SiC Single Crystal Substrate Processing

Silicon Carbide (SiC) ໄປເຊຍກັນດຽວຕົ້ນຕໍແມ່ນຜະລິດໂດຍໃຊ້ວິທີການ sublimation. ຫຼັງຈາກເອົາໄປເຊຍກັນອອກຈາກ crucible, ຂັ້ນຕອນການປຸງແຕ່ງທີ່ສັບສົນຫຼາຍແມ່ນຈໍາເປັນເພື່ອສ້າງ wafers ທີ່ໃຊ້ໄດ້. ຂັ້ນຕອນທໍາອິດແມ່ນການກໍານົດທິດທາງໄປເຊຍກັນຂອງ boule SiC. ປະຕິບັດຕາມນີ້, boule ຜ່ານການຂັດເສັ້ນຜ່າກາງນອກເພື່ອບັນລຸຮູບຮ່າງເປັນຮູບທໍ່ກົມ. ສໍາລັບ n-type SiC wafers, ທີ່ຖືກນໍາໃຊ້ທົ່ວໄປໃນອຸປະກອນພະລັງງານ, ທັງດ້ານເທິງແລະຕ່ໍາຂອງ crystal cylindrical ໂດຍທົ່ວໄປແມ່ນເຄື່ອງຈັກເພື່ອສ້າງຍົນໃນມຸມ 4 °ທຽບກັບໃບຫນ້າ {0001}.

ຕໍ່ໄປ, ການປຸງແຕ່ງຍັງສືບຕໍ່ດ້ວຍຂອບທິດທາງຫຼືການຕັດ notch ເພື່ອກໍານົດທິດທາງໄປເຊຍກັນຂອງຫນ້າດິນ wafer. ໃນການຜະລິດເສັ້ນຜ່າສູນກາງຂະຫນາດໃຫຍ່SiC wafers, notching ທິດທາງແມ່ນເຕັກນິກທົ່ວໄປ. ຫຼັງຈາກນັ້ນ, ແກນ SiC ເປັນຮູບທໍ່ກົມຖືກຕັດເປັນແຜ່ນບາງໆ, ຕົ້ນຕໍແມ່ນໃຊ້ເຕັກນິກການຕັດຫຼາຍສາຍ. ຂະບວນການນີ້ກ່ຽວຂ້ອງກັບການວາງເຄື່ອງຂັດລະຫວ່າງສາຍຕັດແລະໄປເຊຍກັນ SiC ໃນຂະນະທີ່ໃຊ້ຄວາມກົດດັນເພື່ອອໍານວຍຄວາມສະດວກໃນການເຄື່ອນໄຫວຕັດ.

Fig. 1  ພາບລວມຂອງເຕັກໂນໂລຊີການປຸງແຕ່ງ SiC wafer

(a) ການເອົາ SiC ingot ອອກຈາກ crucible; (b) ການຂັດຮູບທໍ່ກົມ; (c) ທິດທາງຫຼືການຕັດຂອບ; (d) ຕັດຫຼາຍສາຍ; (e) ການຂັດແລະການຂັດ

ຫຼັງຈາກຕັດ, ໄດ້SiC wafersມັກຈະສະແດງໃຫ້ເຫັນຄວາມບໍ່ສອດຄ່ອງຂອງຄວາມຫນາແຫນ້ນແລະຄວາມບໍ່ສະຫມໍ່າສະເຫມີຂອງຫນ້າດິນ, ຈໍາເປັນຕ້ອງມີການປິ່ນປົວ flattening ຕື່ມອີກ. ອັນນີ້ເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍການຂັດເພື່ອລົບລ້າງຄວາມບໍ່ສະໝ່ຳສະເໝີຂອງພື້ນຜິວໄມໂຄຣນ. ໃນໄລຍະນີ້, ການປະຕິບັດການຂັດອາດຈະແນະນໍາຮອຍຂີດຂ່ວນແລະຄວາມບໍ່ສົມບູນຂອງພື້ນຜິວ. ດັ່ງນັ້ນ, ຂັ້ນຕອນການຂັດຕໍ່ມາແມ່ນສໍາຄັນສໍາລັບການບັນລຸການສໍາເລັດຮູບຄ້າຍຄືກະຈົກ. ບໍ່ຄືກັບການຂັດ, ການຂັດແມ່ນໃຊ້ສານຂັດທີ່ລະອຽດກວ່າແລະຕ້ອງການການດູແລຢ່າງລະມັດລະວັງເພື່ອປ້ອງກັນຮອຍຂີດຂ່ວນຫຼືຄວາມເສຍຫາຍພາຍໃນ, ຮັບປະກັນຄວາມລຽບຂອງພື້ນຜິວສູງ.

