مدونة

مع الاستخدام الواسع النطاق لكربيد السيليكون (SiC) في أجهزة أشباه الموصلات، أصبحت متطلبات جودة ركائز كربيد السيليكون أكثر صرامة. تتمتع أجهزة SiC بلوائح صارمة بشأن تغيير سمك السطح، وخشونة السطح (Ra)، وتلف الآلات، والضغط المتبقي لفيلم البطانة. ومع ذلك، فإن ركيزة SiC بعد القطع والتجريد غالبًا ما تواجه مشاكل مثل الطبقة التالفة، وخشونة السطح العالية وضعف التسطيح. يجب حل هذه المشاكل عن طريق عملية تسطيح فعالة للحصول على لوح مصقول عالي الجودة لعملية النفوق اللاحقة. ستركز هذه المقالة على تقنية الطحن والطحن في عملية تسطيح الركيزة المصنوعة من كربيد السيليكون، ومقارنة مزاياها وعيوبها وتحليلها.

1. الوضع الحالي ومحدودية عملية الطحن

تحظى عملية الطحن بحصة كبيرة من السوق، بما في ذلك مرحلتين من الطحن الخشن والطحن الناعم، وتتطلب تلميع ميكانيكي أحادي الجانب (DMP) قبل التلميع الميكانيكي الكيميائي (CMP). ميزتها هي أن التكلفة منخفضة نسبيًا، ولكن هناك عيوب مثل العمليات المرهقة، وانخفاض مستوى الأتمتة، وارتفاع مخاطر التجزئة، وانخفاض المرونة وتأثير معين على البيئة.

2. مزايا وقابلية التكيف لعملية الطحن

توفر عملية الطحن، كبديل لعملية الطحن، معدلات أعلى لإزالة المواد وتحكمًا أفضل في سماكة الرقاقة واستواءها. إنها تستخدم مواد كاشطة وتقنيات طحن مختلفة، مثل عجلات طحن الماس، لتحقيق معالجة سطحية أكثر دقة وأكثر تجانسًا. تعتبر عملية الطحن ممتازة من حيث الأتمتة والمرونة، ومناسبة لمعالجة شريحة واحدة، ويمكن أن تتكيف بشكل أفضل مع احتياجات المعالجة للرقائق كبيرة الحجم.

مخطط عملية تسطيح الركيزة SiC

تتضمن عملية الطحن عادة مرحلتين من الطحن الخشن والطحن الناعم، وتتم إزالة الطبقة التالفة من سطح الركيزة تدريجيًا بواسطة أحجام جزيئات مختلفة من المادة الكاشطة لتحسين نعومة السطح. ومع ذلك، فإن العملية لديها العديد من المشاكل. أولا وقبل كل شيء، العملية أكثر تعقيدا، من الطحن الخشن إلى الطحن الناعم إلى DMP وCMP، وتتطلب خطوات متعددة، مما يزيد من وقت المعالجة والتكلفة. ثانيا، مستوى الأتمتة ليس مرتفعا، مما يؤدي إلى انخفاض كفاءة الإنتاج. بالنسبة للرقائق الكبيرة، هناك خطر كبير للتجزئة بسبب الإجهاد الميكانيكي أثناء المعالجة. بالإضافة إلى ذلك، فإن مرونة عملية الطحن منخفضة، مما لا يفضي إلى معالجة شريحة واحدة، كما أن استخدام سائل الطحن له تأثير معين على البيئة.

تستخدم عملية الطحن مواد كاشطة عالية الكفاءة مثل العجلات الماسية لتحقيق التسطيح السريع لركائز SiC بمعدلات أعلى لإزالة المواد. بالمقارنة مع عملية الطحن، تتميز عملية الطحن بالمزايا التالية: أولا، درجة عالية من الأتمتة، يمكن أن تحسن بشكل كبير من كفاءة الإنتاج؛ والثاني هو المرونة الجيدة، ومناسبة لمعالجة قطعة واحدة، ويمكن تخصيصها وفقا للاحتياجات المختلفة؛ ثالثًا، يمكنها التكيف بشكل أفضل مع احتياجات المعالجة للرقائق كبيرة الحجم وتقليل مخاطر التجزئة. بالإضافة إلى ذلك، تتيح عملية الطحن تشطيب سطحي أكثر دقة وأكثر اتساقًا، مما يوفر ركيزة أفضل لعمليات CMP اللاحقة.

باختصار، تقنيات الطحن والطحن في عملية تسطيح الركيزة SiC لها مزاياها وعيوبها. على الرغم من أن تكلفة عملية الطحن منخفضة، إلا أن العملية مرهقة، ومستوى الأتمتة ليس مرتفعًا، وخطر التجزئة مرتفع والمرونة منخفضة، مما يحد من مواصلة تطويرها. في المقابل، تُظهر عملية الطحن مزايا واضحة من حيث الأتمتة والمرونة ومعدل إزالة المواد وجودة المعالجة السطحية، وهي أكثر ملاءمة لمتطلبات الجودة العالية لركائز SiC في صناعة أشباه الموصلات الحديثة. لذلك، مع التقدم المستمر لتكنولوجيا أشباه الموصلات، من المتوقع أن تصبح عملية الطحن هي التكنولوجيا السائدة لتسطيح الركيزة SiC. في المستقبل، يجب تحسين معلمات عملية الطحن بشكل أكبر لتحسين كفاءة المعالجة وجودتها لتلبية متطلبات الركيزة الصارمة بشكل متزايد لأجهزة SiC.