Подложки SiC: Основа для передовых технологий

В условиях стремительно развивающейся индустрии передовых технологий первостепенное значение приобретает потребность в материалах, способных выдерживать экстремальные условия и обеспечивать превосходные эксплуатационные характеристики. Подложки из карбида кремния (SiC) стали одним из важнейших материалов, особенно в отраслях, расширяющих границы инноваций. От мощной электроники до передовых аэрокосмических приложений - SiC-подложки обеспечивают надежную основу, необходимую для устройств нового поколения. В этой статье блога мы погрузимся в мир SiC-подложек, рассмотрим их применение, преимущества, конструктивные особенности и способы поиска высококачественных решений для ваших конкретных нужд.

1. Введение: Подложки SiC - основа технологий следующего поколения

Карбид кремния (SiC) - это сложный полупроводниковый материал, известный своими исключительными физическими и электронными свойствами. Подложка SiC - это пластина или диск из монокристаллического SiC, на котором выращиваются активные полупроводниковые слои (эпитаксиальные слои) для изготовления электронных или оптоэлектронных устройств. Эти подложки - не просто пассивные носители информации; их качество напрямую влияет на производительность, надежность и эффективность конечного устройства. Уникальное сочетание широкой полосы пропускания, высокой теплопроводности, высокой напряженности электрического поля пробоя и превосходной механической стабильности делает SiC-подложки незаменимыми для приложений, требующих высокой мощности, высокой частоты и высокой температуры. По мере развития таких технологий, как 5G, электромобили и системы возобновляемых источников энергии, роль высококачественных SiC-подложек становится все более важной, поскольку именно на них строятся будущие инновации. Возможность приобретения подложек SiC по индивидуальному заказу с учетом конкретных требований к устройствам еще больше повышает их ценность, позволяя инженерам оптимизировать производительность даже самых требовательных промышленных приложений.

2. Ключевые отрасли промышленности, стимулирующие спрос на подложки SiC

Исключительные свойства SiC-подложек привели к их использованию в различных высокотехнологичных отраслях. Каждая отрасль использует уникальные преимущества SiC для преодоления прежних ограничений по материалу и достижения новых уровней производительности и эффективности.

• Полупроводники и силовая электроника: Это крупнейший рынок подложек SiC. Они являются основой для производства таких силовых устройств, как МОП-транзисторы, диоды Шоттки и силовые модули, используемые в источниках питания, инверторах и частотно-регулируемых приводах. Устройства на основе SiC обеспечивают меньшие потери энергии, более высокие частоты переключения и более высокие рабочие температуры по сравнению с традиционными кремниевыми устройствами. Это позволяет создавать более компактные, эффективные и надежные системы преобразования энергии.
• Автомобильная промышленность: Автомобильная промышленность, особенно в секторе электромобилей (EV), является основным фактором спроса на SiC-подложки. Силовые модули SiC в инверторах, бортовых зарядных устройствах и DC-DC-преобразователях EV позволяют увеличить дальность поездки, ускорить время зарядки и уменьшить вес и объем автомобиля. Возможность работы при более высоких температурах также упрощает требования к системам охлаждения.
• Аэрокосмическая и оборонная промышленность: Для аэрокосмических и оборонных систем требуются легкие, прочные и надежные компоненты, способные работать в жестких условиях. Подложки SiC используются в радарных системах, спутниковых системах питания и авиационных источниках питания благодаря своей радиационной стойкости, устойчивости к высоким температурам и высокой плотности мощности.
• 21870: Возобновляемая энергия: Солнечные инверторы и преобразователи ветряных турбин получают значительные преимущества от использования технологии SiC. Более высокая эффективность преобразования энергии на основе SiC приводит к увеличению сбора энергии и снижению стоимости системы. Их долговечность также является преимуществом в удаленных или сложных условиях установки.
• 22379: Производство светодиодов: Хотя нитрид галлия (GaN) часто выращивают на сапфире или кремнии, SiC-подложки обеспечивают более близкое соответствие решетки и лучшую теплопроводность для мощных светодиодов и лазерных диодов на основе GaN. Это позволяет создавать более яркие, эффективные и долговечные световые решения, особенно в таких областях, как промышленное освещение, автомобильные фары и крупномасштабные дисплеи.
• Промышленное оборудование & Производство: В мощных моторных приводах, промышленных системах отопления и сварочном оборудовании используются силовые устройства SiC, обеспечивающие повышенную эффективность, точность и контроль. Прочность SiC обеспечивает долговечность в сложных промышленных условиях.
• Телекоммуникации: Подложки SiC находят применение в высокочастотных усилителях мощности для базовых станций 5G и другой телекоммуникационной инфраструктуры. Их способность выдерживать высокую мощность на высоких частотах имеет решающее значение для эффективной передачи сигнала.
• Нефть и газ: Оборудование для бурения скважин и датчики в нефтегазовой промышленности работают при экстремальных температурах и давлениях. Датчики и электроника на основе SiC обеспечивают превосходную надежность и производительность в этих сложных условиях.
• Железнодорожный транспорт: В современных поездах и трамваях все чаще используются вспомогательные силовые установки и тяговые инверторы на основе SiC, что позволяет повысить энергоэффективность, уменьшить размеры и вес силовых систем и снизить эксплуатационные расходы.
• Атомная энергия: Радиационная стойкость и высокотемпературная стабильность SiC делают его востребованным материалом для датчиков и электронных компонентов атомных электростанций, способствуя более безопасной и надежной работе.

