Grünes Siliziumkarbid (SiC)-Mikropulver spielt aufgrund seiner außergewöhnlichen Härte, Wärmeleitfähigkeit und chemischen Stabilität eine entscheidende Rolle in der Halbleiterindustrie , insbesondere in der Waferverarbeitung, der Leistungselektronik und im Advanced Packaging . Nachfolgend sind die wichtigsten Anwendungen und technologischen Vorteile aufgeführt:
1. Primäre Anwendungen in der Halbleiterfertigung
(1) Läppen und Polieren von Wafern
Silizium- (Si) und Siliziumkarbid- (SiC) Wafer :
Wird beim Grobläppen (W20-W10) verwendet, um Sägespuren zu entfernen und Ebenheit zu erreichen.
Endpolitur (W1,5–W0,5) für ultraglatte Oberflächen (Ra < 0,5 nm) bei der Herstellung epitaktischer SiC-Wafer.
Verbindungshalbleiter (GaAs, GaN) :
Unverzichtbar zum Polieren von GaN-auf-SiC-Substraten für Hochfrequenz-/HF-Geräte.
(2) Würfeln und Schneiden
Wafer-Dicing-Klingen :
Gemischt mit Harzbindungen zur Herstellung von Trennsägen für SiC- und GaN-Wafer (reduziert Absplitterungen).
Laser-Dicing-Assistent :
Wirkt als Schleifmittel bei laserinduzierter thermischer Rissbildung für saubere Kantenschnitte.
(3) Wärmemanagement
Wärmeleitmaterialien (TIMs) :
Wird Wärmeleitpasten/-pads hinzugefügt, um die Wärmeableitung in Hochleistungsgeräten (z. B. IGBTs, SiC-MOSFETs) zu verbessern.
Kühlkörperbeschichtungen :
Plasmagespritzte SiC-Beschichtungen verbessern die Leistung des Wärmeverteilers.
(4) CMP (Chemisch-Mechanische Planarisierung)
Güllezusatz :
Kombiniert mit Oxidationsmitteln (z. B. H₂O₂) zum Polieren von SiC- und Saphirsubstraten bei der LED/HEMT-Herstellung.
2. Warum grünes SiC? Hauptvorteile
| Eigentum | Vorteile bei Halbleiteranwendungen |
|---|---|
| Hohe Härte (9,2 Mohs) | Effektiv für die Bearbeitung ultraharter SiC/GaN-Wafer. |
| Hohe Wärmeleitfähigkeit (120 W/m·K) | Verbessert die Wärmeableitung in der Leistungselektronik. |
| Chemische Inertheit | Beständig gegen Reaktionen mit Säuren/Laugen beim Nassätzen. |
| Kontrollierte Reinheit (≥99,9 %) | Verhindert Metallverunreinigungen (Fe, Al < 50 ppm). |
| Kontrollierbare Partikelgröße (0,1–50 μm) | Anpassbar an Läppen (grob) und CMP (fein). |
3. Kritische Prozessparameter
Polieren :
Für SiC-Wafer: Kolloidale Kieselsäure + SiC-Aufschlämmung , pH 10–11, 30–60 U/min.
Würfeln :
Klingenzusammensetzung: 30–50 % SiC, Kunstharzbindung, Spindeldrehzahl 30.000 U/min.
Wärmeleitpasten :
Optimale Beladung: 15–25 % SiC-Mikropulver (3–5 μm) in Silikonmatrix.
4. Neue Anwendungen
SiC-Leistungsgeräte :
Wird zum Ausdünnen des Substrats für vertikale SiC-MOSFETs verwendet (verbessert die Ausbeute).
Fortschrittliche Verpackung :
Verbessert die Zuverlässigkeit des Fan-Out-Wafer-Level-Packaging (FOWLP) durch Reduzierung von Verformungen.
Quantencomputing :
Poliert supraleitende Qubit-Substrate (z. B. Nb auf SiC).