Карбид кремния (SiC) — полупроводниковый материал третьего-поколения — обладает уникальными свойствами. SiC обладает широкой запрещенной зоной, высокой теплопроводностью, высокой скоростью дрейфа насыщенных электронов, высокой радиационной стойкостью и превосходной термической и химической стабильностью. Эти характеристики дают ему уникальные преимущества применения в высоко-температурных, высоко-частотных и мощных-электронных устройствах и радиочастотных устройствах, что делает его перспективным для использования на железнодорожном транспорте, в транспортных средствах на новых источниках энергии, в энергетических сетях высокого-напряжения, связи 5G, в аэрокосмической и оборонной военной сфере.
Качество поверхности пластин SiC, используемых в качестве материалов для устройств и подложек, чрезвычайно важно. После резки слитков SiC на поверхности полученных пластин остаются следы от пил и слои механических повреждений, которые увеличивают скорость разрушения пластин и производственные затраты, серьезно повреждают кристаллическую решетку пластины и влияют на производительность устройств SiC. Поврежденные слои, примеси и микро-дефекты на поверхности подложки могут привести к высокой плотности дислокаций и искажениям решетки в эпитаксиально выращенных тонких пленках, что предъявляет строгие требования к эпитаксиальной технологии для достижения полной ультра-гладкой поверхности. Подложки SiC с отличными характеристиками представляют большие трудности при подготовке подложек из-за их высокой твердости, чрезвычайной износостойкости, хрупкости и склонности к растрескиванию. Поскольку требования отрасли к качеству поверхности пластин продолжают расти, специальное оборудование для утонения и высокоэффективные технологии шлифования стали ключом к обработке пластин SiC.
Современные основные технологии выравнивания поверхностей пластин SiC включают утонение шлифовальных кругов, механическую притирку, механическую полировку, химико-механическую полировку (ХМП) и химическую полировку. Среди них основным этапом является утончение шлифовального круга. Он использует мелкозернистые алмазные шлифовальные круги для прецизионного-шлифования пластин SiC, эффективно удаляя поврежденный слой подложки, снимая остаточное напряжение, значительно улучшая качество поверхности пластины, а также оптимизируя эффективность рассеивания тепла чипом и характеристики низкой-мощности. Это обязательный ключевой этап в производстве пластин SiC.
Алмаз, известный своей высокой твердостью, хорошей теплопроводностью и химической стабильностью, широко используется при резке и шлифовке полупроводниковых материалов. В процессах утонения пластин, чтобы получить поверхность пластины с низким-повреждением, ультра{2}}плоской, бездефектной-поверхностью пластины, для изготовления шлифовальных кругов для утонения пластин обычно используются алмазные порошки микро- и нано-размеров. В настоящее время в промышленности для изготовления утончающих шлифовальных кругов в основном используются монокристаллические алмазные порошки. Однако у этих кругов есть такие проблемы, как одиночные режущие кромки, недостаточная общая острота, короткий срок службы, низкая эффективность обработки и низкая точность при утонении пластин. Поэтому оптимизация и модификация алмазных абразивов стала основным направлением исследований, направленным на улучшение остроты шлифовальных кругов, продление срока службы и улучшение результатов обработки.
Утончение пластин играет важную роль в производстве полупроводниковых чипов. С одной стороны, утончение уменьшает общую толщину стружки, улучшая рассеивание тепла и интеграцию; с другой стороны, он уменьшает толщину поверхностного слоя повреждения и шероховатость поверхности, снимает внутренние напряжения, накопленные внутри пластины от предыдущих процессов, и минимизирует степень сколов отдельных чипов при нарезке кубиками. Утончение пластин обычно выполняется с использованием вращательного шлифования пластин. В прошлом высокотехнологичное отечественное утонение пластин SiC в значительной степени зависело от импортного сверхточного оборудования и алмазных шлифовальных кругов из Японии, которые предлагали такие преимущества, как высокая эффективность шлифования, длительный срок службы, высокая точность обработки и низкий процент поломок. Отечественное оборудование и шлифовальные круги с трудом удовлетворяли потребности высокотехнологичных процессов. В условиях быстрого развития китайской полупроводниковой промышленности третьего-поколения многие отечественные компании начали независимые исследования и разработки утончающих станков и шлифовальных кругов, добившись значительных прорывов в таких ключевых показателях, как срок службы шлифовальных кругов, качество обработки пластин и эффективность, тем самым ускорив темпы импортозамещения.