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晶圓拋光用綠色碳化矽微粉

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。

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