میکروپودر کاربید سیلیکون سبز برای پرداخت ویفر

اگرچه  میکروپودر کاربید سیلیکون سبز (SiC)  یک ساینده رایج برای سنگ‌زنی مواد سخت مانند سرامیک (مانند AlN، یاقوت کبود) است، اما  معمولاً برای پولیش ویفر ، به ویژه برای ویفرهای نیمه‌هادی (Si، GaAs، SiC و غیره) استفاده نمی‌شود.

1. چرا SiC سبز برای پرداخت ویفر مناسب نیست

• آسیب سطحی :
  ریزپودر SiC (حتی گریدهای مرغوب مانند #2000+) از اکثر ویفرها سخت‌تر است (سختی موس 9.2 در مقابل Si ~7، GaAs ~4.5)، که باعث ایجاد ترک‌ها و خراش‌های عمیق زیرسطحی می‌شود.

• خطر آلودگی :
  ذرات SiC می‌توانند در ویفرهای نرم‌تر (مثلاً سیلیکون) جاسازی شوند یا با سطوح واکنش دهند و خواص الکتریکی را کاهش دهند.

• عدم دقت در مقیاس نانو :
  حتی SiC با ابعاد زیر میکرون نیز فاقد یکنواختی لازم برای مسطح‌سازی در سطح اتمی است (Ra < 0.5 nm برای گره‌های پیشرفته مورد نیاز است).

۲. ساینده‌های ترجیحی برای پرداخت ویفر

الف. ویفرهای سیلیکون (Si) و ژرمانیوم (Ge)

• پرداخت نهایی :

  • سیلیس کلوئیدی (SiO₂) : سطح را از نظر شیمیایی نرم می‌کند تا ظاهری بدون نقص داشته باشد (Ra ~0.1 nm).

  • سریا (CeO₂) : در پولیش شیمیایی-مکانیکی (CMP) برای نرخ بالای حذف مواد (MRR) استفاده می‌شود.

• پرداخت خشن/متوسط :

  • آلومینا (Al₂O₃) : نسبت به SiC خاصیت خورندگی کمتری دارد و برای پیش‌پولیش استفاده می‌شود.

ب. ویفرهای سیلیکون کاربید (SiC)

• ریزپودر الماس :
  تنها ساینده سخت‌تر از SiC (سختی موهس ۱۰)، که در دوغاب‌ها برای سنگ‌زنی/لایپینگ (مثلاً دانه‌های ۱ تا ۱۰ میکرومتر) استفاده می‌شود.

• الماس + CMP :
  حذف مکانیکی (الماس) را با اکسیداسیون شیمیایی (مثلاً دوغاب‌های مبتنی بر H₂O₂) ترکیب می‌کند.

ج. گالیوم آرسنید (GaAs) و سایر ویفرهای III-V

• سیلیس کلوئیدی/سریا :
  پولیش با فشار کم برای جلوگیری از آسیب به کریستال‌ها.

• محلول‌های برم-متانول :
  پس از پولیش مکانیکی، به صورت شیمیایی اچ می‌شوند.

۳. چه زمانی می‌توان از SiC سبز  برای ویفرها استفاده کرد؟

• مراحل بسیار اولیه  (مثلاً شکل‌دهی ویفر/سنگ‌زنی لبه):
  SiC درشت (شماره ۴۰۰ تا شماره ۸۰۰) برای حذف سریع مواد، اما در اسرع وقت به ساینده‌های نرم‌تر تغییر داده می‌شود.

• زیرلایه‌های یاقوت کبود (Al₂O₃) :
  از SiC می‌توان برای صیقل‌کاری استفاده کرد، اما پولیش نهایی به الماس یا سیلیس نیاز دارد.

۴. پارامترهای کلیدی برای پرداخت ویفر

• اندازه ساینده :
  در پولیش نهایی از ذرات ۱۰ تا ۱۰۰ نانومتر (مثلاً سیلیس کلوئیدی) استفاده می‌شود.

• pH و شیمی :
  دوغاب‌های CMP از نظر pH کنترل می‌شوند (مثلاً قلیایی برای سیلیسیم، اسیدی برای فلزات).

• فشار/سرعت :
  فشار کم (کمتر از ۵ psi) برای به حداقل رساندن آسیب به زیرسطح.

۵. جایگزین‌هایی برای SiC برای کاربردهای حساس به هزینه

• دوغاب‌های آلومینا (Al₂O₃) :
  ارزان‌تر از الماس اما کم‌خطرتر از SiC.

• فرآیندهای ترکیبی :
  SiC برای سنگ‌زنی خشن → آلومینا برای پیش‌پولیش → سیلیس/سریا برای پولیش نهایی.