Is-haenau SiC: Y Sylfaen ar gyfer Technoleg Uwch

No cenário em rápida evolução da tecnologia avançada, a demanda por materiais que possam suportar condições extremas e oferecer desempenho superior é fundamental. Os substratos de carbeto de silício (SiC) surgiram como um material essencial, especialmente nos setores que estão ampliando os limites da inovação. De eletrônicos de alta potência a aplicações aeroespaciais de ponta, os substratos de SiC fornecem a base robusta necessária para dispositivos de última geração. Esta postagem do blog se aprofunda no mundo dos substratos de SiC, explorando suas aplicações, vantagens, considerações de projeto e como obter soluções personalizadas de alta qualidade para suas necessidades específicas.

1. Introdução: Substratos de SiC - A base da tecnologia de próxima geração

O carbeto de silício (SiC) é um material semicondutor composto conhecido por suas excepcionais propriedades físicas e eletrônicas. Um substrato de SiC é essencialmente um wafer ou disco feito de SiC monocristalino, sobre o qual camadas semicondutoras ativas (camadas epitaxiais) são cultivadas para fabricar dispositivos eletrônicos ou optoeletrônicos. Esses substratos não são meros suportes passivos; sua qualidade influencia diretamente o desempenho, a confiabilidade e a eficiência do dispositivo final. A combinação exclusiva de amplo bandgap, alta condutividade térmica, alta resistência do campo elétrico de ruptura e estabilidade mecânica superior torna os substratos de SiC indispensáveis para aplicações que exigem alta potência, alta frequência e operação em alta temperatura. À medida que tecnologias como 5G, veículos elétricos e sistemas de energia renovável amadurecem, a função dos substratos de SiC de alta qualidade se torna cada vez mais crucial, atuando como o alicerce sobre o qual as futuras inovações serão construídas. A capacidade de adquirir substratos de SiC personalizados, adaptados aos requisitos específicos do dispositivo, amplia ainda mais seu valor, permitindo que os engenheiros otimizem o desempenho até mesmo para as aplicações industriais mais exigentes.

2. Principais setores que impulsionam a demanda por substratos de SiC

As propriedades excepcionais dos substratos de SiC levaram à sua adoção em uma ampla gama de setores de alta tecnologia. Cada setor aproveita as vantagens exclusivas do SiC&#8217 para superar as limitações anteriores do material e atingir novos níveis de desempenho e eficiência.

• Semi-conducteurs & Elektwonik pouvwa: Esse é o maior mercado para substratos de SiC. Eles são fundamentais para a fabricação de dispositivos de energia, como MOSFETs, diodos Schottky e módulos de energia usados em fontes de alimentação, inversores e unidades de frequência variável. Os dispositivos baseados em SiC oferecem menores perdas de energia, frequências de comutação mais altas e temperaturas operacionais mais altas em comparação com os dispositivos tradicionais de silício. Isso se traduz em sistemas de conversão de energia mais compactos, eficientes e confiáveis.
• Kirri: O setor automotivo, especialmente no setor de veículos elétricos (EV), é um dos principais impulsionadores da demanda por substratos de SiC. Os módulos de energia de SiC em inversores de EV, carregadores de bordo e conversores CC-CC aumentam a autonomia do veículo, aceleram o tempo de carregamento e reduzem o peso e o volume do veículo. A capacidade de operar em temperaturas mais altas também simplifica os requisitos do sistema de resfriamento.
• Aeraspás & Cosaint: Os sistemas aeroespaciais e de defesa exigem componentes que sejam leves, robustos e capazes de operar de forma confiável em ambientes adversos. Os substratos de SiC são usados em sistemas de radar, sistemas de energia para satélites e fontes de alimentação aviônica devido à sua dureza de radiação, tolerância a altas temperaturas e alta densidade de energia.
• Energiezh adnevezadus: Os inversores solares e os conversores de turbinas eólicas se beneficiam significativamente da tecnologia SiC. A maior eficiência da conversão de energia baseada em SiC leva a uma maior coleta de energia e à redução dos custos do sistema. Sua durabilidade também é uma vantagem em ambientes de instalação remotos ou desafiadores.
• Fabrikadur LED: Embora o nitreto de gálio (GaN) seja geralmente cultivado em safira ou silício, os substratos de SiC oferecem uma correspondência de rede mais próxima e melhor condutividade térmica para LEDs e diodos a laser de alta potência baseados em GaN. Isso resulta em soluções de iluminação mais brilhantes, mais eficientes e mais duradouras, especialmente em aplicações como iluminação industrial, faróis automotivos e telas de grande escala.
• Maquinário industrial & Manufatura: Acionamentos de motores de alta potência, sistemas de aquecimento industrial e equipamentos de soldagem utilizam dispositivos de energia SiC para melhorar a eficiência, a precisão e o controle. A robustez do SiC garante a longevidade em ambientes industriais exigentes.
• Pellgehentiñ : Os substratos de SiC estão encontrando aplicações em amplificadores de potência de alta frequência para estações base 5G e outras infraestruturas de telecomunicações. Sua capacidade de lidar com alta potência em altas frequências é fundamental para a transmissão eficiente de sinais.
• Eoul ha Gaz : Os equipamentos de perfuração e detecção de fundo de poço no setor de petróleo e gás operam sob temperaturas e pressões extremas. Os sensores e componentes eletrônicos baseados em SiC oferecem confiabilidade e desempenho superiores nessas condições desafiadoras.
• Iompar Iarnróid: Os trens e bondes modernos estão usando cada vez mais unidades de energia auxiliares e inversores de tração baseados em SiC para melhorar a eficiência energética, reduzir o tamanho e o peso dos sistemas de energia e diminuir os custos operacionais.
• Fuinneamh Núicléach: A resistência à radiação e a estabilidade em alta temperatura do SiC&#8217 o tornam um material candidato para sensores e componentes eletrônicos em usinas nucleares, contribuindo para uma operação mais segura e confiável.