3. Непревзойденные преимущества индивидуальных подложек SiC

Хотя стандартные подложки SiC обладают значительными преимуществами, возможность настройки этих основополагающих компонентов открывает новые возможности для оптимизации устройств и повышения их производительности в зависимости от конкретного применения. Кастомизация позволяет инженерам и дизайнерам точно настраивать характеристики подложек в соответствии с требованиями передовых технологий.

Основные преимущества использования подложек SiC, изготовленных по индивидуальному заказу, включают:

• Оптимизированное тепловое управление: Теплопроводность SiC примерно в три раза выше, чем у кремния. Индивидуальная разработка может еще больше повысить этот показатель, задавая определенные политипы или модификации поверхности, которые оптимизируют пути отвода тепла, что очень важно для устройств с высокой плотностью мощности. Это приводит к снижению рабочих температур, повышению надежности и снижению потребности в громоздких системах охлаждения.
• Улучшенная электрическая производительность:
  • Высокое напряжение пробоя: Электрическое поле пробоя у SiC примерно в десять раз больше, чем у кремния. Специально разработанные подложки с определенными уровнями легирования (например, N-типа или полуизолирующие) и плотностью дефектов позволяют максимально увеличить это свойство, благодаря чему устройства могут выдерживать гораздо более высокие напряжения без сбоев.
  • Низкое сопротивление включения: Для приложений с переключением мощности минимизация сопротивления включения является ключевым фактором снижения потерь проводимости. Толщина подложки и профили легирования могут быть подобраны таким образом, чтобы достичь минимально возможного сопротивления включения для конкретной конструкции устройства.
  • Высокочастотный режим работы: Высокая скорость насыщения электронов в SiC’ позволяет добиться более высоких частот переключения. Свойства подложки могут быть оптимизированы для поддержки таких высоких скоростей переключения, что приводит к уменьшению размеров пассивных компонентов и созданию более компактных систем.
• Превосходная механическая прочность: SiC - чрезвычайно твердый и механически стабильный материал. Индивидуальный подход может включать в себя специальные допуски на размеры, профилирование кромок и обработку обратной стороны для повышения способности подложки выдерживать жесткие условия последующей обработки (например, эпитаксию и изготовление устройств) и обеспечивать долговременную надежность в механически сложных условиях.
• Индивидуальная химическая инертность и чистота: SiC очень устойчив к химическому воздействию, даже при повышенных температурах. Индивидуальные процессы изготовления подложек могут обеспечить сверхвысокие уровни чистоты и особые химические свойства поверхности, что очень важно для производства чувствительных полупроводниковых устройств, где загрязнения могут ухудшить производительность или выход годных.
• Геометрии и ориентации, специфичные для конкретного применения:
  • Диаметр и толщина: Подложки могут быть изготовлены различных диаметров (например, 100 мм, 150 мм, 200 мм) и точной толщины в соответствии с возможностями оборудования и требованиями к устройствам.
  • Ориентация кристаллов (вне огранки): Угол и направление смещения среза от определенной кристаллической плоскости (например, 4° от оси от плоскости (0001) для 4H-SiC) имеют решающее значение для высококачественного эпитаксиального роста. Индивидуальная настройка позволяет точно контролировать эти параметры.
  • Плоскости и вырезы: В соответствии со спецификацией заказчика могут быть предусмотрены специальные плоскости или выемки для ориентации и перемещения пластин.
• Повышение производительности и надежности устройств: Начав с подложки, идеально соответствующей предполагаемому применению, и последующих этапов обработки, производители часто могут повысить выход устройств и общую надежность и срок службы конечных продуктов. Здесь решающее значение имеют индивидуальные спецификации плотности дефектов (например, плотность микротрубок, дислокации в базальной плоскости).

