雖然 綠色碳化矽 (SiC) 微粉 是用於研磨陶瓷(例如 AlN、藍寶石)等硬質材料的常見磨料,但它 通常不用於晶圓拋光,尤其是半導體晶圓(Si、GaAs、SiC 等)
1. 為什麼綠色碳化矽不適合用於晶圓拋光
表面損傷:
SiC 微粉(即使是 #2000+ 等細等級)比大多數晶圓(莫氏硬度 9.2 對比 Si ~7、GaAs ~4.5)更硬,會導致深層表面裂縫和刮痕。污染風險:
SiC 顆粒可能嵌入較軟的晶圓(例如矽)或與表面反應,降低電氣性能。缺乏奈米級精度:
即使是亞微米 SiC 也缺乏原子級平坦化所需的均勻性(先進節點需要 Ra < 0.5 奈米)。
2. 晶圓拋光的首選磨料
A. 矽(Si)和鍺(Ge)晶片
最終拋光:
膠體二氧化矽 (SiO₂):以化學方法軟化表面,獲得無缺陷的表面處理 (Ra ~0.1 nm)。
二氧化鈰 (CeO₂):用於化學機械拋光 (CMP),以實現高材料去除率 (MRR)。
粗/中拋光:
氧化鋁(Al₂O₃):比SiC侵蝕性小,用於預拋光。
B. 碳化矽(SiC)晶片
鑽石微粉:
唯一比碳化矽(莫氏硬度 10)更硬的磨料,用於研磨/拋光的漿料中(例如,1-10 μm 的砂礫)。鑽石+CMP:
將機械去除(鑽石)與化學氧化(例如基於 H₂O₂ 的漿料)結合。
C. 砷化鎵(GaAs)和其他 III-V 晶圓
膠體二氧化矽/二氧化鈰:
低壓拋光,避免晶體損壞。溴-甲醇溶液:
機械拋光後進行化學蝕刻。
3. 綠色SiC何時可能 用於晶圓
非常早期的階段 (例如,晶圓整形/邊緣研磨):
粗 SiC(#400–#800)用於快速去除材料,但盡快切換到更軟的磨料。藍寶石(Al₂O₃)基板:
SiC 可用於研磨,但最終拋光需要鑽石或二氧化矽。
4. 晶圓拋光的關鍵參數
磨料尺寸:
最終拋光使用 10-100 奈米顆粒(例如膠體二氧化矽)。pH 值和化學性質:
CMP 漿料的 pH 值受控制(例如,對於 Si 呈鹼性,對於金屬呈酸性)。壓力/速度:
低壓(<5 psi)以最大限度地減少地下損壞。
5. 成本敏感型應用的 SiC 替代品
氧化鋁(Al₂O₃)漿料:
比鑽石便宜,但腐蝕性比碳化矽小。混合製程:
碳化矽用於粗磨→氧化鋁用於預拋光→二氧化矽/二氧化鈰用於最終拋光。