Kas õhemad vahvlid on paremad? SiC lihvketaste saladused avalikustatud

May 09, 2026 Jäta sõnum

Kolmanda põlvkonna{0}}pooljuhtmaterjalina on ränikarbiidil (SiC) ainulaadsed omadused. SiC-l on lai ribalaius, kõrge soojusjuhtivus, kõrge küllastunud elektronide triivi kiirus, tugev kiirgustakistus ning suurepärane termiline ja keemiline stabiilsus. Need omadused annavad sellele ainulaadsed rakenduseeelised kõrgel-temperatuuril, kõrgel-sagedusel ja suure-võimsusega elektroonikaseadmetes ja raadiosagedusseadmetes, muutes selle paljulubavaks kasutamiseks raudteetranspordis, uutes energiasõidukites, kõrge-pingevõrkudes, 5G sides, lennunduses ja kaitseväes.

IMG20260107092814

Seadme ja alusmaterjalina kasutatavate SiC vahvlite pinna kvaliteet on äärmiselt oluline. Pärast SiC valuplokkide lõikamist on tekkinud vahvlitel pinnal saejäljed ja mehaaniliste kahjustuste kihid, mis suurendavad vahvli purunemise määra ja tootmiskulusid, kahjustavad tugevalt vahvli kristallvõre ning mõjutavad SiC seadme jõudlust. Kahjustatud kihid, lisandid ja mikro-defektid substraadi pinnal võivad kaasa tuua suure dislokatsioonitiheduse ja võre moonutused epitaksiaalselt kasvatatud õhukestes kiledes, mis seab epitaksiaaltehnoloogiale ranged nõuded täielike ülisiledate pindade saavutamiseks. Suurepärase jõudlusega SiC-substraadid esitavad substraadi ettevalmistamisel suuri väljakutseid nende suure kõvaduse, äärmise kulumiskindluse, rabeduse ja pragunemisomaduse tõttu. Kuna tööstusharu nõuded vahvlite pinna kvaliteedile kasvavad, on spetsiaalsed harvendusseadmed ja -tõhusad lihvimistehnoloogiad muutunud ränikarbiidiplaatide töötlemise võtmeks.

Praegused peamised tehnoloogiad ränikarbiidi pindade tasandamiseks hõlmavad lihvketta õhenemist, mehaanilist lappimist, mehaanilist poleerimist, keemilist mehaanilist poleerimist (CMP) ja keemilist poleerimist. Nende hulgas on lihvketta hõrenemise protsess põhietapp. See kasutab ränikarbiidi vahvlite täppis-lihvimiseks -teemantlihvimiskettaid, eemaldades tõhusalt aluspinna kahjustuse kihi, vabastades jääkpinged, parandades oluliselt vahvli pinna kvaliteeti ning optimeerides kiibi soojuse hajumise efektiivsust ja madalat-võimsust. See on asendamatu võtmeetapp SiC vahvlite valmistamisel.

Teemanti, mis on tuntud oma kõrge kõvaduse, hea soojusjuhtivuse ja keemilise stabiilsuse poolest, kasutatakse laialdaselt pooljuhtmaterjalide lõikamisel ja lihvimisel. Vahvlite vedeldamise protsessides kasutatakse vahvlite vedeldamise lihvketaste valmistamiseks tavaliselt mikro- kuni nano-suuruses teemantpulbrit, et saada madala-kahjustusega, ülitasane, defektivaba-vahvlipind. Praegu kasutab tööstus harvendavate lihvketaste tootmiseks enamasti monokristallilisi teemantpulbreid. Nendel ratastel on aga probleeme, nagu üksikud lõikeservad, ebapiisav üldine teravus, lühike kasutusiga, madal töötlemise efektiivsus ja halb täpsus vahvlite hõrenemisel. Seetõttu on teemant-abrasiivmaterjalide optimeerimisest ja muutmisest saanud põhiline uurimissuund lihvketta teravuse parandamiseks, kasutusea pikendamiseks ja töötlemistulemuste parandamiseks.

Vahvlite hõrenemine mängib pooljuhtkiipide valmistamisel olulist rolli. Ühest küljest vähendab harvendamine laastu üldist paksust, soodustades soojuse hajumist ja integreerimist; teisalt vähendab see pinnakahjustuse kihi paksust ja pinnakaredust, leevendab eelnevatest protsessidest vahvli sisse kogunenud sisepingeid ning minimeerib üksikute laastude hakkimise astet kuubikuteks lõikamisel. Vahvlite harvendamine toimub üldiselt vahvlite pöörleva lihvimise teel. Varem tugines kõrgekvaliteediline-kodumaine ränikarbiidi vahvlite õhendamine suuresti Jaapanist imporditud ülitäppisseadmetele ja teemantlihvketastele, mis pakuvad selliseid eeliseid nagu kõrge lihvimistõhusus, pikk kasutusiga, kõrge töötlemise täpsus ja madal purunemismäär. Kodused seadmed ja lihvkettad nägid vaeva kõrgetasemeliste protsesside-vajadustega. Hiina kolmanda-põlvkonna pooljuhtide tööstuse kiire arenguga on paljud kodumaised ettevõtted alustanud harvendusmasinate ja lihvketaste sõltumatut uurimis- ja arendustegevust, saavutades olulisi läbimurdeid sellistes peamistes näitajates nagu lihvketta kasutusiga, vahvlite töötlemise kvaliteet ja tõhusus, kiirendades seeläbi impordi asendamise tempot.