Сотрудничество с поставщиком, способным обеспечить высокое качество, : изготовленные на заказ подложки из карбида кремния поэтому для компаний, работающих на переднем крае технологий, это стратегическое преимущество.

4. Навигация по политипам и градациям SiC для применения в подложках

Карбид кремния уникален своей способностью существовать во множестве различных кристаллических структур, известных как политипы. Хотя было выявлено более 250 политипов SiC, лишь некоторые из них имеют коммерческое значение для применения в подложках благодаря своим особым электронным и физическим свойствам. Понимание этих политипов и доступных марок имеет решающее значение для выбора подходящей подложки для конкретного устройства.

Наиболее распространенными политипами SiC, используемыми для изготовления подложек, являются:

• 4H-SiC (гексагональный SiC): В настоящее время это наиболее широко используемый политип для силовых электронных устройств.
  • Свойства: Он обладает более широкой полосой пропускания (~3,26 эВ), более высокой подвижностью электронов (особенно вдоль оси c) и более изотропными свойствами по сравнению с 6H-SiC. Это позволяет снизить сопротивление включения и повысить частоту переключения в устройствах.
  • Приложения: Преимущественно используется для высоковольтных силовых МОП-транзисторов, диодов Шоттки и высокочастотных устройств.
• 6H-SiC (гексагональный SiC): Исторически 6H-SiC был более распространен из-за более легкого роста кристаллов, но 4H-SiC в значительной степени вытеснил его для большинства энергетических приложений.
  • Свойства: Он имеет немного меньшую зону пропускания (~3,03 эВ) и более низкую подвижность электронов по сравнению с 4H-SiC. Однако он может демонстрировать очень высокое качество кристаллов.
  • Приложения: По-прежнему используется в некоторых высокочастотных радиочастотных устройствах, некоторых типах светодиодов, а также в качестве подложки для эпитаксии GaN в некоторых случаях из-за хорошего соответствия решетки с GaN. Также находит применение в некоторых высокотемпературных датчиках.
• 3C-SiC (кубический SiC): Также известный как β-SiC, этот тип полимеров имеет меньшую ширину полосы пропускания (~2,36 эВ), но потенциально более высокую подвижность электронов, чем 4H или 6H.
  • Свойства: Изотропные свойства. Основной проблемой является выращивание высококачественных кристаллов 3C-SiC большого диаметра напрямую. Часто их выращивают гетероэпитаксиально на кремниевых подложках, что приводит к появлению напряжений и дефектов.
  • Приложения: Исследовательский интерес для таких специфических применений, как МЭМС, датчики и, возможно, некоторые МОП-транзисторы, если удастся преодолеть проблемы с качеством кристаллов. Не так распространены для основных силовых устройств.

