پودر میکرو کاربید سیلیکون سبز (SiC) به دلیل سختی استثنایی، رسانایی حرارتی و پایداری شیمیایی، نقش مهمی در صنعت نیمه‌هادی ، به ویژه در پردازش ویفر، الکترونیک قدرت و بسته‌بندی پیشرفته ایفا می‌کند. در زیر کاربردهای کلیدی و مزایای تکنولوژیکی آن آمده است:
۱. کاربردهای اصلی در تولید نیمه‌هادی
(1) پرداخت و صیقل دادن ویفر
ویفرهای سیلیکون (Si) و سیلیکون کاربید (SiC) :
در پرداخت خشن (W20-W10) برای از بین بردن رد اره و دستیابی به صافی سطح استفاده می‌شود.
پرداخت نهایی (W1.5-W0.5) برای سطوح فوق صاف (Ra < 0.5 nm) در تولید ویفر اپیتاکسیال SiC.
نیمه‌رساناهای مرکب (GaAs، GaN) :
ضروری برای صیقل دادن زیرلایه‌های GaN-on-SiC برای دستگاه‌های فرکانس بالا/RF.
(2) برش و قطعه قطعه کردن
تیغه‌های خردکن ویفر :
با پیوندهای رزینی مخلوط می‌شود تا اره‌های برش برای ویفرهای SiC و GaN ایجاد شود (کاهش لب‌پریدگی).
کمک لیزر برای برش قطعات :
به عنوان ساینده در ترک خوردگی حرارتی ناشی از لیزر برای برش های لبه تمیز عمل می کند.
(3) مدیریت حرارتی
مواد رابط حرارتی (TIMs) :
به گریس‌ها/پدهای حرارتی اضافه می‌شود تا اتلاف گرما را در دستگاه‌های پرقدرت (مانند IGBTها، SiC MOSFETها) افزایش دهد.
پوشش‌های هیت سینک :
پوشش‌های SiC پاشش پلاسمایی عملکرد پخش‌کننده گرما را بهبود می‌بخشند.
(4) CMP (مسطح‌سازی شیمیایی-مکانیکی)
افزودنی دوغاب :
با اکسیدکننده‌ها (مثلاً H₂O₂) ترکیب می‌شود تا زیرلایه‌های SiC و یاقوت کبود را در ساخت LED/HEMT صیقل دهد.
2. چرا SiC سبز؟ مزایای کلیدی
| ملک | مزیت در کاربردهای نیمه‌هادی |
|---|---|
| سختی بالا (9.2 موهس) | برای ماشینکاری ویفرهای فوق سخت SiC/GaN موثر است. |
| رسانایی حرارتی بالا (120 وات بر متر مکعب در کلوین) | اتلاف گرما را در الکترونیک قدرت بهبود می‌بخشد. |
| بی‌اثری شیمیایی | در برابر واکنش با اسیدها/قلیاها در طول اچینگ مرطوب مقاومت می‌کند. |
| خلوص کنترل‌شده (≥۹۹.۹٪) | از آلودگی فلزات (آهن، آلومینیوم < 50 ppm) جلوگیری می‌کند. |
| اندازه ذرات قابل کنترل (0.1-50 میکرومتر) | قابل تطبیق با پرداخت سطحی (درشت) و پرداخت سطحی (ریز). |
۳. پارامترهای فرآیند بحرانی
صیقل کاری :
برای ویفرهای SiC: دوغاب سیلیس کلوئیدی + SiC ، pH 10-11، سرعت چرخش 30-60 دور در دقیقه.
تقسیم بندی :
ترکیب تیغه: 30-50٪ SiC، پیوند رزینی، سرعت اسپیندل 30000 دور در دقیقه.
خمیرهای حرارتی :
بارگذاری بهینه: ۱۵ تا ۲۵ درصد پودر میکرو SiC (۳ تا ۵ میکرومتر) در ماتریس سیلیکونی.
۴. کاربردهای نوظهور
دستگاه‌های قدرت SiC :
در نازک‌سازی زیرلایه برای MOSFET های SiC عمودی (بهبود بازده) استفاده می‌شود.
بسته بندی پیشرفته :
با کاهش تاب برداشتن، قابلیت اطمینان بسته‌بندی در سطح ویفر با خروجی (FOWLP) را افزایش می‌دهد .
محاسبات کوانتومی :
زیرلایه‌های کیوبیت ابررسانا (مثلاً Nb روی SiC) را صیقل می‌دهد.