کاربید سیلیکون سبز (SiC) یک ماده ساینده با خلوص بالا است که به دلیل سختی استثنایی (9.2-9.5 موهس)، پایداری حرارتی و بی‌اثری شیمیایی، به طور گسترده در صیقل‌دهی زیرلایه‌های نیمه‌هادی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در اینجا به تفصیل به نقش آن در صیقل‌دهی زیرلایه‌های نیمه‌هادی می‌پردازیم:
۱. خواص کلیدی SiC سبز برای پرداخت
سختی بالا : برای سنگ‌زنی/پولیش دقیق مواد سخت مانند سیلیکون (Si)، گالیوم آرسنید (GaAs) و یاقوت کبود مؤثر است.
دانه‌های تیز ساینده : حذف مؤثر مواد را فراهم می‌کند و در عین حال آسیب زیرسطحی را به حداقل می‌رساند.
پایداری حرارتی : عملکرد خود را در دماهای بالا که در طول پولیش ایجاد می‌شوند، حفظ می‌کند.
بی‌اثری شیمیایی : در برابر واکنش با خنک‌کننده‌ها یا زیرلایه‌ها مقاومت می‌کند و فرآیندی تمیز را تضمین می‌کند.
۲. کاربردها در پرداخت‌کاری زیرلایه‌های نیمه‌هادی
پرداخت سطحی و زبر : در مراحل اولیه برای دستیابی به صافی و رفع عیوب سطحی استفاده می‌شود.
پرداخت ظریف : همراه با دوغاب الماس یا سیلیس کلوئیدی برای پرداخت‌های فوق‌العاده صاف (Ra < 1 نانومتر).
سنگ‌زنی لبه : لبه‌های ویفر را شکل می‌دهد تا از لب‌پریدگی در حین جابجایی جلوگیری شود.
۳. مزایا نسبت به سایر مواد ساینده
مقرون به صرفه : ارزان‌تر از الماس اما سخت‌تر از آلومینا یا کاربید بور.
شدت کنترل‌شده : در مقایسه با الماس، احتمال ایجاد خراش‌های عمیق کمتر است و آن را برای مراحل پولیش متوسط مناسب می‌کند.
۴. ملاحظات فرآیند پولیش
اندازه دانه بندی :
بلغور درشت (#600–#1200) برای حذف اولیه مواد.
بلغورهای ریز (#۲۰۰۰–#۴۰۰۰) برای صاف کردن نهایی.
فرمولاسیون دوغابی : اغلب در آب یا مایعات مبتنی بر گلیکول با تثبیت کننده های pH معلق است.
تجهیزات : مورد استفاده در دستگاه‌های پولیش چرخشی، CMP (سطح‌بندی شیمیایی-مکانیکی) یا دستگاه‌های پولیش دو طرفه.
۵. چالش‌ها و کاهش خطرات
خراش‌های سطحی : در صورت عدم تطابق اندازه دانه‌ها می‌تواند رخ دهد؛ با پولیش چند مرحله‌ای با ساینده‌های ریزتر، این مشکل کاهش می‌یابد.
آلودگی : برای جلوگیری از ایجاد ناخالصی، استفاده از SiC سبز با خلوص بالا (99.9٪+) ضروری است.
۶. مقایسه با جایگزین‌ها
الماس : سخت‌تر اما گران‌تر؛ برای صیقل نهایی استفاده می‌شود.
آلومینا (Al₂O₃) : نرم‌تر، ارزان‌تر، اما برای زیرلایه‌های سخت کارایی کمتری دارد.
کاربید بور (B₄C) : سخت‌تر از SiC اما گران‌تر و شکننده‌تر است.
۷. روندهای صنعت
تقاضا برای ویفرهای بزرگتر : استحکام SiC برای پردازش ویفرهای با قطر بیش از 300 میلی‌متر بسیار مهم است.
تولید سبز : بازیافت دوغاب‌های SiC برای کاهش ضایعات.
نتیجه‌گیری
کاربید سیلیکون سبز یک ساینده همه کاره برای صیقل دادن زیرلایه نیمه هادی است که هزینه، سختی و قابلیت کنترل را متعادل می‌کند. در حالی که الماس در صیقل دادن نهایی غالب است، SiC برای مراحل میانی، به ویژه برای نیمه هادی‌های مرکب (به عنوان مثال، SiC، GaN) و ویفرهای سیلیکونی سنتی، ضروری است.