Помимо политипов, SiC-подложки выпускаются в различных классах, в зависимости от их электропроводности и качества:

Таблица 1: Распространенные марки подложек SiC и их характеристики

Класс	Типичный легирующий элемент	Диапазон удельного сопротивления (Ω-см)	Основные характеристики	Основные области применения
N-тип (проводящий)	Азот (N)	0.015 – 0,028 (для 4H-SiC)	Низкое удельное сопротивление, служит проводящим путем для вертикального протекания тока в устройствах. Обеспечивает образование омических контактов.	Силовые MOSFET, диоды с барьером Шоттки (SBD), IGBT (менее распространены в SiC), светодиоды.
Полуизолирующие (SI)	Легирование ванадием (V) или внутреннее легирование (High Purity Semi-Insulating – HPSI)	> 105 (часто > 109 для HPSI)	Высокое удельное сопротивление, минимизирующее радиочастотные потери и паразитную емкость подложки. Обеспечивает электрическую изоляцию.	ВЧ-усилители мощности (например, для базовых станций 5G), MESFET, высокочастотные устройства, некоторые сенсорные приложения. Марки HPSI предпочтительны для уменьшения связанных с ванадием эффектов захвата.
P-тип (проводящий)	Алюминий (Al) или бор (B)	Варьируется, обычно выше, чем у N-типа при аналогичных уровнях легирования из-за меньшей подвижности дырок.	Менее распространен для подложек в устройствах с большинством носителей, но может использоваться для создания специфических структур устройств или в качестве исходного материала для некоторых эпитаксиальных процессов.	Некоторые биполярные приборы (BJT), специфические конструкции датчиков, исследовательские цели.

Выбор типа и марки полимера является основополагающим решением при разработке устройства. Например, в мощных коммутационных приложениях почти исключительно используются подложки N-типа 4H-SiC, в то время как в высокочастотных ВЧ-приложениях предпочтение отдается полуизолирующим подложкам (часто HPSI 4H-SiC или высококачественным 6H-SiC). Плотность дефектов (микротрубочки, дислокации, дефекты укладки) - еще один критический параметр градации, при этом высшие сорта имеют наименьшее количество дефектов, что необходимо для производства высокопроизводительных и высокоэффективных устройств.

5. Важнейшие конструктивные соображения для оптимальной работы подложки SiC

Разработка или выбор подходящей подложки SiC предполагает тщательное рассмотрение нескольких параметров, которые непосредственно влияют на последующий эпитаксиальный рост и конечные характеристики устройства. Эти соображения выходят за рамки простого выбора политипа и марки, углубляясь в физические и кристаллографические детали подложки.

