Bột vi mô silicon carbide xanh (SiC) đóng vai trò quan trọng trong ngành công nghiệp bán dẫn , đặc biệt là trong chế tạo wafer, điện tử công suất và đóng gói tiên tiến , nhờ độ cứng, độ dẫn nhiệt và độ ổn định hóa học vượt trội. Dưới đây là các ứng dụng chính và ưu điểm công nghệ của nó:
1. Ứng dụng chính trong sản xuất chất bán dẫn
(1) Mài và đánh bóng wafer
Tấm wafer Silicon (Si) và Silicon Carbide (SiC) :
Được sử dụng trong quá trình mài thô (W20-W10) để loại bỏ vết cưa và đạt được độ phẳng.
Đánh bóng cuối cùng (W1.5-W0.5) để có bề mặt siêu mịn (Ra < 0,5 nm) trong sản xuất wafer epitaxial SiC.
Chất bán dẫn hỗn hợp (GaAs, GaN) :
Cần thiết cho việc đánh bóng chất nền GaN trên SiC cho các thiết bị tần số cao/RF.
(2) Cắt hạt lựu và cắt
Lưỡi dao cắt wafer :
Trộn với các liên kết nhựa để tạo ra lưỡi cưa cắt cho các tấm wafer SiC và GaN (giảm hiện tượng sứt mẻ).
Hỗ trợ cắt laser :
Hoạt động như chất mài mòn trong quá trình nứt nhiệt bằng tia laser để tạo ra các đường cắt cạnh sạch.
(3) Quản lý nhiệt
Vật liệu giao diện nhiệt (TIM) :
Được thêm vào mỡ/miếng tản nhiệt để tăng cường khả năng tản nhiệt trong các thiết bị công suất cao (ví dụ: IGBT, SiC MOSFET).
Lớp phủ tản nhiệt :
Lớp phủ SiC phun plasma cải thiện hiệu suất tản nhiệt.
(4) CMP (Cơ học hóa học phẳng hóa)
Phụ gia bùn :
Kết hợp với chất oxy hóa (ví dụ: H₂O₂) để đánh bóng nền SiC và sapphire trong quá trình chế tạo LED/HEMT.
2. Tại sao nên sử dụng SiC xanh? Ưu điểm chính
| Tài sản | Lợi ích trong ứng dụng bán dẫn |
|---|---|
| Độ cứng cao (9,2 Mohs) | Có hiệu quả trong việc gia công các tấm wafer SiC/GaN siêu cứng. |
| Độ dẫn nhiệt cao (120 W/m·K) | Cải thiện khả năng tản nhiệt trong thiết bị điện tử công suất. |
| Tính trơ hóa học | Chống phản ứng với axit/kiềm trong quá trình khắc ướt. |
| Độ tinh khiết được kiểm soát (≥99,9%) | Ngăn ngừa ô nhiễm kim loại (Fe, Al < 50 ppm). |
| Kích thước hạt có thể kiểm soát (0,1–50 μm) | Có thể thích ứng với mài (thô) và CMP (mịn). |
3. Các thông số quy trình quan trọng
Đánh bóng :
Đối với tấm wafer SiC: Silica dạng keo + bùn SiC , pH 10–11, 30–60 vòng/phút.
Thái hạt lựu :
Thành phần lưỡi dao: 30–50% SiC, liên kết nhựa, tốc độ trục chính 30.000 vòng/phút.
Keo tản nhiệt :
Tải trọng tối ưu: 15–25% bột vi mô SiC (3–5 μm) trong ma trận silicon.
4. Ứng dụng mới nổi
Thiết bị nguồn SiC :
Được sử dụng trong quá trình làm loãng chất nền cho MOSFET SiC thẳng đứng (cải thiện năng suất).
Bao bì tiên tiến :
Nâng cao độ tin cậy của công nghệ đóng gói wafer dạng quạt (FOWLP) bằng cách giảm cong vênh.
Máy tính lượng tử :
Đánh bóng các chất nền qubit siêu dẫn (ví dụ: Nb trên SiC).