3. As vantagens inigualáveis dos substratos de SiC personalizados

Embora os substratos de SiC padrão ofereçam benefícios significativos, a capacidade de personalizar esses componentes fundamentais abre um novo campo de possibilidades para a otimização de dispositivos e o desempenho específico de aplicativos. A personalização permite que engenheiros e projetistas ajustem com precisão as características do substrato para atender às demandas de suas tecnologias avançadas.

As principais vantagens de optar por substratos de SiC personalizados incluem:

• Merañ Termek Optimizaet: O SiC apresenta condutividade térmica cerca de três vezes maior do que o silício. A personalização pode aprimorar ainda mais esse aspecto, especificando determinados polítipos ou modificações de superfície que otimizam os caminhos de dissipação de calor, o que é crucial para dispositivos de alta densidade de potência. Isso resulta em temperaturas operacionais mais baixas, maior confiabilidade e menor necessidade de sistemas de resfriamento volumosos.
• Poboljšane električne performanse:
  • Alta tensão de ruptura: O campo elétrico de ruptura do SiC&#8217 é cerca de dez vezes maior que o do silício. Os substratos personalizados podem ser projetados com níveis específicos de dopagem (por exemplo, tipo N ou semi-isolante) e densidades de defeitos para maximizar essa propriedade, permitindo que os dispositivos suportem tensões muito mais altas sem falhas.
  • Baixa resistência de ativação: Para aplicações de comutação de energia, minimizar a resistência é fundamental para reduzir as perdas de condução. A espessura do substrato e os perfis de dopagem personalizados podem ser adaptados para obter a menor resistência possível em um determinado projeto de dispositivo.
  • Operação em alta frequência: A alta velocidade de saturação de elétrons do SiC&#8217 permite frequências de comutação mais altas. As propriedades do substrato podem ser otimizadas para suportar essas velocidades de comutação rápidas, resultando em componentes passivos menores e sistemas mais compactos.
• Robustez mecânica superior: O SiC é um material extremamente duro e mecanicamente estável. A personalização pode envolver tolerâncias dimensionais específicas, perfilamento de bordas e processamento da parte traseira para aprimorar a capacidade do substrato de suportar os rigores do processamento posterior (como epitaxia e fabricação de dispositivos) e garantir a confiabilidade de longo prazo em ambientes mecanicamente exigentes.
• Inércia química e pureza sob medida: O SiC é altamente resistente a ataques químicos, mesmo em temperaturas elevadas. Os processos de fabricação de substratos personalizados podem garantir níveis de pureza ultra-altos e produtos químicos de superfície específicos, que são essenciais para a fabricação de dispositivos semicondutores sensíveis, nos quais a contaminação pode prejudicar o desempenho ou o rendimento.
• Geometrias e orientações específicas do aplicativo:
  • Treuzkiz ha tevder: Os substratos podem ser produzidos em vários diâmetros (por exemplo, 100 mm, 150 mm, 200 mm) e espessuras precisas, adaptadas aos recursos do equipamento e aos requisitos do dispositivo.
  • Orientação do cristal (fora do corte): O ângulo e a direção do corte a partir de um plano de cristal específico (por exemplo, 4° fora do eixo do plano (0001) para 4H-SiC) são essenciais para o crescimento epitaxial de alta qualidade. A personalização permite o controle preciso desses parâmetros.
  • Planos e entalhes: Planos ou entalhes específicos para orientação e manuseio de wafer podem ser incorporados de acordo com as especificações do cliente.
• Maior rendimento e confiabilidade do dispositivo: Ao começar com um substrato perfeitamente compatível com a aplicação pretendida e com as etapas de processamento subsequentes, os fabricantes podem melhorar o rendimento dos dispositivos e aumentar a confiabilidade geral e a vida útil de seus produtos finais. As especificações personalizadas para a densidade de defeitos (por exemplo, densidade de microtubos, deslocamentos do plano basal) são cruciais aqui.