• Ориентация кристалла и угол скоса:
  • Подложки SiC обычно поставляются со срезом поверхности на несколько градусов от основной кристаллографической плоскости (например, базальной плоскости (0001)). Для 4H-SiC обычные углы смещения составляют 4° или 8° в направлении <11-20>.
  • Важность: Эта преднамеренная разориентация имеет решающее значение для высококачественного эпитаксиального роста, особенно для режима роста step-flow, который помогает уменьшить образование некоторых типов_ кристаллических дефектов (например, включений 3C) в эпитаксиальном слое. Выбор угла и направления смещения среза может повлиять на введение легирующих элементов, морфологию поверхности и распространение дефектов.
• Диаметр и толщина:
  • Диаметр: Распространенные диаметры: 100 мм (4 дюйма), 150 мм (6 дюймов), с переходом к 200 мм (8 дюймов) для снижения стоимости одного штампа. Выбор часто зависит от возможностей литейного производства и объема производства.
  • Толщина: Толщина подложки должна быть достаточной для обеспечения механической поддержки при обработке и перемещении, но не настолько большой, чтобы неоправданно увеличить стоимость материала или, в случае проводящих подложек, сопротивление серии. Типичная толщина составляет от 350 мкм до 500 мкм для 100- и 150-миллиметровых подложек. Часто требуются нестандартные толщины.
• Качество и подготовка поверхности:
  • Эпиготовность: Для успешной эпитаксии поверхность подложки должна быть исключительно гладкой и свободной от подповерхностных повреждений, загрязнений и частиц. Обычно это достигается с помощью химико-механической полировки (ХМП). Поверхность “готовая к эпитаксии” является критически важной.
  • Шероховатость поверхности (Ra): Обычно указывается в ангстремном диапазоне (например, Ra < 0,5 нм или даже < 0,2 нм).
  • Царапины, пятна и частицы: Строго ограничивается наличие любых видимых дефектов поверхности.
• Плотность дефектов: Это один из наиболее важных параметров.
  • Плотность микротрубок (MPD): Микротрубки - это винтовые дислокации с полым сердечником, которые распространяются из подложки в эпитаксиальный слой, выступая в качестве фатальных дефектов для большинства устройств. Обычно MPD указывается как < 1 см^-2 для простых сортов, при этом прогресс движется в сторону пластин с нулевым содержанием микротрубок.
  • Плотность дислокаций в базисной плоскости (BPD): ППД в подложке могут привести к дефектам укладки в эпитаксиальном слое, которые ухудшают характеристики устройства, особенно для биполярных приборов, и вызывают V_f дрейф в диодах PiN.
  • Дислокации винтовой нарезки (TSD) и дислокации краевой нарезки (TED): Они также влияют на производительность и надежность устройства.
  • Низкая плотность дефектов имеет решающее значение для достижения высокой производительности устройств, особенно для устройств с большой площадью.
• Равномерность удельного сопротивления: Для проводящих подложек равномерное удельное сопротивление по всей пластине важно для обеспечения стабильных характеристик устройства. Для полуизолирующих подложек ключевое значение имеет равномерное поддержание высокого удельного сопротивления.
• Прогиб и коробление: Эти параметры описывают отклонение поверхности пластины от идеальной плоскости. Чрезмерный изгиб или искривление могут вызвать проблемы при фотолитографии, эпитаксии и других этапах обработки. Технические характеристики обычно ограничивают прогиб до < 30-50 мкм и искривление до < 50-70 мкм, в зависимости от диаметра.
• Общее изменение толщины (TTV): Разница между максимальной и минимальной толщиной по всей пластине. Строгий контроль TTV необходим для равномерной обработки.
• Исключение краев: Определенная область по периметру пластины (например, 3-5 мм), которая может не соответствовать всем основным спецификациям качества. Минимизация этой области позволяет максимально увеличить количество используемых матриц на пластине.
• Идентификационные знаки: Идентификационные метки, нанесенные лазером (стандарт SEMI), используются для отслеживания подложек. Качество и расположение этих меток очень важны.

Тщательное определение этих параметров при консультации со знающим поставщиком SiC-подложек необходимо для того, чтобы обеспечить оптимизацию подложки для предполагаемой структуры устройства и процесса изготовления, что в конечном итоге приведет к созданию более производительных и надежных конечных продуктов.

6. Достижение точности: Допуски, чистота поверхности & точность размеров в SiC-подложках

Путь от необработанного SiC-буля до высокопроизводительной подложки включает в себя ряд сложных процессов формовки, обработки и финишной обработки. Достижение строгих допусков, безупречная обработка поверхности и точность размеров имеют первостепенное значение для успешного производства современных полупроводниковых приборов. Эти факторы напрямую влияют на качество эпитаксиального слоя, разрешение фотолитографии и общий выход устройств.

Ключевые параметры и достижимые спецификации:

