SiC सिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेट प्रोसेसिंग

सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) सिंगल क्रिस्टल्सप्रामुख्याने उदात्तीकरण पद्धत वापरून उत्पादित केले जातात. क्रूसिबलमधून क्रिस्टल काढून टाकल्यानंतर, वापरण्यायोग्य वेफर्स तयार करण्यासाठी अनेक जटिल प्रक्रिया चरणांची आवश्यकता असते. पहिली पायरी म्हणजे SiC boule चे क्रिस्टल अभिमुखता निश्चित करणे. यानंतर, बेलनाकार आकार मिळविण्यासाठी बाउल बाह्य व्यास पीसते. एन-टाइप SiC वेफर्ससाठी, जे सामान्यतः पॉवर डिव्हाइसेसमध्ये वापरले जातात, दंडगोलाकार क्रिस्टलच्या वरच्या आणि खालच्या दोन्ही पृष्ठभागांना सामान्यतः {0001} चेहऱ्याच्या सापेक्ष 4° कोनात विमान तयार करण्यासाठी मशीन बनवले जाते.

पुढे, वेफर पृष्ठभागाचे क्रिस्टल ओरिएंटेशन निर्दिष्ट करण्यासाठी दिशात्मक किनार किंवा नॉच कटिंगसह प्रक्रिया चालू राहते. मोठ्या व्यासाच्या उत्पादनातSiC वेफर्सदिशात्मक नॉचिंग हे एक सामान्य तंत्र आहे. दंडगोलाकार SiC सिंगल क्रिस्टल नंतर पातळ शीटमध्ये कापले जाते, प्रामुख्याने मल्टी-वायर कटिंग तंत्र वापरून. या प्रक्रियेमध्ये कटिंग वायर आणि SiC क्रिस्टल यांच्यामध्ये ऍब्रेसिव्ह ठेवणे समाविष्ट आहे आणि कटिंग गती सुलभ करण्यासाठी दबाव लागू केला जातो.

अंजीर 1  SIC वेफर प्रक्रिया तंत्रज्ञानाचे विहंगावलोकन

(a) क्रूसिबलमधून SiC इनगॉट काढून टाकणे; (b) दंडगोलाकार ग्राइंडिंग; (c) दिशात्मक किनार किंवा नॉच कटिंग; (d) मल्टी-वायर कटिंग; (e) पीसणे आणि पॉलिश करणे

काप केल्यानंतर, दSiC वेफर्सबऱ्याचदा जाडी आणि पृष्ठभागाच्या अनियमिततांमध्ये विसंगती दिसून येते, ज्यामुळे पुढील सपाट उपचार आवश्यक असतात. हे मायक्रॉन-स्तरीय पृष्ठभागाची असमानता दूर करण्यासाठी पीसण्यापासून सुरू होते. या टप्प्यात, अपघर्षक कृतीमुळे बारीक ओरखडे आणि पृष्ठभागावरील अपूर्णता येऊ शकतात. अशाप्रकारे, मिरर सारखी फिनिश प्राप्त करण्यासाठी त्यानंतरची पॉलिशिंग पायरी महत्वाची आहे. ग्राइंडिंगच्या विपरीत, पॉलिशिंगमध्ये बारीक अपघर्षकांचा वापर केला जातो आणि स्क्रॅच किंवा अंतर्गत नुकसान टाळण्यासाठी काळजीपूर्वक काळजी घ्यावी लागते, ज्यामुळे पृष्ठभागाची उच्च प्रमाणात गुळगुळीतता सुनिश्चित होते.

या प्रक्रियेद्वारे,SiC वेफर्सखडबडीत प्रक्रियेपासून अचूक मशीनिंगपर्यंत विकसित होते, परिणामी उच्च-कार्यक्षमता उपकरणांसाठी योग्य सपाट, आरशासारखी पृष्ठभाग तयार होते. तथापि, पॉलिश्ड वेफर्सच्या परिमितीभोवती बनलेल्या तीक्ष्ण कडांना संबोधित करणे आवश्यक आहे. या तीक्ष्ण कडा इतर वस्तूंच्या संपर्कात आल्यावर तुटण्यास संवेदनाक्षम असतात. ही नाजूकता कमी करण्यासाठी, वेफरच्या परिमितीची काठ पीसणे आवश्यक आहे. त्यानंतरच्या वापरादरम्यान वेफर्सची विश्वासार्हता आणि सुरक्षितता सुनिश्चित करण्यासाठी उद्योग मानके स्थापित केली गेली आहेत.