Parceria com um fornecedor capaz de fornecer alta qualidade, substratoù SiC dre gourc'hemenn é, portanto, uma vantagem estratégica para as empresas que operam na vanguarda da tecnologia.

4. Navegando pelos tipos e classes de SiC para aplicações de substrato

O carbeto de silício é único em sua capacidade de existir em muitas estruturas cristalinas diferentes, conhecidas como politótipos. Embora tenham sido identificados mais de 250 politpos de SiC, apenas alguns são comercialmente significativos para aplicações de substrato devido às suas propriedades eletrônicas e físicas específicas. Compreender esses polítipos e os graus disponíveis é fundamental para selecionar o substrato certo para um determinado dispositivo.

Os tipos mais comuns de polímeros de SiC usados para substratos são:

• 4H-SiC (SiC hexagonal): Atualmente, esse é o tipo de polímero mais usado para dispositivos eletrônicos de potência.
  • Propriedades: Ele oferece um bandgap mais amplo (~3,26 eV), maior mobilidade de elétrons (especialmente ao longo do eixo c) e propriedades mais isotrópicas em comparação com o 6H-SiC. Isso se traduz em menor resistência à ativação e frequências de comutação mais altas nos dispositivos.
  • Aplicativos: Usado predominantemente para MOSFETs de alta tensão, diodos Schottky e dispositivos de alta frequência.
• 6H-SiC (SiC hexagonal): Historicamente, o 6H-SiC era mais comum devido à maior facilidade de crescimento do cristal, mas o 4H-SiC o substituiu amplamente na maioria das aplicações de energia.
  • Propriedades: Ele tem um bandgap ligeiramente menor (~3,03 eV) e menor mobilidade de elétrons em comparação com o 4H-SiC. No entanto, ele pode apresentar uma qualidade de cristal muito alta.
  • Aplicativos: Ainda é usado em alguns dispositivos de RF de alta frequência, em certos tipos de LEDs e como substrato para epitaxia de GaN em alguns casos, devido à boa combinação de treliça com GaN. Também pode ser usado em alguns sensores de alta temperatura.
• 3C-SiC (SiC kubek): Também conhecido como β-SiC, esse polímero tem um bandgap menor (~2,36 eV), mas uma mobilidade de elétrons potencialmente maior do que o 4H ou o 6H.
  • Propriedades: Propriedades isotrópicas. O principal desafio tem sido o crescimento direto de cristais de 3C-SiC de alta qualidade e grande diâmetro. Geralmente, são cultivados heteroepitaxialmente em substratos de silício, o que introduz estresse e defeitos.
  • Aplicativos: Interesse de pesquisa para aplicações específicas, como MEMS, sensores e, possivelmente, alguns MOSFETs, se os problemas de qualidade do cristal puderem ser superados. Não é tão predominante em dispositivos de energia convencionais.

