Procesarea substratului monocristal SiC

Carbură de siliciu (SiC) monocristalesunt produse în principal prin metoda sublimării. După îndepărtarea cristalului din creuzet, sunt necesare mai multe etape complexe de prelucrare pentru a crea napolitane utilizabile. Primul pas este determinarea orientării cristalului bulei de SiC. Ulterior, boulea este supusă șlefuirii cu diametrul exterior pentru a obține o formă cilindrică. Pentru plachetele SiC de tip n, care sunt utilizate în mod obișnuit în dispozitivele de alimentare, atât suprafețele superioare, cât și inferioare ale cristalului cilindric sunt de obicei prelucrate pentru a crea un plan la un unghi de 4° față de fața {0001}.

Apoi, prelucrarea continuă cu tăierea direcțională a muchiei sau crestăturii pentru a specifica orientarea cristalului a suprafeței plachetei. În producția de diametru mareNapolitane SiC, crestarea direcțională este o tehnică comună. Monocristalul cilindric SiC este apoi tăiat în foi subțiri, în principal folosind tehnici de tăiere cu mai multe fire. Acest proces implică plasarea abrazivelor între firul de tăiere și cristalul de SiC în timp ce se aplică presiune pentru a facilita mișcarea de tăiere.

Fig. 1  Prezentare generală asupra tehnologiei de procesare a plachetelor SiC

(a) Îndepărtarea lingoului de SiC din creuzet; (b) măcinare cilindrică; (c) Tăiere direcțională de margine sau crestătură; (d) Tăierea cu mai multe fire; (e) Slefuire și lustruire

După feliere,Napolitane SiCprezintă adesea inconsecvențe în grosime și neregularități ale suprafeței, necesitând un tratament suplimentar de aplatizare. Aceasta începe cu șlefuirea pentru a elimina denivelările suprafeței la nivel de microni. În această fază, acțiunea abrazivă poate introduce zgârieturi fine și imperfecțiuni ale suprafeței. Astfel, etapa de lustruire ulterioară este crucială pentru obținerea unui finisaj asemănător oglinzii. Spre deosebire de șlefuire, lustruirea utilizează abrazivi mai fine și necesită îngrijire meticuloasă pentru a preveni zgârieturile sau deteriorarea internă, asigurând un grad ridicat de netezime a suprafeței.

Prin aceste proceduri,Napolitane SiCevoluează de la prelucrarea brută la prelucrarea de precizie, rezultând în cele din urmă o suprafață plană, asemănătoare oglinzii, potrivită pentru dispozitive de înaltă performanță. Cu toate acestea, abordarea marginilor ascuțite care se formează adesea în jurul perimetrului napolitanelor lustruite este esențială. Aceste margini ascuțite sunt susceptibile de a se rupe la contactul cu alte obiecte. Pentru a atenua această fragilitate, este necesară șlefuirea marginilor perimetrului plachetei. Au fost stabilite standarde industriale pentru a asigura fiabilitatea și siguranța napolitanelor în timpul utilizării ulterioare.

Duritatea excepțională a SiC îl face un material abraziv ideal în diverse aplicații de prelucrare. Cu toate acestea, acest lucru prezintă și provocări în procesarea bilelor de SiC în napolitane, deoarece este un proces complex și consumator de timp, care este continuu optimizat. O inovație promițătoare pentru îmbunătățirea metodelor tradiționale de tăiere este tehnologia de tăiere cu laser. În această tehnică, un fascicul laser este îndreptat din partea superioară a cristalului cilindric de SiC, concentrându-se la adâncimea de tăiere dorită pentru a crea o zonă modificată în interiorul cristalului. Prin scanarea întregii suprafețe, această zonă modificată se extinde treptat într-un plan, permițând separarea foilor subțiri. În comparație cu tăierea convențională cu mai multe fire, care implică adesea pierderi semnificative de tăietură și poate introduce nereguli ale suprafeței, tăierea cu laser reduce semnificativ pierderea de tăiere și timpul de procesare, poziționând-o ca o metodă promițătoare pentru dezvoltările viitoare.

O altă tehnologie inovatoare de tăiere este aplicarea tăierii cu descărcare electrică, care generează descărcări între un fir metalic și cristalul de SiC. Această metodă se mândrește cu avantaje în reducerea pierderii tăieturii, sporind în același timp eficiența procesării.

O abordare distinctă aNapolitana SiCproducția implică aderarea unei pelicule subțiri de monocristal de SiC la un substrat eterogen, producând astfelNapolitane SiC. Acest proces de legare și detașare începe cu injectarea ionilor de hidrogen în monocristalul de SiC la o adâncime predeterminată. Cristalul de SiC, echipat acum cu un strat implantat cu ioni, este stratificat pe un substrat de suport neted, cum ar fi SiC policristalin. Prin aplicarea de presiune și căldură, stratul monocristal de SiC este transferat pe substratul de susținere, completând detașarea. Stratul de SiC transferat suferă un tratament de aplatizare a suprafeței și poate fi reutilizat în procesul de lipire. Deși costul substratului de susținere este mai mic decât cel al monocristalelor de SiC, provocările tehnice rămân. Cu toate acestea, cercetarea și dezvoltarea în acest domeniu continuă să avanseze activ, cu scopul de a reduce costurile totale de producție aleNapolitane SiC.

Pe scurt, prelucrarea deSubstraturi monocristaline de SiCimplică mai multe etape, de la șlefuire și feliere până la lustruire și tratarea marginilor. Inovații precum tăierea cu laser și prelucrarea cu descărcare electrică îmbunătățesc eficiența și reduc risipa de material, în timp ce noile metode de lipire a substratului oferă căi alternative pentru producția de plachete rentabile. Pe măsură ce industria continuă să depună eforturi pentru tehnici și standarde îmbunătățite, scopul final rămâne producerea de produse de înaltă calitate.Napolitane SiCcare îndeplinesc cerințele dispozitivelor electronice avansate.