• Допуск на диаметр:
  • Обеспечивает правильную установку пластин в технологическое оборудование.
  • Типичный допуск: от ±0,1 мм до ±0,2 мм от номинального диаметра (например, 100 мм, 150 мм).
• Допуск по толщине:
  • Решающее значение для обеспечения стабильных тепловых и электрических свойств, а также для механической обработки.
  • Типичный допуск: от ±10 мкм до ±25 мкм от номинальной толщины (например, 350 мкм, 500 мкм).
• Общее изменение толщины (TTV):
  • Измеряет равномерность толщины по всей пластине. Критически важно для равномерного эпитаксиального роста и процессов планаризации.
  • Достижимые значения: < 10 мкм, а премиальные сорта стремятся к < 5 мкм.
• Bow:
  • Вогнутость или выпуклость срединной поверхности свободной, не зажатой пластины. Влияет на фокусировку литографии.
  • Достижимые значения: Обычно < 30 мкм, с более жесткими характеристиками для больших диаметров или сложных приложений.
• Warp:
  • Разница между максимальным и минимальным расстоянием срединной поверхности от базовой плоскости. Указывает на общую плоскостность пластины. Влияет на зажим патрона и обработку.
  • Достижимые значения: Обычно < 40 мкм.
• Шероховатость поверхности (например, Ra, Rms, Rq):
  • Си-фас (польская сторона): Это критическая поверхность для эпитаксиального роста. Она должна быть атомарно гладкой.
    • Достижимый Ra: < 0,5 нм, часто < 0,2 нм после химико-механической полировки (CMP). В некоторых спецификациях указывается значение < 0,1 нм.
  • Лицо C (обратная сторона): Обычно шлифуются или притираются, но могут быть и полированными в зависимости от применения (например, для пластин с двухсторонней полировкой или особых требований к тепловому контакту). Шероховатость обычно выше, чем у поверхности Si-.
• Профиль кромки и сколы:
  • Пластины обычно имеют закругленный или скошенный край, чтобы предотвратить сколы во время обработки и перемещения. Профиль должен быть однородным.
  • Строгие ограничения на размер и количество краевых фишек.
• Ориентация Плоская или с насечками Точность:
  • Плоскости (для малых диаметров) или выемки (для больших диаметров, например, по стандарту SEMI) используются для ориентации пластины в обрабатывающем оборудовании и указывают кристаллографическую ориентацию.
  • Допуски на длину и угол наклона этих элементов очень важны. Например, допуск на длину плоской части может составлять ±1 мм, а допуск на угловую ориентацию - ±0,5°.
• Плоскость площадки (например, STIR – Site Total Indicated Reading):
  • Измеряет плоскостность на локализованных участках (площадках), где будут изготавливаться отдельные штампы. Чрезвычайно важно для тонколинейной литографии.
  • Достижимые значения зависят от размера участка, но могут быть субмикронными.
• Дефекты поверхности:
  • Технические характеристики ограничивают количество и размер царапин, ям, пятен, частиц и других визуальных дефектов на полированной поверхности. Для количественной оценки используются автоматизированные системы контроля.
  • Поверхностные повреждения от шлифовки и притирки должны быть полностью удалены в процессе CMP.

Таблица 2: Типичные характеристики размеров и качества поверхности для подложек Prime SiC

Параметр	Типовая спецификация (пример 150 мм N-типа 4H-SiC)
Диаметр	150 мм ± 0,2 мм
Толщина	350 мкм ± 15 мкм или 500 мкм ± 20 мкм
Первичная ориентация плоская/точечная	Перпендикулярно <11-20> ± 0,5° (или другое заданное направление)
Угол отрезания	4.0° ± 0,25° (в указанном направлении)
TTV	< 10µm (часто < 5µm для премиум-класса)
Прогиб	< 30µm
Коробление	< 40µm
Шероховатость поверхности Si-фаски (Ra)	< 0,2 нм
Плотность микротрубок (MPD)	< 0,5 см-2 (или определяется классом)
Исключение краев	3 мм

Для достижения таких жестких спецификаций требуется сложное метрологическое оборудование и надежный контроль процесса на всех этапах производства подложек. Для менеджеров по закупкам и технических покупателей важно четко определить эти требования со своим поставщиком, чтобы гарантировать, что подложки будут соответствовать требованиям конкретных производственных линий и конструкций устройств.

7. Основные требования к постобработке высококачественных SiC-подложек

После первоначальной нарезки SiC-булей и первичной обработки (шлифовки и притирки) пластин необходимо провести несколько критических этапов постобработки, чтобы превратить их в высококачественные &#8220-готовые&#8221- подложки. Эти этапы предназначены для достижения строгой чистоты поверхности, чистоты и допусков на размеры, необходимых для успешного эпитаксиального роста и изготовления устройств.

