Trong khi bột vi mô silicon carbide (SiC) xanh là chất mài mòn phổ biến để mài các vật liệu cứng như gốm sứ (ví dụ: AlN, sapphire), thì nó thường không được sử dụng để đánh bóng wafer , đặc biệt là đối với wafer bán dẫn (Si, GaAs, SiC, v.v.)
1. Tại sao SiC xanh không phù hợp để đánh bóng wafer
Hư hỏng bề mặt :
Bột vi mô SiC (kể cả loại tốt như #2000+) cứng hơn hầu hết các loại wafer (Mohs 9,2 so với Si ~7, GaAs ~4,5), gây ra các vết nứt và vết xước sâu dưới bề mặt.Rủi ro ô nhiễm :
Các hạt SiC có thể bám vào các tấm wafer mềm hơn (ví dụ: silicon) hoặc phản ứng với bề mặt, làm giảm tính chất điện.Thiếu độ chính xác ở cấp độ nano :
Ngay cả SiC dưới micron cũng thiếu tính đồng nhất cần thiết cho quá trình san phẳng ở cấp độ nguyên tử (Ra < 0,5 nm là yêu cầu đối với các nút nâng cao).
2. Chất mài mòn ưa thích để đánh bóng wafer
A. Tấm wafer Silicon (Si) và Germanium (Ge)
Đánh bóng cuối cùng :
Silica keo (SiO₂) : Làm mềm bề mặt về mặt hóa học để có lớp hoàn thiện không có khuyết điểm (Ra ~0,1 nm).
Ceria (CeO₂) : Được sử dụng trong đánh bóng cơ học hóa học (CMP) để có tỷ lệ loại bỏ vật liệu cao (MRR).
Đánh bóng thô/trung gian :
Nhôm oxit (Al₂O₃) : Ít ăn mòn hơn SiC, được sử dụng để đánh bóng trước.
B. Tấm wafer silicon carbide (SiC)
Bột kim cương siêu nhỏ :
Chất mài mòn duy nhất cứng hơn SiC (Mohs 10), được sử dụng trong hỗn hợp để nghiền/mài (ví dụ, hạt mài có kích thước 1–10 μm).Kim cương + CMP :
Kết hợp quá trình loại bỏ cơ học (kim cương) với quá trình oxy hóa hóa học (ví dụ, bùn có chứa H₂O₂).
C. Gallium Arsenide (GaAs) & Các tấm wafer III-V khác
Silica/Ceria dạng keo :
Đánh bóng bằng áp suất thấp để tránh làm hỏng tinh thể.Dung dịch Brom-Methanol :
Khắc hóa học sau khi đánh bóng cơ học.
3. Khi nào SiC xanh có thể được sử dụng cho wafer
Giai đoạn rất sớm (ví dụ, định hình wafer/mài cạnh):
SiC thô (#400–#800) để loại bỏ vật liệu nhanh chóng, nhưng chuyển sang chất mài mòn mềm hơn ngay khi có thể.Chất nền Sapphire (Al₂O₃) :
Có thể sử dụng SiC để mài, nhưng đánh bóng cuối cùng cần kim cương hoặc silica.
4. Các thông số chính để đánh bóng wafer
Kích thước mài mòn :
Đánh bóng cuối cùng sử dụng các hạt có kích thước 10–100 nm (ví dụ, silica keo).Độ pH và Hóa học :
Bùn CMP được kiểm soát độ pH (ví dụ: kiềm đối với Si, axit đối với kim loại).Áp suất/Tốc độ :
Áp suất thấp (<5 psi) để giảm thiểu thiệt hại dưới bề mặt.
5. Các giải pháp thay thế SiC cho các ứng dụng nhạy cảm về chi phí
Bùn nhôm (Al₂O₃) :
Rẻ hơn kim cương nhưng ít gây hại hơn SiC.Quy trình kết hợp :
SiC để mài thô → Alumina để đánh bóng trước → Silica/Ceria để đánh bóng cuối cùng.