ໂດຍຜ່ານຂັ້ນຕອນເຫຼົ່ານີ້,SiC wafersພັດທະນາຈາກການປຸງແຕ່ງທີ່ຫຍາບຄາຍໄປສູ່ເຄື່ອງຈັກທີ່ມີຄວາມແມ່ນຍໍາ, ໃນທີ່ສຸດເຮັດໃຫ້ພື້ນຜິວທີ່ຮາບພຽງ, ຄ້າຍຄືກະຈົກທີ່ເຫມາະສົມສໍາລັບອຸປະກອນທີ່ມີປະສິດທິພາບສູງ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ການແກ້ໄຂແຄມແຫຼມທີ່ມັກຈະປະກອບເປັນບໍລິເວນອ້ອມຮອບຂອງ wafers ຂັດແມ່ນເປັນສິ່ງຈໍາເປັນ. ແຄມແຫຼມເຫຼົ່ານີ້ມີຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ການແຕກຫັກເມື່ອຕິດຕໍ່ກັບວັດຖຸອື່ນໆ. ເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມອ່ອນແອນີ້, ການຂັດຂອບຂອງຂອບຂອງ wafer ແມ່ນມີຄວາມຈໍາເປັນ. ມາດຕະຖານອຸດສາຫະກໍາໄດ້ຖືກສ້າງຕັ້ງຂຶ້ນເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືແລະຄວາມປອດໄພຂອງ wafers ໃນໄລຍະການນໍາໃຊ້ຕໍ່ມາ.

ຄວາມແຂງກະດ້າງພິເສດຂອງ SiC ເຮັດໃຫ້ມັນເປັນວັດສະດຸຂັດທີ່ເໝາະສົມໃນການນຳໃຊ້ເຄື່ອງຈັກຕ່າງໆ. ຢ່າງໃດກໍຕາມ, ນີ້ຍັງສະເຫນີສິ່ງທ້າທາຍໃນການປຸງແຕ່ງ boules SiC ເຂົ້າໄປໃນ wafers, ຍ້ອນວ່າມັນເປັນຂະບວນການທີ່ໃຊ້ເວລາຫຼາຍແລະສະລັບສັບຊ້ອນທີ່ຖືກປັບປຸງຢ່າງຕໍ່ເນື່ອງ. ຫນຶ່ງໃນນະວັດຕະກໍາທີ່ດີທີ່ຈະປັບປຸງວິທີການ slicing ແບບດັ້ງເດີມແມ່ນເຕັກໂນໂລຊີການຕັດ laser. ໃນເຕັກນິກນີ້, beam laser ແມ່ນມຸ້ງຈາກດ້ານເທິງຂອງໄປເຊຍກັນ SiC cylindrical, ສຸມໃສ່ຄວາມເລິກຕັດທີ່ຕ້ອງການເພື່ອສ້າງເຂດແກ້ໄຂພາຍໃນໄປເຊຍກັນໄດ້. ໂດຍການສະແກນພື້ນຜິວທັງຫມົດ, ເຂດທີ່ຖືກດັດແປງນີ້ຄ່ອຍໆຂະຫຍາຍອອກເປັນຍົນ, ອະນຸຍາດໃຫ້ແຍກອອກຈາກແຜ່ນບາງໆ. ເມື່ອປຽບທຽບກັບການຕັດຫຼາຍສາຍແບບດັ້ງເດີມ, ເຊິ່ງມັກຈະເຮັດໃຫ້ເກີດການສູນເສຍ kerf ທີ່ສໍາຄັນແລະອາດຈະແນະນໍາຄວາມບໍ່ສະຫມໍ່າສະເຫມີຂອງຫນ້າດິນ, ການຕັດດ້ວຍເລເຊີຫຼຸດລົງຢ່າງຫຼວງຫຼາຍໃນການສູນເສຍ kerf ແລະເວລາປຸງແຕ່ງ, ການຈັດຕໍາແຫນ່ງມັນເປັນວິທີການທີ່ດີສໍາລັບການພັດທະນາໃນອະນາຄົດ.

