第 3 世代の半導体材料として、炭化ケイ素 (SiC) は独特の特性を持っています。- SiC は、広いバンドギャップ、高い熱伝導率、高い飽和電子ドリフト速度、強い放射線耐性、優れた熱的および化学的安定性を備えています。これらの特性により、高温、高周波、高出力のパワー電子機器や RF 機器において独自の応用上の利点がもたらされ、鉄道輸送、新エネルギー車両、高電圧送電網、5G 通信、航空宇宙、防衛軍事分野での使用が期待されています。-
デバイスおよび基板材料として使用される SiC ウェーハの表面品質は非常に重要です。 SiC インゴットを切断した後、得られたウェーハの表面にはソーマークと機械的損傷層があり、これによりウェーハの破損率と製造コストが増加し、ウェーハの結晶格子に重大な損傷を与え、SiC デバイスの性能に影響を与えます。基板表面のダメージ層、不純物、微小欠陥は、エピタキシャル成長した薄膜の高い転位密度と格子歪みを引き起こす可能性があり、完全な超平滑表面を達成するためのエピタキシャル技術に対して厳しい要求が課せられます。-優れた性能を持つ SiC 基板は、その高硬度、極度の耐摩耗性、脆性、および亀裂の傾向により、基板の準備において大きな課題を抱えています。ウェーハ表面品質に対する業界の要求が高まり続ける中、専用の薄化装置と高効率研削技術が SiC ウェーハ処理の鍵となっています。{6}}
SiCウェハ表面を平坦化する現在の主流技術には、砥石シンニング、メカニカルラッピング、メカニカルポリシング、CMP(Chemical Mechanical Polishing)、ケミカルポリシングなどがあります。中でも砥石のシンニング加工は核となる工程です。細かい-粒度のダイヤモンド砥石車を使用して SiC ウェーハを精密に研削し、-基板の損傷層を効果的に除去し、残留応力を解放してウェーハの表面品質を大幅に改善し、チップの放熱効率と低電力特性を最適化します。-これは、SiC ウェーハ製造において不可欠な重要なステップです。
ダイヤモンドは、高い硬度、優れた熱伝導性、化学的安定性で知られており、半導体材料の切断や研削に広く使用されています。ウェーハ薄化プロセスでは、低ダメージ、超平坦、欠陥のないウェーハ表面を得るために、通常、マイクロ-からナノ-サイズのダイヤモンド粉末を使用してウェーハ薄化研削砥石が製造されます。現在、業界では主に単結晶ダイヤモンド粉末を使用して薄肉砥石を製造しています。しかし、これらのホイールには片刃、全体の切れ味不足、寿命の短さ、加工効率の低さ、ウェーハ薄化時の精度不良などの問題がありました。したがって、ダイヤモンド砥粒の最適化と修正は、砥石の切れ味を改善し、耐用年数を延ばし、加工結果を向上させるための中心的な研究方向となっています。
ウェーハの薄化は、半導体チップの製造において重要な役割を果たします。一方で、薄型化によりチップ全体の厚さが減少し、放熱と集積化が促進されます。一方で、表面ダメージ層の厚さと表面粗さを低減し、前工程でウェーハ内部に蓄積された内部応力を緩和し、ダイシング時の個々のチップの欠けの程度を最小限に抑えます。ウェーハの薄化は、一般にウェーハ回転研削を使用して行われます。これまで、ハイエンドの国産 SiC ウェーハの薄化は、高い研削効率、長寿命、高い加工精度、低い破損率などの利点を備えた、日本から輸入された超精密機器やダイヤモンド砥石に大きく依存していました。-国内の設備と研削砥石は、ハイエンドプロセスのニーズを満たすのに苦労していました。{6}}中国の第 3 世代半導体産業の急速な発展に伴い、多くの国内企業がシンニングマシンと研削砥石の独自の研究開発を開始し、研削砥石の耐用年数、ウェーハ処理の品質、効率などの重要な指標で大幅な進歩を達成し、それによって輸入代替のペースが加速しています。{8}