2024-10-18
실리콘 카바이드(SiC) 단결정주로 승화법을 사용하여 생산됩니다. 도가니에서 결정을 제거한 후 사용 가능한 웨이퍼를 만들기 위해서는 여러 가지 복잡한 처리 단계가 필요합니다. 첫 번째 단계는 SiC 부울의 결정 방향을 결정하는 것입니다. 그 후, 부울은 원통형 모양을 얻기 위해 외경 연삭을 거칩니다. 전력 장치에 일반적으로 사용되는 n형 SiC 웨이퍼의 경우 원통형 결정의 상부 표면과 하부 표면이 모두 기계 가공되어 {0001} 면에 대해 4° 각도의 평면을 생성합니다.
다음으로, 웨이퍼 표면의 결정 방향을 지정하기 위해 방향성 에지 또는 노치 절단으로 처리가 계속됩니다. 대구경 생산에SiC 웨이퍼, 방향 노칭은 일반적인 기술입니다. 원통형 SiC 단결정은 주로 다중 와이어 절단 기술을 사용하여 얇은 시트로 절단됩니다. 이 공정에는 절단 동작을 촉진하기 위해 압력을 가하는 동시에 절단 와이어와 SiC 크리스탈 사이에 연마재를 배치하는 과정이 포함됩니다.
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그림 1 SiC 웨이퍼 처리 기술 개요
(a) 도가니에서 SiC 잉곳을 제거하는 단계; (b) 원통형 연삭; (c) 방향성 가장자리 또는 노치 절단; (d) 다중 와이어 절단; (e) 연삭 및 연마
슬라이스한 후,SiC 웨이퍼종종 두께와 표면 불규칙성이 불일치하여 추가 평탄화 처리가 필요합니다. 이는 미크론 수준의 표면 요철을 제거하기 위한 연삭으로 시작됩니다. 이 단계에서 연마 작용으로 인해 미세한 긁힘과 표면 결함이 발생할 수 있습니다. 따라서 거울 같은 마무리를 얻으려면 후속 연마 단계가 중요합니다. 연삭과 달리 연마는 미세한 연마재를 사용하므로 긁힘이나 내부 손상을 방지하기 위해 세심한 관리가 필요하므로 높은 수준의 표면 매끄러움이 보장됩니다.
이러한 절차를 통해,SiC 웨이퍼거친 가공에서 정밀 가공으로 진화하여 궁극적으로 고성능 장치에 적합한 평평한 거울 같은 표면을 만듭니다. 그러나 연마된 웨이퍼 주변에 흔히 형성되는 날카로운 모서리를 해결하는 것이 필수적입니다. 이러한 날카로운 모서리는 다른 물체와 접촉 시 깨지기 쉽습니다. 이러한 취약성을 완화하려면 웨이퍼 주변의 가장자리 연삭이 필요합니다. 이후 사용 중에 웨이퍼의 신뢰성과 안전성을 보장하기 위해 산업 표준이 확립되었습니다.
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SiC는 뛰어난 경도로 인해 다양한 기계 가공 분야에서 이상적인 연마재로 사용됩니다. 그러나 이는 SiC 부울을 웨이퍼로 처리하는 데에도 어려움이 있습니다. 이는 시간이 많이 걸리고 지속적으로 최적화되는 복잡한 프로세스이기 때문입니다. 전통적인 슬라이싱 방법을 개선할 수 있는 유망한 혁신 중 하나는 레이저 절단 기술입니다. 이 기술에서는 레이저 빔이 원통형 SiC 결정의 상단에서 방향을 지정하여 원하는 절단 깊이에 초점을 맞춰 결정 내에 수정된 영역을 만듭니다. 전체 표면을 스캔함으로써 이 수정된 영역이 점차 평면으로 확장되어 얇은 시트를 분리할 수 있습니다. 종종 상당한 절단 손실이 발생하고 표면 불규칙성이 발생할 수 있는 기존 다중 와이어 절단에 비해 레이저 슬라이싱은 절단 손실과 처리 시간을 크게 줄여 향후 개발을 위한 유망한 방법으로 자리매김합니다.
또 다른 혁신적인 슬라이싱 기술은 금속 와이어와 SiC 결정 사이에 방전을 발생시키는 방전 절단 기술을 적용한 것입니다. 이 방법은 커프 손실을 줄이는 동시에 처리 효율성을 더욱 높이는 장점이 있습니다.
차별화된 접근 방식SiC 웨이퍼생산은 이종 기판에 SiC 단결정의 얇은 필름을 접착하여 제작하는 것을 포함합니다.SiC 웨이퍼. 이러한 결합 및 분리 과정은 SiC 단결정에 수소이온을 일정 깊이까지 주입하는 것부터 시작됩니다. 이제 이온 주입 층이 장착된 SiC 결정은 다결정 SiC와 같은 매끄러운 지지 기판 위에 적층됩니다. 압력과 열을 가해 SiC 단결정층을 지지기판에 전사시키면 박리가 완료된다. 전사된 SiC 층은 표면 평탄화 처리를 거쳐 접합 공정에 재사용될 수 있습니다. 지지 기판의 가격은 SiC 단결정보다 저렴하지만 기술적 과제는 여전히 남아 있습니다. 그럼에도 불구하고, 이 분야의 연구 개발은 전체 제조 비용을 낮추는 것을 목표로 계속 활발하게 진행되고 있습니다.SiC 웨이퍼.
요약하면, 처리SiC 단결정 기판연삭 및 슬라이싱부터 연마 및 가장자리 처리까지 여러 단계가 필요합니다. 레이저 절단 및 방전 가공과 같은 혁신은 효율성을 향상시키고 재료 낭비를 줄이는 한편, 기판 접합의 새로운 방법은 비용 효율적인 웨이퍼 생산을 위한 대체 경로를 제공합니다. 업계가 향상된 기술과 표준을 위해 지속적으로 노력함에 따라 궁극적인 목표는 여전히 고품질 제품을 생산하는 것입니다.SiC 웨이퍼첨단 전자 장치의 요구 사항을 충족합니다.