ເທັກໂນໂລຍີການຊອຍທີ່ເປັນນະວັດຕະກຳອີກອັນໜຶ່ງແມ່ນການນຳໃຊ້ການຕັດກະແສໄຟຟ້າ, ເຊິ່ງເຮັດໃຫ້ເກີດການໄຫຼອອກລະຫວ່າງສາຍໂລຫະ ແລະ ຜລຶກ SiC. ວິທີການນີ້ມີຄວາມໄດ້ປຽບໃນການຫຼຸດຜ່ອນການສູນເສຍ kerf ໃນຂະນະທີ່ເພີ່ມປະສິດທິພາບການປຸງແຕ່ງຕື່ມອີກ.

ວິທີການທີ່ໂດດເດັ່ນSiC waferການຜະລິດປະກອບດ້ວຍການຍຶດຕິດຮູບເງົາບາງໆຂອງ SiC ຜລຶກດຽວກັບຊັ້ນໃຕ້ດິນທີ່ຫຼາກຫຼາຍ, ດັ່ງນັ້ນການຜະສົມຜະສານ.SiC wafers. ຂະບວນການຜູກມັດແລະ detachment ນີ້ເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍການສີດຂອງ hydrogen ions ເຂົ້າໄປໃນໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວກັບຄວາມເລິກທີ່ກໍານົດໄວ້ກ່ອນ. ໄປເຊຍກັນ SiC, ປະຈຸບັນໄດ້ຕິດຕັ້ງດ້ວຍຊັ້ນທີ່ປູກດ້ວຍ ion-implanted, ແມ່ນ layered ເຂົ້າໄປໃນ substrate ສະຫນັບສະຫນູນກ້ຽງ, ເຊັ່ນ polycrystalline SiC. ໂດຍການນໍາໃຊ້ຄວາມກົດດັນແລະຄວາມຮ້ອນ, SiC ຊັ້ນໄປເຊຍກັນດຽວຈະຖືກໂອນໃສ່ substrate ສະຫນັບສະຫນູນ, ສໍາເລັດການ detachment. ຊັ້ນ SiC ທີ່ຖືກໂອນຜ່ານການປິ່ນປົວການແປນຂອງຫນ້າດິນແລະສາມາດນໍາໃຊ້ຄືນໃຫມ່ໃນຂະບວນການຜູກມັດ. ເຖິງແມ່ນວ່າຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຂອງ substrate ສະຫນັບສະຫນູນແມ່ນຕ່ໍາກວ່າຂອງໄປເຊຍກັນ SiC ດຽວ, ສິ່ງທ້າທາຍດ້ານວິຊາການຍັງຄົງຢູ່. ​ເຖິງ​ຢ່າງ​ໃດ​ກໍ​ຕາມ, ການ​ຄົ້ນ​ຄ້ວາ ​ແລະ ພັດທະນາ​ໃນ​ຂົງ​ເຂດ​ນີ້​ສືບ​ຕໍ່​ກ້າວ​ໄປ​ໜ້າ​ຢ່າງ​ຕັ້ງໜ້າ, ​ເພື່ອ​ແນ​ໃສ່​ຫຼຸດ​ຕົ້ນ​ທຶນ​ການ​ຜະລິດ​ໂດຍ​ລວມSiC wafers.

ສະຫລຸບລວມແລ້ວ, ການປຸງແຕ່ງຂອງSiC ຊັ້ນໃຕ້ດິນໄປເຊຍກັນມີສ່ວນຮ່ວມຫຼາຍຂັ້ນຕອນ, ຈາກການປີ້ງ ແລະ ການຕັດກັບຂັດ ແລະ ການປິ່ນປົວຂອບ. ນະວັດຕະກໍາເຊັ່ນການຕັດ laser ແລະເຄື່ອງຕັດກະແສໄຟຟ້າແມ່ນການປັບປຸງປະສິດທິພາບແລະການຫຼຸດຜ່ອນສິ່ງເສດເຫຼືອຂອງວັດສະດຸ, ໃນຂະນະທີ່ວິທີການໃຫມ່ຂອງການຜູກມັດ substrate ສະເຫນີວິທີການທາງເລືອກໃນການຜະລິດ wafer ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍປະສິດທິພາບ. ໃນຂະນະທີ່ອຸດສາຫະກໍາຍັງສືບຕໍ່ພະຍາຍາມປັບປຸງເຕັກນິກແລະມາດຕະຖານ, ເປົ້າຫມາຍສຸດທ້າຍແມ່ນການຜະລິດທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ.SiC wafersທີ່ຕອບສະຫນອງຄວາມຕ້ອງການຂອງອຸປະກອນເອເລັກໂຕຣນິກກ້າວຫນ້າທາງດ້ານ.