綠碳化硅是以石油焦和優(yōu)質(zhì)硅石為主要原料,添加食鹽作為添加劑,通過電阻爐高溫冶煉而成,經(jīng)冶煉成的結(jié)晶體純度高,硬度大,其硬度介于剛玉和金剛石之間,機(jī)械強(qiáng)度高于剛玉。
綠碳化硅,代號(hào)GC,適用于加工硬質(zhì)合金,玻璃,陶瓷和非金屬材料外,還用于半導(dǎo)體材料,高溫硅碳棒發(fā)熱體,遠(yuǎn)紅外源基材等。
綠碳化硅(SiC)是一種高硬度的合成材料,因其獨(dú)特的物理和化學(xué)性質(zhì),在芯片拋光領(lǐng)域(尤其是半導(dǎo)體制造)中具有重要應(yīng)用。
綠碳化硅的基本特性:
高硬度(莫氏硬度9.2-9.5):僅次于金剛石和立方氮化硼,適合高效去除材料。
化學(xué)穩(wěn)定性:耐高溫、耐酸堿腐蝕,適用于復(fù)雜化學(xué)環(huán)境。
可控的粒度分布:可加工成微米或納米級(jí)粉末,適應(yīng)不同拋光需求。
化學(xué)成分 |
SiC |
99.05% |
SiO2 |
0.20% |
F,Si |
0.03% |
Fe2O3 |
0.10% |
F.C |
0.04% |
物理指標(biāo) |
莫氏硬度 |
9.5 |
熔點(diǎn) |
2600 ℃ |
最高使用溫度 |
1900℃ |
比重 |
3.2g/cm3 |
堆密 |
1.2-1.6 g/cm3 |
顏色 |
綠色 |
晶體形狀 |
六方晶型 |
型號(hào): |
號(hào)砂(粒度砂):4# 5# 6# 8# 10# 12# 14# 16# 20# 22# 24# 30# 36# 40# 46# 54# 60# 70# 80# 10# 12# 14# 16# 20# 22# 24# 30# 36# 40# 46# 54# 60# 70# 80# 90# 100# 120# 150# 180# 220#
微粉:
日標(biāo)(JIS):240# 280# 320# 360# 400# 500# 600# 700# 800# 1000# 1200# 1500# 2000# 2500# 3000# 4000# 6000# 8000# 10000#
FEPA(歐標(biāo)): F230 F240 F320 F360 F400 F500 F600 F800 F1000 F1200 F1500 F2000
W標(biāo):W63 W50 W40 W28 W20 W14 W7 W5 W3.5 W2.5 W1 |
在芯片拋光中的具體應(yīng)用場景
(1)硅晶圓的粗拋
- 粗拋需求:硅片切割后需去除表面損傷層(如線鋸切割產(chǎn)生的微裂紋)。
- 綠碳化硅的優(yōu)勢:高硬度可快速磨削硅表面,提高效率,降低成本。
- 工藝參數(shù):通常采用粒徑較大的綠碳化硅磨料(如5-20μm),結(jié)合堿性或酸性拋光液。
(2)第三代半導(dǎo)體材料(碳化硅晶圓)的拋光
- 背景:碳化硅(SiC)作為寬禁帶半導(dǎo)體材料,用于高功率、高溫器件(如電動(dòng)汽車、5G基站)。
- 匹配性優(yōu)勢:綠碳化硅與碳化硅晶圓硬度接近,可避免“軟磨硬”導(dǎo)致的效率低下問題。
(3)其他半導(dǎo)體材料的輔助拋光
砷化鎵(GaN)、藍(lán)寶石襯底:綠碳化硅用于初步拋光,但需注意避免材料過脆導(dǎo)致的表面缺陷。
4. 關(guān)鍵技術(shù)挑戰(zhàn)
- 表面粗糙度控制:綠碳化硅顆粒的尖銳棱角可能導(dǎo)致劃痕,需優(yōu)化粒徑分布及拋光液配方(如添加表面活性劑)。
- 純度要求:半導(dǎo)體級(jí)拋光需避免金屬離子污染(如Fe、Na),需高純度綠碳化硅(99.99%以上)。
5. 未來發(fā)展趨勢
- 納米級(jí)綠碳化硅漿料:通過納米顆粒細(xì)化技術(shù),提升拋光表面質(zhì)量,擴(kuò)展至精拋領(lǐng)域。
- 復(fù)合拋光材料:與氧化鈰或金剛石混合,兼顧效率與精度。
- 綠色制造:開發(fā)可回收拋光液體系,減少廢料對(duì)環(huán)境的影響。
綠碳化硅憑借其高硬度和化學(xué)穩(wěn)定性,在芯片拋光中主要應(yīng)用于粗拋和碳化硅晶圓拋光,尤其適合第三代半導(dǎo)體制造。然而,在高端硅芯片的精拋環(huán)節(jié)(如7nm以下制程),仍需依賴氧化鈰或膠體二氧化硅等更精細(xì)的材料。未來隨著納米技術(shù)和復(fù)合材料的進(jìn)步,綠碳化硅的應(yīng)用范圍有望進(jìn)一步擴(kuò)展。