar danos graves à superfície ou ao subsolo. Comparada com o CMP tradicional, a tecnologia de polimento sol-gel pode reduzir significativamente a rugosidade da superfície em um curto espaço de tempo e atingir uma taxa de remoção de material mais alta. Devido à sua boa flexibilidade, a matriz macia pode trabalhar sob menor pressão de polimento, reduzir a demanda de pressão na peça de trabalho e no equipamento, reduzir o desgaste e a queda da partícula de desgaste e prolongar a vida útil da partícula de desgaste. O material precursor (geralmente um composto metal-orgânico) é convertido em sol, que forma um gel através de reações de hidrólise e condensação. Na almofada de polimento sol-gel, as partículas de desgaste são parcialmente fixadas na matriz do gel, o que pode proporcionar uma certa resistência mecânica enquanto mantém o movimento das partículas de desgaste. Estudiosos nacionais usaram esta tecnologia para processar a superfície do diamante de cristal único HTHP (111), polindo 22h, a rugosidade da superfície de 230nm a 1,3nm. Aliás, o efeito de capacitância refere-se a que no processo de polimento, quando o abrasivo toca a superfície usinada, devido à presença de matriz macia, o abrasivo mais proeminente pode produzir rebote, garantindo assim que o abrasivo da superfície possa processar a peça aproximadamente no mesmo plano horizontal, evitando danos do abrasivo de maior tamanho à superfície usinada e obtendo remoção uniforme de material. Um melhor efeito de polimento é alcançado.
Em resumo, o carboneto de silício, como uma nova estrela na indústria de materiais semicondutores, está liderando a inovação da tecnologia microeletrônica com suas vantagens exclusivas de desempenho. A sua ampla aplicação não só promove o progresso tecnológico no campo de alta tecnologia, mas também afeta profundamente todos os elos da cadeia da indústria de semicondutores. No entanto, as propriedades de alta dureza do carboneto de silício também representam desafios para o seu processamento. Diante deste problema, os pesquisadores estão explorando ativamente soluções inovadoras, como a tecnologia de polimento sol-gel. Essas tecnologias emergentes não apenas melhoram a eficiência do processamento e a qualidade da superfície, mas também abrem novos caminhos para a aplicação e desenvolvimento de materiais de carboneto de silício em uma gama mais ampla de campos. Com o progresso contínuo da tecnologia, os materiais de carboneto de silício certamente desempenharão um papel mais importante no futuro campo da ciência e tecnologia.