Além dos poliptipos, os substratos de SiC estão disponíveis em diferentes graus com base em sua condutividade elétrica e qualidade:

Tabela 1: Classes comuns de substrato de SiC e suas características

Grau	Dopante típico	Faixa de resistividade (Ω-cm)	Perzhioù Pennañ	Arverioù Pennañ
Tipo N (condutor)	Nitrogênio (N)	0.015 - 0,028 (para 4H-SiC)	Baixa resistividade, serve como um caminho condutor para o fluxo vertical de corrente em dispositivos. Permite a formação de contatos ôhmicos.	MOSFETs de potência, diodos de barreira Schottky (SBDs), IGBTs (menos comuns em SiC), LEDs.
Semi-isolante (SI)	Dopagem ou intrínseca de vanádio (V) (High Purity Semi-Insulating - HPSI)	> 105 (frequentemente > 109 para HPSI)	Alta resistividade, minimiza as perdas de RF e a capacitância parasita do substrato. Fornece isolamento elétrico.	Amplificadores de potência de RF (por exemplo, para estações base 5G), MESFETs, dispositivos de alta frequência, algumas aplicações de sensores. Os graus HPSI são preferidos para reduzir os efeitos de aprisionamento relacionados ao vanádio.
Tipo P (condutor)	Alumínio (Al) ou Boro (B)	Varia, normalmente mais alto do que o tipo N para níveis de dopagem semelhantes, devido à menor mobilidade do orifício.	Menos comum para substratos em dispositivos de portadores majoritários, mas pode ser usado para estruturas de dispositivos específicos ou como material inicial para determinados processos epitaxiais.	Alguns dispositivos bipolares (BJTs), projetos de sensores específicos, fins de pesquisa.

A escolha do tipo e do grau do polímero é uma decisão fundamental no projeto do dispositivo. Por exemplo, as aplicações de comutação de alta potência usarão quase que exclusivamente substratos 4H-SiC do tipo N, enquanto as aplicações de RF de alta frequência se inclinarão para substratos semi-isolantes (geralmente HPSI 4H-SiC ou 6H-SiC de alta qualidade). A densidade de defeitos (micropipes, deslocamentos, falhas de empilhamento) é outro parâmetro crítico de classificação, sendo que as classificações principais têm as menores contagens de defeitos, essenciais para a fabricação de dispositivos de alto rendimento e alto desempenho.

5. Considerações críticas de projeto para o desempenho ideal do substrato de SiC

Projetar ou selecionar o substrato de SiC correto envolve a consideração cuidadosa de vários parâmetros que afetam diretamente o crescimento epitaxial subsequente e o desempenho final do dispositivo. Essas considerações vão além da simples escolha de um tipo de polímero e grau, aprofundando-se nos detalhes físicos e cristalográficos do wafer.

