Während grünes Siliziumkarbid-Mikropulver (SiC) ein gängiges Schleifmittel zum Schleifen harter Materialien wie Keramik (z. B. AlN, Saphir) ist, wird es normalerweise nicht zum Polieren von Wafern verwendet , insbesondere nicht für Halbleiterwafer (Si, GaAs, SiC usw.).
1. Warum grünes SiC für die Waferpolitur ungeeignet ist
Oberflächenschäden :
SiC-Mikropulver (selbst feine Körnungen wie Nr. 2000+) ist härter als die meisten Wafer (Mohs 9,2 vs. Si ~7, GaAs ~4,5), was tiefe Risse und Kratzer unter der Oberfläche verursacht.Kontaminationsrisiko :
SiC-Partikel können sich in weichere Wafer (z. B. Silizium) einbetten oder mit Oberflächen reagieren, wodurch die elektrischen Eigenschaften beeinträchtigt werden.Mangelnde Präzision im Nanobereich :
Selbst SiC im Submikrometerbereich weist nicht die für eine Planarisierung auf atomarer Ebene erforderliche Gleichmäßigkeit auf (Ra < 0,5 nm ist für fortgeschrittene Knoten erforderlich).
2. Bevorzugte Schleifmittel für die Waferpolitur
A. Silizium- (Si) und Germanium- (Ge) Wafer
Endpolitur :
Kolloidale Kieselsäure (SiO₂) : Macht die Oberfläche chemisch weicher und sorgt für fehlerfreie Oberflächen (Ra ~0,1 nm).
Ceroxid (CeO₂) : Wird beim chemisch-mechanischen Polieren (CMP) für hohe Materialabtragsraten (MRR) verwendet.
Grob-/Zwischenpolieren :
Aluminiumoxid (Al₂O₃) : Weniger aggressiv als SiC, wird zum Vorpolieren verwendet.
B. Siliziumkarbid (SiC)-Wafer
Diamant-Mikropulver :
Das einzige Schleifmittel, das härter als SiC (Mohs 10) ist und in Schlämmen zum Schleifen/Läppen verwendet wird (z. B. Körnungen von 1–10 μm).Diamant + CMP :
Kombiniert mechanische Entfernung (Diamant) mit chemischer Oxidation (z. B. H₂O₂-basierte Schlämme).
C. Galliumarsenid (GaAs) und andere III-V-Wafer
Kolloidale Kieselsäure/Ceria :
Polieren bei niedrigem Druck, um Kristallschäden zu vermeiden.Brom-Methanol-Lösungen :
Nach dem mechanischen Polieren chemisch ätzen.
3. Wann grünes SiC für Wafer verwendet werden könnte
Sehr frühe Phasen (z. B. Waferformung/Kantenschleifen):
Grobes SiC (Nr. 400–800) für schnellen Materialabtrag, aber so schnell wie möglich auf weichere Schleifmittel umgestellt.Saphir (Al₂O₃)-Substrate :
SiC kann zum Läppen verwendet werden, für die abschließende Politur ist jedoch Diamant oder Siliciumdioxid erforderlich.
4. Wichtige Parameter für die Waferpolitur
Schleifmittelgröße :
Für die Endpolitur werden 10–100 nm große Partikel verwendet (z. B. kolloidale Kieselsäure).pH-Wert und Chemie :
CMP-Schlämme sind pH-kontrolliert (z. B. alkalisch für Si, sauer für Metalle).Druck/Geschwindigkeit :
Niedriger Druck (<5 psi), um Schäden unter der Oberfläche zu minimieren.
5. Alternativen zu SiC für kostensensitive Anwendungen
Aluminiumoxid-Aufschlämmungen (Al₂O₃) :
Billiger als Diamant, aber weniger aggressiv als SiC.Hybridverfahren :
SiC zum Grobschleifen → Aluminiumoxid zum Vorpolieren → Silica/Ceria zum Endpolieren.