Noua tehnologie de lustruire SiC crește eficiența de 10 ori!
Odată cu progresul rapid al tehnologiei semiconductoarelor, carbura de siliciu (SiC) devine un punct focal în comunitatea de cercetare datorită proprietăților sale superioare ale materialelor de înaltă performanță. Cu toate acestea, duritatea excepțională și stabilitatea chimică, deși sunt avantajoase, prezintă provocări semnificative pentru procesele de lustruire. În special în fabricarea precisă a plachetelor, metodele tradiționale de lustruire chimică mecanică (CMP) se confruntă cu provocări serioase, inclusiv cum să elimine eficient defectele de suprafață și să îmbunătățească eficiența de îndepărtare a materialului.
Recent, o echipă de cercetare de la Universitatea Ritsumeikan din Japonia a dezvoltat o nouă tehnologie de lustruire electrochimică mecanică (ECMP), realizând o rată de îndepărtare a materialului de aproximativ 15 μm/h, îmbunătățind semnificativ lustruirea SiC.
Această tehnologie implică utilizarea substratului de carbură de siliciu ca anod și plasarea unui tampon de material compozit SPE/CeO2 între substrat și placa de lustruire (catod). Când se aplică o tensiune de polarizare, suprafața carburii de siliciu suferă o reacție electrolitică cu SPE, formând un strat de oxid ușor de îndepărtat. Acest strat de oxid este apoi îndepărtat de particulele de CeO2 din tampon.
Modificări în morfologia suprafeței carburii de siliciu cu ECMP (stânga) și
Imagine AFM a suprafeței de carbură de siliciu tratată cu ECMP (0001) (dreapta)
Avantajele ECMP
• Ecologic și eficient:Tehnologia ECMP evită utilizarea de substanțe chimice lichide nocive, reducând impactul asupra mediului.
• Rată ridicată de eliminare:Această tehnologie realizează o rată de îndepărtare a materialului (MRR) de aproximativ 15 μm/h, care este de zece ori mai mare decât CMP tradițional.
• Calitate superioară:Suprafața substratului de carbură de siliciu tratată cu ECMP este netedă, cu rugozitatea redusă la niveluri sub nanometrice.
Ce este ECMP?
Rata actuală de îndepărtare a materialului și rugozitatea suprafeței obținute prin lustruirea mecanică chimică sunt greu de îmbunătățit semnificativ prin simpla modificare a procesului. Creșterea CMP cu îmbunătățiri suplimentare a devenit alegerea optimă pentru creșterea substanțială a ratelor de îndepărtare a materialului și reducerea rugozității suprafeței în ultimii ani.
ECMP este un proces precis care combină coroziunea electrochimică cu lustruirea mecanică, folosind un electrolit ca fluid de lustruire. După încărcarea electrică a suprafeței de SiC monocristal (ca anod), se formează un strat de oxid prin oxidare anodică, care este apoi îndepărtat mecanic cu abrazivi moi, rezultând o suprafață ultra-netedă, fără deteriorare. Această tehnică este utilizată în mod obișnuit pentru a produce suprafețe cu un luciu care este dificil de obținut doar prin lustruire mecanică.
Cu toate acestea, atunci când utilizați această metodă, dacă curentul anodului este slab, calitatea suprafeței prelucrate este bună, dar rata de îndepărtare a materialului se modifică puțin; dacă curentul anodic este puternic, rata de îndepărtare a materialului crește semnificativ, dar un curent anodic prea puternic poate duce la scăderea preciziei suprafeței și a porozității. Prin urmare, cheia pentru obținerea eficientă a unei suprafețe netede atunci când se aplică un câmp electric extern pentru lustruirea electrochimică mecanică este echilibrarea ratei de oxidare și a ratei de îndepărtare a materialului a stratului de suprafață al piesei de testare.
În timpul experimentelor lor, echipa a studiat mai întâi impactul densității curentului electrolitic asupra ratei de îndepărtare a materialului substraturilor cu carbură de siliciu și a descoperit că MRR este proporțional cu densitatea curentului electrolitic, atingând saturația la o anumită densitate de curent. Când densitatea curentului electrolitic este sub 10 mA/cm², MRR crește odată cu densitatea curentului. Peste 15 mA/cm², MRR ajunge la saturație, iar eficiența Faraday începe să scadă, ceea ce indică faptul că creșterea în continuare a densității curentului nu aduce o eficiență mai mare de îndepărtare a materialului.
În prezent, CMP este metoda cea mai simplă și mai ușor de implementat atât în principiu, cât și în configurația experimentală. Cu toate acestea, fluidele de lustruire conțin de obicei acizi puternici, baze și oxidanți, care prezintă riscuri pentru mediu și pentru experimentatori, iar eficiența de lustruire a atins un blocaj.
Metodele îmbunătățite de lustruire chimică mecanică, cum ar fi ECMP, câștigă mai multă atenție. Odată cu extinderea gamei de aplicații a dispozitivelor SiC, sunt impuse cerințe mai mari asupra eficienței prelucrării și calității suprafeței substraturilor SiC. Această nouă tehnologie nu numai că asigură eficiența prelucrării și calitatea suprafeței, dar oferă și un nou impuls dezvoltării ecologice a fabricării substratului SiC.
Sursă:
Expert în semiconductori de a treia generație
Zhuangzhi Tian și colab.: Progresul cercetării privind procesarea ultra-precizie a Single-SiC
XIAMEN MASCERA TECHNOLOGY CO., LTD. este un furnizor reputat și de încredere specializat în producția și vânzarea de piese ceramice tehnice. Oferim producție personalizată și prelucrare de înaltă precizie pentru o serie largă de materiale ceramice de înaltă performanță, inclusiv ceramică de alumină, ceramica din zirconiu, nitrură de siliciu, carbură de siliciu, nitrură de bor, nitrură de aluminiu și sticlă ceramică prelucrabilă. În prezent, piesele noastre ceramice pot fi găsite în multe industrii precum mecanică, chimică, medicală, semiconductoare, vehicule, electronice, metalurgie etc. Misiunea noastră este de a oferi piese ceramice de cea mai bună calitate pentru utilizatorii globali și este o mare plăcere să vedem ceramica noastră. piesele funcționează eficient în aplicațiile specifice ale clienților. Putem coopera atât la prototip, cât și la producția de masă, bine ați venit să ne contactați dacă aveți cerințe.