• Frammadur ar Gristal hag Korn Distro-Tro :
  • Normalmente, os substratos de SiC são fornecidos com sua superfície cortada alguns graus fora do eixo de um plano cristalográfico primário (por exemplo, o plano basal (0001)). No caso do 4H-SiC, os ângulos de corte comuns são de 4° ou 8° na direção <11-20>.
  • Importância: Essa desorientação intencional é fundamental para o crescimento epitaxial de alta qualidade, especialmente para o modo de crescimento em etapas, que ajuda a reduzir a formação de certos tipos de defeitos de cristal (como inclusões de 3C) na camada epitaxial. A escolha do ângulo e da direção do corte pode influenciar a incorporação de dopagem, a morfologia da superfície e a propagação de defeitos.
• Treuzkiz ha tevder:
  • Diameter: Os diâmetros comuns incluem 100 mm (4 polegadas), 150 mm (6 polegadas), com uma transição para 200 mm (8 polegadas) em andamento para reduzir o custo por matriz. A escolha geralmente depende dos recursos de processamento e do volume de produção da fundição.
  • Tevder: A espessura do substrato precisa ser suficiente para oferecer suporte mecânico durante o processamento e o manuseio, mas não tão espessa a ponto de aumentar desnecessariamente o custo do material ou, no caso de substratos condutores, a resistência em série. As espessuras típicas variam de 350 µm a 500 µm para wafers de 100 mm e 150 mm. Espessuras personalizadas são frequentemente necessárias.
• Qualidade e preparação da superfície:
  • Prontidão epi: A superfície do substrato deve ser excepcionalmente lisa e livre de danos na subsuperfície, contaminantes e partículas para que a epitaxia seja bem-sucedida. Isso geralmente é obtido por meio do polimento quimio-mecânico (CMP). Uma superfície "epi-ready" é fundamental.
  • Rugosité de surface (Ra) : Normalmente especificado na faixa de angstrom (por exemplo, Ra < 0,5 nm ou mesmo < 0,2 nm).
  • Arranhões, manchas e partículas: Limites rígidos são impostos à presença de qualquer defeito visível na superfície.
• Stankter Diforc'hioù : Este é um dos parâmetros mais críticos.
  • Stankter Mikropipoù (SMP): Os micropipes são deslocamentos de parafuso de núcleo oco que se propagam do substrato para a camada epitaxial, atuando como defeitos fatais para a maioria dos dispositivos. Normalmente, o MPD é especificado como < 1 cm^-2 para os principais graus, com os avanços avançando em direção a wafers sem microtubos.
  • Densidade de Deslocamento do Plano Basal (BPD): As BPDs no substrato podem levar a falhas de empilhamento na camada epitaxial, o que prejudica o desempenho do dispositivo, principalmente para dispositivos bipolares, causando V_f em diodos PiN.
  • Deslocamentos de Parafuso de Rosqueamento (TSD) e Deslocamentos de Borda de Rosqueamento (TED): Isso também afeta o desempenho e a confiabilidade do dispositivo.
  • A baixa densidade de defeitos é fundamental para alcançar altos rendimentos de dispositivos, especialmente para dispositivos de grande área.
• Uniformidade da Resistividade: Para substratos condutores, a resistividade uniforme em todo o wafer é importante para obter características consistentes do dispositivo. Para substratos semi-isolantes, é fundamental manter a alta resistividade de maneira uniforme.
• Curvatura e Empenamento: Esses parâmetros descrevem o desvio da superfície do wafer em relação a um plano ideal. O excesso de curvatura ou deformação pode causar problemas na fotolitografia, epitaxia e outras etapas de processamento. As especificações normalmente limitam o arco a < 30-50 µm e a deformação a < 50-70 µm, dependendo do diâmetro.
• Variation totale de l'épaisseur (TTV) : A diferença entre as espessuras máxima e mínima no wafer. O controle rigoroso do TTV é essencial para o processamento uniforme.
• Exclusão de Borda: Uma área específica em torno do perímetro do wafer (por exemplo, de 3 a 5 mm) que pode não atender a todas as especificações de qualidade principal. A minimização dessa área maximiza a matriz utilizável por wafer.
• Marcas de identificação: As marcas de identificação gravadas a laser (padrão SEMI) são usadas para a rastreabilidade do wafer. A qualidade e o posicionamento dessas marcas são importantes.

A especificação cuidadosa desses parâmetros de projeto, em consulta com um fornecedor de substrato de SiC experiente, é essencial para garantir que o substrato seja otimizado para a estrutura do dispositivo e o processo de fabricação pretendidos, o que, em última análise, leva a produtos finais mais confiáveis e de melhor desempenho.

6. Alcançando a precisão: Tolerância, acabamento de superfície & exatidão dimensional em substratos de SiC

A jornada de um boule de SiC bruto até um substrato de alto desempenho envolve uma série de processos complexos de modelagem, usinagem e acabamento. A obtenção de tolerâncias rigorosas, um acabamento impecável da superfície e uma precisão dimensional precisa são fundamentais para a fabricação bem-sucedida de dispositivos semicondutores avançados. Esses fatores influenciam diretamente a qualidade da camada epitaxial, a resolução fotolitográfica e o rendimento geral do dispositivo.

Parâmetros Chave e Especificações Atingíveis:

