탄화규소 기판의 가공은 어렵지만, 전자 부품에 단결정 탄화규소를 적용하는 것이 미래 개발 방향이 되도록 탄화규소 장치가 대규모 응용 및 홍보가 되도록 하기 위해, 탄화규소 가공이 어려운 문제를 해결할 수 있는 방법을 찾는 것이 필요하다.
현재 SiC 재료 가공 기술은 주로 방향 절단, 칩 거친 연삭, 미세 연삭, 기계 연마 및 화학 기계 연마(미세 연마) 공정을 가지고 있습니다. 그 중 화학기계적 연마는 최종공정으로, 그 공정방법의 선택, 공정경로 배치, 공정변수의 최적화는 연마효율과 가공비용에 직접적인 영향을 미친다.
그러나 SiC 재료의 높은 경도와 화학적 안정성으로 인해 기존 CMP 연마 공정에서는 재료 제거율이 낮습니다. 이에 업계에서는 플라즈마 보조, 촉매 보조, 자외선 보조, 전기장 보조 등 평탄화 초정밀 가공 기술을 뒷받침하는 보조 효율 기술을 다음과 같이 연구하기 시작했다.
01 플라즈마를 이용한 기술
YAMAMURA Kazuy et al. 연마 마찰과 마모에 의해 재료를 제거하면서 플라즈마를 통해 표면 재료를 더 부드러운 산화물 층으로 산화시키는 보조 화학 기계적 연마인 플라즈마 보조 연마(PAP) 공정을 처음 제안했습니다.
기본 원리는 RF 생성기 반응 가스(예: 수증기, O 등)를 통해 자유 그룹(예: OH 자유 그룹, O 자유 라디칼)을 포함하는 플라즈마를 생성하고 자유 그룹의 강력한 산화 용량을 생성하는 것입니다. SiC 재료 산화 변형의 표면. 부드러운 산화물 층을 얻은 다음 부드러운 연마재(예: CeO2, Al2O3 등)로 연마하여 산화물 층을 제거하여 SiC 재료의 표면이 원자 수준의 매끄러운 표면에 도달하도록 합니다. 그러나 PAP 공정 테스트 장비의 높은 가격과 가공 비용으로 인해 SiC 칩을 가공하는 PAP 공정의 홍보에도 제한이 있다.
02 촉매보조공정
산업 현장에서는 SiC 결정 재료의 고효율 초정밀 가공 기술을 탐구하기 위해 연구자들은 촉매 보조 화학 기계 연마용 시약을 사용합니다. 재료 제거의 기본 메커니즘은 시약의 촉매 작용으로 SiC 표면에 연질 산화물 층이 형성되고, 연마재의 기계적 제거에 의해 산화물 층이 제거된다는 것입니다. 고품질 표면을 위해. 문헌에서는 Fe3O4 촉매와 H2O2 산화제가 다이아몬드 W0.5를 연마재로 사용하여 화학 기계적 연마 기술 향상을 돕기 위해 사용되었습니다. 최적화 후 연마속도 12.0 mg/h에서 표면거칠기 Ra=2.0 ~ 2.5 nm를 얻었다.
03 UV 보조 기술
SiC 표면 평탄화 처리 기술을 향상시키기 위해. 일부 연구자들은 화학-기계적 연마 공정에서 촉매 작용을 돕기 위해 자외선을 사용했습니다. UV 광촉매 반응은 강한 산화 반응 중 하나입니다. 그 기본원리는 자외선의 작용으로 광촉매와 전자포획체의 광촉매 반응에 의해 활성자유라디칼(·OH)을 생성하는 것이다.
OH 유리기의 강한 산화로 인해. SiC 표면층에서 산화 반응이 일어나 더 부드러운 SiO2 산화물 층(MOE 경도는 7)을 생성하고, 연화된 SiO2 산화물 층은 연마 연마로 제거하기가 더 쉽습니다. 반면, 산화막과 웨이퍼 표면 사이의 결합력은 SiC 웨이퍼의 내부 결합력보다 낮아 연마 공정에서 연마재의 절삭력을 감소시켜 웨이퍼에 남는 스크래치 깊이를 감소시킨다. Wafer 표면을 개선하여 표면처리 품질을 향상시킵니다.
04 전계보조기술
SiC 소재의 제거율을 향상시키기 위해 일부 연구자들은 전기화학기계연마(ECMP) 기술을 제안해 왔다. 기본 원리는 전통적인 화학 기계 연마 처리에서 연마액에 직류 전기장을 적용함으로써 전기 화학적 산화 하에서 SiC 연마 표면에 산화층이 형성되고 산화층의 경도가 크게 감소한다는 것입니다. 연화된 산화물층을 제거하기 위해 연마재를 사용하여 효율적인 초정밀 가공을 실현합니다. 그러나 양극 전류가 약하면 가공 표면 품질이 좋아지지만 재료 제거율은 크게 변하지 않습니다. 양극 전류가 강하면 물질 제거율이 크게 증가합니다. 그러나 양극 전류가 너무 강하면 표면 정확도와 다공성이 낮아집니다.
간단히 말해서, 화학적 기계적 연마는 여전히 SiC 재료를 평탄화하는 가장 잠재적인 초정밀 가공 방법이지만, 고품질 SiC 웨이퍼를 보다 효율적으로 얻기 위해서는 위에서 언급한 보조 공정이 잠재적인 옵션입니다. 그러나 관련 연구가 부족하여 SiC 재료에 미치는 영향은 여전히 예측성이 부족합니다. 따라서, 관련 보조공정이 화학기계적 연마기술에 미치는 영향을 심층적으로 연구하고, 나아가 정량적, 질적 연구수단을 통해 화학기계적 연마 보조효율 향상 기술의 처리 메커니즘을 밝힐 수 있다면 이를 실현하는데 큰 의의가 있을 것이다. SiC 소재의 산업화 응용 및 홍보
