SiC ウェーハ製造プロセスの簡単な紹介

最先端の半導体産業に欠かせない基板材料として、炭化ケイ素ウェーハ優れた熱特性と電気特性を示し、高温、高周​​波、高出力、耐放射線性の集積電子デバイスにおける幅広い応用の可能性を誇ります。

SiC 基板の加工精度は最終的な半導体デバイスの性能に直接影響するため、半導体製造用途における SiC ウェーハの表面品質には非常に厳しい要件が課されます。本稿では、高品質炭化ケイ素ウェーハの製造プロセスについて簡単に説明します。

1. 原料の準備

高純度のシリコン粉末とカーボン粉末を特定の割合で混合し、2000℃を超える温度で反応させて炭化ケイ素粒子を合成します。そして、SiC結晶成長の要件を十分に満たした高品質の炭化ケイ素微粉末は、その後の粉砕や化学洗浄などの精製手順を経ます。

2. 結晶成長

高品質のSiC微粉末を高温炉内のるつぼに入れ、昇華温度まで加熱すると、Si、Si₂C、SiC₂などのガスに分解されます。軸方向の温度勾配の影響下で、これらのガスは上部炉ゾーンまで上向きに移動し、SiC 種結晶の周囲に堆積し、徐々に円筒形のインゴットに成長します。

3. インゴット加工＆ウェーハスライス

アズグロウン炭化ケイ素インゴットはX線単結晶配向装置により配向され、表面の平坦化と円筒研削を経て標準直径のブランクに加工されます。完成した標準 SiC ブランクは、マルチ ワイヤ スライス装置によって厚さ 1 mm 以下の薄いウェーハにスライスされます。

4. ウェーハのラッピングと研磨

スライスされたウェーハは、必要な平坦度と粗さを達成するためにさまざまな粒子サイズのダイヤモンド ラッピング スラリーを使用して研削され、機械研磨と化学機械研磨を組み合わせたプロセスを適用して、損傷のない超平滑な SiC ウェーハ表面が得られます。

5. ウェーハ検査

SiC ウェーハのさまざまなパラメータは、光学顕微鏡、X 線回折計、原子間力顕微鏡、非接触抵抗率試験機、表面平坦度試験機、総合的な表面欠陥試験機などの専門機器によってテストされます。検査項目には、マイクロパイプの密度、結晶品質、表面粗さ、抵抗率、反り、反り、厚さのばらつき、表面の傷などが含まれ、これに基づいてウェーハの品質グレードが分類されます。

6. ウェーハの洗浄

ポリッシュSiCウェーハ通常、化学洗浄剤と超純水を使用して洗浄し、不要な表面汚染物質と残留研磨スラリーを完全に除去した後、スピンドライヤーを使用して超高純度窒素雰囲気中で乾燥させます。洗浄および乾燥されたウェーハは、半導体グレードのクリーンルームでクリーンウェーハカセットにパッケージ化され、下流の清浄度基準を完全に満たします。