SiC च्या अपवादात्मक कडकपणामुळे ते विविध मशीनिंग ऍप्लिकेशन्समध्ये एक आदर्श अपघर्षक सामग्री बनते. तथापि, हे वेफर्समध्ये SiC बूल्सची प्रक्रिया करण्यात आव्हाने देखील सादर करते, कारण ही एक वेळ घेणारी आणि जटिल प्रक्रिया आहे जी सतत ऑप्टिमाइझ केली जात आहे. पारंपारिक स्लाइसिंग पद्धती सुधारण्यासाठी एक आश्वासक नवकल्पना म्हणजे लेझर कटिंग तंत्रज्ञान. या तंत्रात, लेसर बीम दंडगोलाकार SiC क्रिस्टलच्या वरच्या बाजूने निर्देशित केला जातो, क्रिस्टलमध्ये सुधारित झोन तयार करण्यासाठी इच्छित कटिंग खोलीवर लक्ष केंद्रित करतो. संपूर्ण पृष्ठभाग स्कॅन करून, हा सुधारित झोन हळूहळू एका विमानात विस्तारतो, ज्यामुळे पातळ पत्रके वेगळे होतात. पारंपारिक मल्टी-वायर कटिंगच्या तुलनेत, ज्यामध्ये बऱ्याचदा कर्फचे महत्त्वपूर्ण नुकसान होते आणि पृष्ठभागावरील अनियमितता येऊ शकतात, लेझर स्लाइसिंगमुळे कर्फचे नुकसान आणि प्रक्रियेचा वेळ लक्षणीयरीत्या कमी होतो, भविष्यातील घडामोडींसाठी एक आशादायक पद्धत म्हणून स्थान दिले जाते.

आणखी एक नाविन्यपूर्ण स्लाइसिंग तंत्रज्ञान म्हणजे इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज कटिंगचा वापर, जे मेटल वायर आणि SiC क्रिस्टल दरम्यान डिस्चार्ज तयार करते. प्रक्रियेची कार्यक्षमता वाढवताना ही पद्धत कर्फचे नुकसान कमी करण्यासाठी फायदे देते.

साठी एक विशिष्ट दृष्टीकोनSiC वेफरउत्पादनामध्ये SiC सिंगल क्रिस्टलची पातळ फिल्म विषम सब्सट्रेटला चिकटवणे समाविष्ट आहे, ज्यामुळे बनावटSiC वेफर्स. ही बाँडिंग आणि डिटेचमेंट प्रक्रिया हायड्रोजन आयनच्या SiC सिंगल क्रिस्टलमध्ये पूर्वनिर्धारित खोलीपर्यंत इंजेक्शनने सुरू होते. SiC क्रिस्टल, आता आयन-इंप्लांटेड लेयरने सुसज्ज आहे, पॉलीक्रिस्टलाइन SiC सारख्या गुळगुळीत सपोर्टिंग सब्सट्रेटवर स्तरित आहे. दाब आणि उष्णता लागू करून, SiC सिंगल क्रिस्टल लेयर सपोर्टिंग सब्सट्रेटवर हस्तांतरित केले जाते, डिटेचमेंट पूर्ण करते. हस्तांतरित SiC थर पृष्ठभाग सपाटीकरण प्रक्रियेतून जातो आणि बाँडिंग प्रक्रियेत पुन्हा वापरला जाऊ शकतो. सपोर्टिंग सब्सट्रेटची किंमत SiC सिंगल क्रिस्टल्सपेक्षा कमी असली तरी, तांत्रिक आव्हाने कायम आहेत. तरीसुद्धा, या क्षेत्रातील संशोधन आणि विकास सक्रियपणे पुढे जात आहे, ज्याचा उद्देश एकूण उत्पादन खर्च कमी करणे आहे.SiC वेफर्स.

सारांश, ची प्रक्रियाSiC सिंगल क्रिस्टल सबस्ट्रेट्सग्राइंडिंग आणि स्लाइसिंगपासून पॉलिशिंग आणि एज ट्रीटमेंटपर्यंत अनेक टप्प्यांचा समावेश आहे. लेझर कटिंग आणि इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग यासारख्या नवकल्पनांमुळे कार्यक्षमता सुधारत आहे आणि सामग्रीचा कचरा कमी होत आहे, तर सब्सट्रेट बाँडिंगच्या नवीन पद्धती किफायतशीर वेफर उत्पादनासाठी पर्यायी मार्ग देतात. उद्योग सुधारित तंत्रे आणि मानकांसाठी प्रयत्न करत असल्याने, अंतिम ध्येय उच्च-गुणवत्तेचे उत्पादन हेच ​​राहते.SiC वेफर्सजे प्रगत इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांची मागणी पूर्ण करतात.