Bien que le traitement du substrat en carbure de silicium soit difficile, afin de faire de l'application du carbure de silicium monocristallin dans les composants électroniques la future direction du développement, de sorte que les dispositifs en carbure de silicium soient une application et une promotion à grande échelle, il est nécessaire de trouver un moyen de résoudre le problème du traitement difficile du carbure de silicium.
À l'heure actuelle, la technologie de traitement des matériaux SiC comprend principalement les processus suivants : coupe directionnelle, meulage grossier des copeaux, meulage fin, polissage mécanique et polissage chimico-mécanique (polissage fin). Parmi eux, le polissage chimico-mécanique est le processus final, et la sélection de la méthode de traitement, la disposition de l'itinéraire du processus et l'optimisation des paramètres du processus affectent directement l'efficacité du polissage et le coût du traitement.
Cependant, en raison de la dureté élevée et de la stabilité chimique des matériaux SiC, le taux d'enlèvement de matière dans le processus de polissage CMP traditionnel est faible. Par conséquent, l’industrie a commencé à étudier la technologie d’efficacité auxiliaire prenant en charge la technologie d’usinage d’ultra-précision d’aplatissement, y compris l’assistance au plasma, l’assistance au catalyseur, l’assistance aux ultraviolets et l’assistance au champ électrique, comme suit :
01 Technologie assistée par plasma
YAMAMURA Kazuy et al. a d'abord proposé le processus de polissage assisté par plasma (PAP), qui est un polissage chimico-mécanique auxiliaire qui oxyde les matériaux de surface en une couche d'oxyde plus douce par plasma, tout en éliminant les matériaux par friction abrasive et par usure.
Le principe de base est le suivant : à travers le gaz de réaction du générateur RF (tel que la vapeur d'eau, O, etc.) pour produire un plasma contenant des groupes libres (tels que des groupes libres OH, des radicaux libres O), avec une forte capacité d'oxydation des groupes libres sur le surface de la modification d'oxydation du matériau SiC. Une couche d'oxyde souple est obtenue, puis la couche d'oxyde est éliminée par polissage avec des abrasifs doux (tels que CeO2, Al2O3, etc.), de sorte que la surface du matériau SiC atteigne la surface lisse au niveau atomique. Cependant, en raison du prix élevé des équipements de test du procédé PAP et des coûts de traitement, la promotion des puces SiC de traitement du procédé PAP est également limitée.
02 Processus assisté par catalyseur
Dans le domaine industriel, afin d'explorer la technologie d'usinage ultra-précis à haut rendement des matériaux cristallins SiC, les chercheurs utilisent des réactifs pour le polissage chimico-mécanique assisté par catalytique. Le mécanisme de base de l'élimination de matière est que la couche d'oxyde mou est formée sur la surface du SiC sous la catalyse de réactifs et que la couche d'oxyde est éliminée par l'élimination mécanique de l'abrasif. Pour une surface de haute qualité. Dans la littérature, le catalyseur Fe3O4 et l'oxydant H2O2 ont été utilisés pour contribuer à l'amélioration de la technologie de polissage chimico-mécanique avec le diamant W0,5 comme abrasif. Après optimisation, la rugosité de surface Ra = 2,0 ~ 2,5 nm a été obtenue à la vitesse de polissage de 12,0 mg/h.
03 Technologie assistée par UV
Afin d'améliorer la technologie de traitement d'aplatissement de surface SiC. Certains chercheurs ont utilisé le rayonnement ultraviolet pour faciliter la catalyse dans le processus de polissage chimico-mécanique. La réaction photocatalytique UV est l’une des réactions d’oxydation forte. Son principe de base est de produire des radicaux libres actifs (·OH) par réaction photocatalytique entre photocatalyseur et capteur d'électrons sous l'action de la lumière UV.
En raison de la forte oxydation des groupes OH libres. La réaction d'oxydation se produit sur la couche superficielle de SiC pour générer une couche d'oxyde de SiO2 plus douce (la dureté MOE est de 7), et la couche d'oxyde de SiO2 ramollie est plus facile à éliminer par polissage abrasif ; D'autre part, la force de liaison entre la couche d'oxyde et la surface de la plaquette est inférieure à la force de liaison interne de la plaquette de SiC, ce qui réduit la force de coupe de l'abrasif lors du processus de polissage, réduit la profondeur des rayures laissées sur la plaquette de SiC. surface de la tranche et améliore la qualité du traitement de surface.
04 Technologie assistée par champ électrique
Afin d'améliorer le taux d'élimination des matériaux SiC, certains chercheurs ont proposé la technologie de polissage électrochimique et mécanique (ECMP). Le principe de base est le suivant : en appliquant un champ électrique à courant continu au liquide de polissage lors du traitement de polissage chimico-mécanique traditionnel, la couche d'oxydation est formée sur la surface de polissage SiC sous oxydation électrochimique et la dureté de la couche d'oxyde est considérablement réduite. L'abrasif est utilisé pour éliminer la couche d'oxyde ramollie afin d'obtenir un usinage ultra-précis efficace. Cependant, il faut noter que si le courant anodique est faible, la qualité de surface d'usinage est meilleure, mais le taux d'enlèvement de matière ne change pas beaucoup ; Si le courant anodique est fort, le taux d’enlèvement de matière est considérablement augmenté. Cependant, un courant anodique trop fort entraînera une précision et une porosité de surface inférieures.
En bref, le polissage chimico-mécanique reste la méthode d'usinage d'ultra-précision d'aplatissement la plus potentielle pour les matériaux SiC, mais afin d'obtenir plus efficacement des plaquettes SiC de haute qualité, les processus auxiliaires mentionnés ci-dessus sont des options potentielles. Cependant, en raison du manque d’études pertinentes, l’impact sur les matériaux SiC manque encore de prévisibilité. Par conséquent, si nous pouvons étudier en profondeur l'influence des processus auxiliaires associés sur la technologie de polissage chimico-mécanique et révéler davantage le mécanisme de traitement de la technologie d'amélioration de l'efficacité des auxiliaires de polissage chimico-mécanique par des moyens de recherche quantitatifs et qualitatifs, cela sera d'une grande importance pour réaliser l'application industrielle et la promotion des matériaux SiC.
