실리콘카바이드(SiC) 결정 소재는 대표적인 3세대-세대 반도체입니다. 1세대-세대 원소 반도체 및 2세대-화합물 반도체에 비해 SiC는 넓은 밴드갭, 높은 전자 표류 속도, 높은 임계 항복 전계 강도, 낮은 유전 상수, 높은 열 전도성, 낮은 열팽창 계수 등 우수한 물리적 특성과 우수한 화학적 불활성을 보유하고 있습니다. 이러한 장점으로 인해 SiC와 같은 넓은-밴드갭 반도체 재료는 고온, 고주파수, 고전력 및 방사선 저항과 관련된 극한 조건에서 널리 사용됩니다. 고성능 마이크로 전자 및 광전자 장치용 기판 웨이퍼로서 처리 후 SiC 기판의 표면 및 표면 품질은 장치 성능에 결정적인 영향을 미칩니다. 따라서 가공에서는 높은 형태 정확도와 -나노미터 미만의 거칠기를 달성해야 할 뿐만 아니라 표면 및 표면 아래 손상도 방지해야 합니다.
연삭은 SiC 기판 제조의 핵심 공정입니다. 주요 기능은 Wire Sawing으로 인해 발생하는 Kerf Mark 및 표면 아래 손상층을 제거하고 표면 거칠기와 형태 정확도를 최적화하는 것입니다. 이 공정은 전체 제조 흐름에서 전체 재료 제거의 70%를 차지하며 연삭 품질은 후속 연마의 난이도와 효율성에 직접적인 영향을 미칩니다. SiC와 같은 단단하고 부서지기 쉬운 재료의 경우 연마 연삭이 주류 재료 제거 방법이며 주로 느슨한 연마 연삭과 고정 연마 연삭으로 구분됩니다. 기본 원리는 기판 표면에 있는 연마 입자의 롤링 및 미세{5}}절삭 작용을 통해 조밀한 미세-균열이 유도된다는 것입니다. 균열이 전파되고 교차하여 재료가 부서져 효율적으로 제거됩니다.
SiC 재료의 느슨한 연마 연삭
느슨한 연마재 연삭은 래핑 플레이트, 연마 입자 및 모재의 결합된 작용을 통해 재료 제거가 이루어지는 3-체 제거 공정입니다. 연삭하는 동안 연마 입자가 기판 표면에 무작위로 분포됩니다. 압력을 가하여 입자를 표면에 밀어넣고 래핑 플레이트가 회전함에 따라 입자가 기판 표면에서 굴러가며 표면 재료가 롤링 제거됩니다. 연구원들은 SiC를 처리하기 위해 다양한 연마재를 사용해 왔으며 다이아몬드 연마재가 우수한 재료 제거율을 제공한다는 사실을 발견했습니다. Yu et al. 래핑 후 SiC의 표면 형태 정확도가 크게 향상되었습니다. 팬 외. SiC 기판을 연마하기 위해 다이아몬드 연삭 휠을 사용하여 표면 거칠기 Ra=12 nm와 3 µm 미만의 총 웨이퍼 두께 변화를 달성했습니다.
SiC 재료의 고정 연마 연삭
고정 연마 연삭은 연마 입자와 모재 사이의 상호 작용을 통해 모재 표면의 정밀 가공이 달성되는 2{0}}체 제거 공정입니다. 연마입자는 래핑판에 고정되어 있으므로 느슨한 연마분쇄처럼 굴러가지 않습니다. 대신, 래핑 플레이트가 회전함에 따라 곡물이 기판 표면에 쟁기질 및 미세 절단 작업을 수행하여 표면 물질을 제거합니다. 고정 연마 랩핑 플레이트 또는 연삭 휠을 사용하는 고정 연마 연삭은 연마재 활용도를 효과적으로 향상시킬 수 있습니다. 그러나 연마 입자의 돌출 높이가 일관되지 않아 SiC 표면에 심각한 긁힘과 표면/표면 아래 균열이 발생할 수 있어 사전 연마 표면 품질 요구 사항을 충족하기-어렵습니다. 연구자들은 SiC 기판의 기계적 연마를 위해 나노크기 다이아몬드 연마재를 사용해 -나노미터 미만의 표면 거칠기를 달성했지만, 이를 위해서는 처리 시간이 길고 비용이 많이 듭니다. 연마 후 표면 손상 및 거칠기는 개선되지만 처리된 표면에 스크래치가 여전히 남아 있어 기판에 대한 원자 수준의 표면 요구 사항을 충족하기 어렵습니다.
고성능-SiC 기판을 얻기 위해 업계에서는 수많은 정밀 랩핑 및 연마 기술을 개발해 왔습니다. 이는 재료 제거 메커니즘에 따라 주로 기계적 제거를 기반으로 하는 기계적 랩핑/연마 기술과 화학 반응- 기반 랩핑/연마 기술로 분류할 수 있습니다. 기계적 래핑/연마는 연마재의 기계적 작용이나 특수 에너지의 도움을 통해 신속한 재료 제거와 우수한 표면 품질을 달성합니다. 화학 반응- 기반 래핑/연마는 먼저 기판 표면에 화학 반응을 유도하여 더 부드러운 변형 층을 형성한 다음 연마 긁힘으로 제거하여 -나노미터 미만의 표면 거칠기를 얻습니다. SiC 결정 성장 기술의 한계로 인해 실리콘이나 사파이어처럼 초대형 부울을 얻는 것은 어렵습니다.- 앞으로 SiC 기판은 더 큰 치수와 더 얇은 형태로 이동하고 있으므로 고효율, 고품질{11}}저비용 산업 생산을 위한 기술 경로를 제공하기 위해 래핑 및 연마 기술을 지속적으로 혁신하는 것이 시급합니다.