Le carbure de silicium (SiC) vert est un matériau abrasif de haute pureté largement utilisé pour le polissage des substrats semi-conducteurs en raison de sa dureté exceptionnelle (9,2–9,5 Mohs), de sa stabilité thermique et de son inertie chimique. Voici une description détaillée de son rôle dans le polissage des substrats semi-conducteurs :
1. Principales propriétés du SiC vert pour le polissage
Dureté élevée : efficace pour le meulage/polissage de précision de matériaux durs comme le silicium (Si), l’arséniure de gallium (GaAs) et le saphir.
Grains abrasifs tranchants : Permettent une élimination efficace des matériaux tout en minimisant les dommages au sous-sol.
Stabilité thermique : Maintient les performances aux températures élevées générées lors du polissage.
Inertie chimique : Résiste aux réactions avec les liquides de refroidissement ou les substrats, garantissant un traitement propre.
2. Applications au polissage des substrats semi-conducteurs
Rodage et polissage grossier : Utilisé dans les premières étapes pour obtenir la planéité et éliminer les défauts de surface.
Polissage fin : Associé à des boues de diamant ou de la silice colloïdale pour des finitions ultra-lisses (Ra < 1 nm).
Meulage des bords : façonne les bords des plaquettes pour éviter l’écaillage lors de la manipulation.
3. Avantages par rapport aux autres abrasifs
Rentable : moins cher que le diamant mais plus dur que l’alumine ou le carbure de bore.
Agressivité contrôlée : Moins susceptible de provoquer des rayures profondes par rapport au diamant, ce qui le rend adapté aux étapes de polissage intermédiaires.
4. Considérations relatives au processus de polissage
Taille du grain :
Grains grossiers (#600–#1200) pour l’élimination initiale du matériau.
Grains fins (#2000–#4000) pour le lissage final.
Formulations en suspension : souvent en suspension dans de l’eau ou des fluides à base de glycol avec des stabilisateurs de pH.
Equipement : Utilisé dans les polisseuses rotatives, CMP (Chemical Mechanical Planarization) ou machines de polissage double face.
5. Défis et atténuation
Rayures de surface : peuvent se produire si la taille du grain ne correspond pas ; atténuées par un polissage en plusieurs étapes avec des abrasifs progressivement plus fins.
Contamination : Le SiC vert de haute pureté (99,9 %+) est essentiel pour éviter l’introduction d’impuretés.
6. Comparaison avec les alternatives
Diamant : Plus dur mais plus cher ; utilisé pour le polissage final.
Alumine (Al₂O₃) : Plus tendre, moins chère, mais moins efficace pour les substrats durs.
Carbure de bore (B₄C) : Plus dur que le SiC mais plus cher et cassant.
7. Tendances de l’industrie
Demande de plaquettes plus grandes : la consistance du SiC est essentielle pour le traitement des plaquettes de 300 mm et plus.
Fabrication verte : recyclage des boues de SiC pour réduire les déchets.
Conclusion
Le carbure de silicium vert est un abrasif polyvalent pour le polissage des substrats semi-conducteurs, alliant coût, dureté et contrôlabilité. Si le diamant domine le polissage final, le SiC reste indispensable pour les étapes intermédiaires, notamment pour les semi-conducteurs composites (par exemple, SiC, GaN) et les plaquettes de silicium traditionnelles.