Основные этапы постобработки включают:

• Химико-механическая полировка (CMP):
  • Это, пожалуй, самый важный этап постобработки для получения атомарно гладкой и свободной от повреждений поверхности на Si-стороне (а иногда и на C-стороне) подложки SiC.
  • CMP подразумевает полировку пластины с помощью химической суспензии (содержащей абразивные частицы и химически активные вещества) и полировочного диска. Этот процесс сочетает механическое истирание с химическим травлением для удаления материала.
  • Цель: Устранение подповерхностных повреждений, вызванных предварительным шлифованием и притиркой, снижение шероховатости поверхности до ангстремного уровня (например, Ra < 0,2 нм) и достижение превосходной плоскостности поверхности.
  • Для достижения желаемого конечного результата может быть использовано несколько этапов CMP с различными суспензиями и накладками.
• Усовершенствованные процессы очистки:
  • После CMP и других этапов обработки подложки должны пройти тщательную очистку, чтобы удалить все оставшиеся частицы шлама, металлические загрязнения, органические остатки и другие загрязнения.
  • Последовательность очистки часто включает в себя несколько этапов, в том числе:
    • Очистка растворителем (например, ацетоном, IPA).
    • Кислотные растворы (например, Piranha etch (H₂SO₄ + H₂O₂), СК-2 (HCl + H₂O₂ + H₂O)) для удаления органических и металлических загрязнений.
    • Щелочные растворы (например, SC-1 (NH₄OH + H₂O₂ + H₂O)) для удаления частиц.
    • Промывка в DI воде и сушка (например, сушка с отжимом, сушка Марангони).
  • Цель состоит в том, чтобы получить атомарно чистую поверхность без частиц, что часто проверяется с помощью таких методов, как проверка поверхности методом светорассеяния.
• Контроль поверхности и метрология:
  • На протяжении всей обработки и после нее проводится тщательный контроль и метрология.
  • Автоматизированные сканеры поверхности: Такие инструменты, как KLA-Tencor Candela или Surfscan, используются для обнаружения и картирования частиц, царапин, ям и других дефектов поверхности с высокой чувствительностью.
  • Атомно-силовая микроскопия (АСМ): Используется для количественного определения шероховатости поверхности в наномасштабе и получения изображений морфологии поверхности.
  • Дифракция рентгеновских лучей (XRD) / рентгеновская топография (XRT): Для проверки ориентации кристаллов, угла среза и оценки качества кристаллов (например, плотности дефектов, деформации).
  • Оптическая микроскопия: Для визуального контроля дефектов, качества кромок и лазерных меток.
  • Системы измерения толщины, TTV, банта, деформации: Обеспечение соответствия размерных параметров спецификации.
• Обработка обратной стороны (необязательно, но часто встречается):
  • Хотя наибольшее внимание уделяется лицевой стороне (Si-фасад), тыльная сторона (C-фасад) также может подвергаться специальной обработке.
  • Шлифовка/притирка задней стороны: Для достижения заданной толщины и улучшения параллельности задней стороны.
  • Полировка задней стенки: Для приложений, требующих пластин с двухсторонней полировкой (DSP) или улучшенного теплового контакта.
  • Металлизация задней стороны: В некоторых случаях металлический слой (например, Ti/Ni/Ag) может быть нанесен на обратную сторону проводящих подложек для облегчения образования омического контакта или улучшения крепления матрицы во время упаковки устройства. Обычно это делается производителем устройства, но иногда может быть предложено в качестве услуги на уровне подложки.
• Лазерная маркировка:
  • Стандартные или пользовательские лазерные метки SEMI наносятся на полупроводниковую пластину (обычно на заднюю или переднюю граничную зону) для идентификации и отслеживания в процессе изготовления. Процесс маркировки должен быть чистым и не вызывать напряжения или частиц.
• Профилирование кромок/снятие фасок:
  • Обеспечивает гладкие, закругленные края для минимизации сколов при обработке, которые могут быть источником образования частиц.
• Окончательная очистка и упаковка:
  • Перед упаковкой подложек в пакет с водой выполняется заключительный этап очистки