• Tolerância de diâmetro:
  • Garante que os wafers se encaixem corretamente no equipamento de processamento.
  • Tolerância típica: ±0,1 mm a ±0,2 mm do diâmetro nominal (por exemplo, 100 mm, 150 mm).
• Tolerância de espessura:
  • Crucial para propriedades térmicas e elétricas consistentes e para o manuseio mecânico.
  • Tolerância típica: ±10µm a ±25µm da espessura nominal (por exemplo, 350µm, 500µm).
• Variation totale de l'épaisseur (TTV) :
  • Mede a uniformidade da espessura em todo o wafer. Essencial para o crescimento epitaxial uniforme e para os processos de planarização.
  • Valores alcançáveis: < 10µm, com classes premium visando < 5µm.
• Curvatura:
  • A concavidade ou convexidade da superfície mediana de um wafer livre e sem grampos. Afeta o foco da litografia.
  • Valores alcançáveis: Normalmente < 30µm, com especificações mais rígidas para diâmetros maiores ou aplicações exigentes.
• Empenamento:
  • A diferença entre as distâncias máxima e mínima da superfície mediana em relação a um plano de referência. Indica o nivelamento geral do wafer. Afeta a fixação e o manuseio.
  • Valores alcançáveis: Tipicamente < 40µm.
• Rugosidade da superfície (por exemplo, Ra, Rms, Rq):
  • Si-face (lado polonês): Essa é a superfície crítica para o crescimento epitaxial. Ela deve ser atomicamente lisa.
    • Ra alcançável: < 0,5 nm, geralmente < 0,2 nm após o polimento químico-mecânico (CMP). Algumas especificações exigem < 0,1 nm.
  • Face C (lado posterior): Normalmente retificado ou lapidado, também pode ser polido, dependendo da aplicação (por exemplo, para wafers polidos de dupla face ou requisitos específicos de contato térmico). A rugosidade é geralmente maior do que a da face Si.
• Perfil da borda e lascas:
  • Normalmente, os wafers têm uma borda arredondada ou chanfrada para evitar lascas durante o manuseio e o processamento. O perfil deve ser consistente.
  • Limites rígidos no tamanho e no número de chips de borda.
• Orientação plana ou com entalhe Precisão:
  • Os planos (para diâmetros menores) ou entalhes (para diâmetros maiores, por exemplo, padrão SEMI) são usados para orientar o wafer no equipamento de processamento e indicar a orientação cristalográfica.
  • A tolerância angular e de comprimento desses recursos é fundamental. Por exemplo, a tolerância de comprimento plano pode ser de ±1 mm e a tolerância de orientação angular de ±0,5°.
• Nivelamento do local (por exemplo, STIR - Leitura Indicada Total do Local):
  • Mede a planicidade em áreas localizadas (sites) onde as matrizes individuais serão fabricadas. Extremamente importante para a litografia de linha fina.
  • Os valores alcançáveis dependem do tamanho do local, mas podem ser submicrônicos.
• Diforc'hioù Gorre:
  • As especificações limitarão o número e o tamanho de arranhões, buracos, manchas, partículas e outros defeitos visuais na superfície polida. Os sistemas de inspeção automatizados são usados para quantificação.
  • Os danos à subsuperfície causados por esmerilhamento e lapidação devem ser completamente removidos pelo processo CMP.

Tabela 2: Especificações típicas de acabamento dimensional e de superfície para substratos de SiC Prime

Parametr	Especificação típica (exemplo de 4H-SiC tipo N de 150 mm)
Diameter	150 mm ± 0,2 mm
Tevder	350µm ± 15µm ou 500µm ± 20µm
Orientação primária plana/entalhada	Perpendicular a <11-20> ± 0,5° (ou outra direção especificada)
Ângulo de corte	4.0° ± 0,25° (na direção especificada)
TTV	< 10µm (geralmente < 5µm para premium)
Stouadur	< 30µm
Kinkadur	< 40µm
Rugosidade da superfície da face de Si (Ra)	< 0,2 nm
Stankder Mikropipoù (SMP)	< 0,5 cm-2 (ou especificado por série)
Exclusão de bordas	3 mm

Atingir essas especificações rigorosas exige equipamentos de metrologia sofisticados e um controle de processo robusto em toda a cadeia de fabricação do substrato. Para os gerentes de compras e compradores técnicos, é essencial definir claramente esses requisitos com o fornecedor para garantir que os substratos atendam às demandas de suas linhas de fabricação e projetos de dispositivos específicos.

7. Necessidades essenciais de pós-processamento para substratos de SiC de alta qualidade

Após o fatiamento inicial dos boules de SiC e a modelagem primária (retificação e lapidação) dos wafers, são necessárias várias etapas críticas de pós-processamento para transformá-los em substratos de alta qualidade, "epi-ready". Essas etapas são projetadas para obter o rigoroso acabamento superficial, a limpeza e as tolerâncias dimensionais necessárias para o crescimento epitaxial bem-sucedido e a fabricação de dispositivos.

