مع التقدم المستمر في تكنولوجيا أشباه الموصلات، أظهر كربيد السيليكون (SiC)، باعتباره مادة عالية الأداء، إمكانات تطبيقية كبيرة في مجال أجهزة الطاقة الإلكترونية. ومع ذلك، في عملية تحضير ركيزة كربيد السيليكون، يعد التحكم في جودة السطح أمرًا بالغ الأهمية بشكل خاص، خاصة بعد التخفيف والطحن والتلميع وغيرها من العمليات للحصول على سطح فائق النعومة. من بينها، يعتبر التلميع الميكانيكي الكيميائي (CMP)، كأحد الخطوات الرئيسية، ذا أهمية كبيرة لإزالة الطبقة التالفة التي خلفتها العملية السابقة وتحقيق تسوية عالية للسطح. ومع ذلك، تواجه عملية CMP التقليدية مشكلة انخفاض معدل إزالة المواد (MRR)، مما يؤثر بشكل مباشر على كفاءة الإنتاج والتكلفة. لذلك، أصبح استكشاف تقنيات جديدة لتحسين كفاءة CMP لركيزة SiC هو محور البحث الحالي.

1. المبادئ والتحديات الأساسية لركيزة SiC CMP

عادة ما يكون عمق الضرر السطحي للركيزة الرقيقة أو الأرضية من SiC 2-5μm ويتطلب مزيدًا من المعالجة بواسطة CMP.

تعتمد تقنية CMP على المبدأ المركب "الكيميائي + الميكانيكي"، من خلال الجمع بين تكوين طبقة الأكسيد والإزالة الميكانيكية، لتحقيق تنعيم السطح.

2. يعد انخفاض MRR هو المشكلة الرئيسية لـ CMP لركيزة SiC، وكفاءة CMP لـ SiC أقل بكثير من كفاءة ركيزة السيليكون.

تأثير انخفاض معدل العائد على كفاءة الإنتاج والتكلفة:

يؤدي انخفاض MRR إلى استهلاك خطوات CMP لركيزة SiC لفترة أطول، مما يزيد من وقت المعالجة والتكلفة.

حتى لو كانت طريقة CMP الحالية قادرة على إنتاج ركيزة 4H-SiC مؤهلة، فإن الكفاءة المنخفضة لا تزال تمثل عنق الزجاجة الذي يقيد تطبيقها على نطاق واسع.

عملية تلميع CMP

3. التقدم التقني لتحسين كفاءة CMP:

لمواجهة تحدي MRR المنخفض، طورت الصناعة تقنية تلميع الدفعات على الوجهين.

لقد أدت هذه التقنيات المتقدمة إلى تقليل ساعات عمل CMP بشكل كبير، مثل وقت تلميع CMP لدفعة واحدة مكونة من 10 ركائز من 3-5 ساعات إلى ساعة واحدة.

لا تعمل تقنية التلميع على الوجهين على تحسين الكفاءة فحسب، بل تساعد أيضًا في الحفاظ على الاتساق والتسطيح على جانبي الركيزة.

باختصار، يعد تحسين كفاءة التلميع الكيميائي والميكانيكي لركيزة كربيد السيليكون هو المفتاح لتعزيز تطبيقه على نطاق واسع. من خلال تطوير التقنيات المتقدمة مثل التلميع على الوجهين والتلميع الدفعي، يتم حل مشكلة انخفاض معدل إزالة المواد في عملية CMP التقليدية بشكل فعال، ويتم تقصير وقت المعالجة بشكل كبير، وتقليل تكلفة الإنتاج. في المستقبل، مع التحسين المستمر لمتطلبات الأداء لمواد SiC والابتكار المستمر لتكنولوجيا التلميع، لدينا سبب للاعتقاد بأن إعداد ركائز SiC سيكون أكثر كفاءة واقتصادية، مما يضع أساسًا متينًا لمزيد من التطوير أجهزة الطاقة الإلكترونية. ولذلك، فإن الاستكشاف المستمر وتحسين عملية CMP سيكون وسيلة مهمة لتعزيز التطبيق الواسع لمواد SiC في مجال أشباه الموصلات.