Os principais estágios de pós-processamento incluem:

• Lufrañ Kimiek Mekanikel (CMP):
  • Essa é, sem dúvida, a etapa mais importante do pós-processamento para obter uma superfície atomicamente lisa e sem danos na face Si (e, às vezes, na face C) do substrato de SiC.
  • A CMP envolve o polimento do wafer usando uma pasta química (contendo partículas abrasivas e produtos químicos reativos) e uma almofada de polimento. O processo combina abrasão mecânica com gravação química para remover o material.
  • Objetivo: Para eliminar danos na subsuperfície induzidos por lixamento e lapidação anteriores, reduza a rugosidade da superfície a níveis de angstrom (por exemplo, Ra < 0,2 nm) e obtenha excelente planaridade da superfície.
  • Várias etapas de CMP com diferentes pastas e almofadas podem ser usadas para obter o acabamento final desejado.
• Próisis Ghlantacháin Ard:
  • Após a CMP e outras etapas de manuseio, os substratos devem passar por uma limpeza rigorosa para remover quaisquer partículas residuais de lama, contaminantes metálicos, resíduos orgânicos e outras impurezas.
  • As sequências de limpeza geralmente envolvem várias etapas, incluindo:
    • Limpeza com solvente (por exemplo, com acetona, IPA).
    • Soluções ácidas (por exemplo, Piranha etch (H₂SO₄ + H₂O₂), SC-2 (HCl + H₂O₂ + H₂O)) para remover contaminantes orgânicos e metálicos.
    • Soluções alcalinas (por exemplo, SC-1 (NH₄OH + H₂O₂ + H₂O)) para remover as partículas.
    • Enxágue e secagem com água DI (por exemplo, secagem com enxágue por centrifugação, secagem Marangoni).
  • O objetivo é obter uma superfície atomicamente limpa e livre de partículas, geralmente verificada por técnicas como a Light Scattering Surface Inspection.
• Inspeção de superfície e metrologia:
  • Durante e após o pós-processamento, são realizadas inspeção e metrologia abrangentes.
  • Scanners de superfície automatizados: Ferramentas como o KLA-Tencor Candela ou o Surfscan são usadas para detectar e mapear partículas, arranhões, buracos e outros defeitos de superfície com alta sensibilidade.
  • Mikroskopiezh Nerzh Atomek (MNA): Usado para quantificar a rugosidade da superfície em nanoescala e a morfologia da superfície da imagem.
  • Difração de raios X (XRD) / Topografia de raios X (XRT): Para verificar a orientação do cristal, o ângulo de corte e avaliar a qualidade cristalina (por exemplo, densidade de defeitos, tensão).
  • Microscopia óptica: Para inspeção visual de defeitos, qualidade da borda e marcas de laser.
  • Espessura, TTV, arco, sistemas de medição de urdidura: Para garantir que os parâmetros dimensionais estejam dentro das especificações.
• Processamento do verso (opcional, mas comum):
  • Embora a parte frontal (Si-face) receba a maior parte da atenção, a parte traseira (C-face) também pode passar por um processamento específico.
  • Esmerilhamento/lapidação da parte traseira: Para atingir a espessura desejada e melhorar o paralelismo da parte traseira.
  • Polimento da parte traseira: Para aplicações que exigem wafers com polimento de dupla face (DSP) ou contato térmico aprimorado.
  • Metalização da Parte Traseira: Em alguns casos, uma camada de metal (por exemplo, Ti/Ni/Ag) pode ser depositada na parte traseira de substratos condutores para facilitar a formação de contato ôhmico ou melhorar a fixação da matriz durante o empacotamento do dispositivo. Normalmente, isso é feito pelo fabricante do dispositivo, mas às vezes pode ser oferecido como um serviço em nível de substrato.
• Marcação a laser:
  • As marcas a laser padrão SEMI ou personalizadas são aplicadas ao wafer (normalmente na zona de exclusão da borda traseira ou frontal) para identificação e rastreabilidade durante todo o processo de fabricação. O processo de marcação deve ser limpo e não induzir estresse ou partículas.
• Perfilamento de bordas/chanfragem:
  • Garante bordas suaves e arredondadas para minimizar o lascamento durante o manuseio e o processamento, o que pode ser uma fonte de geração de partículas.
• Limpeza final e embalagem:
  • Uma etapa final de limpeza é realizada antes de embalar os substratos em sp