Bien que la micropoudre de carbure de silicium (SiC) verte soit un abrasif courant pour le meulage de matériaux durs comme la céramique (par exemple, AlN, saphir), elle n’est généralement pas utilisée pour le polissage des plaquettes , en particulier pour les plaquettes de semi-conducteurs (Si, GaAs, SiC, etc.).
1. Pourquoi le SiC vert ne convient pas au polissage des plaquettes
Dommages de surface :
la micropoudre de SiC (même les nuances fines comme #2000+) est plus dure que la plupart des plaquettes (Mohs 9,2 contre Si ~7, GaAs ~4,5), provoquant des fissures et des rayures profondes sous la surface.Risque de contamination :
les particules de SiC peuvent s’incruster dans des plaquettes plus molles (par exemple, le silicium) ou réagir avec les surfaces, dégradant ainsi les propriétés électriques.Manque de précision à l’échelle nanométrique :
même le SiC submicronique ne présente pas l’uniformité nécessaire à la planarisation au niveau atomique (Ra < 0,5 nm requis pour les nœuds avancés).
2. Abrasifs préférés pour le polissage des plaquettes
A. Plaquettes de silicium (Si) et de germanium (Ge)
Polissage final :
Silice colloïdale (SiO₂) : Adoucit chimiquement la surface pour des finitions sans défaut (Ra ~ 0,1 nm).
Cérine (CeO₂) : Utilisé dans le polissage mécano-chimique (CMP) pour des taux d’enlèvement de matière élevés (MRR).
Polissage grossier/intermédiaire :
Alumine (Al₂O₃) : Moins agressive que le SiC, utilisée pour le pré-polissage.
B. Plaquettes de carbure de silicium (SiC)
Micropoudre de diamant :
le seul abrasif plus dur que le SiC (Mohs 10), utilisé dans les boues pour le meulage/rodage (par exemple, grains de 1 à 10 μm).Diamant + CMP :
Combine l’élimination mécanique (diamant) avec l’oxydation chimique (par exemple, les boues à base de H₂O₂).
C. Arséniure de gallium (GaAs) et autres plaquettes III-V
Silice colloïdale/Cériane :
Polissage basse pression pour éviter d’endommager les cristaux.Solutions brome-méthanol :
gravure chimique après polissage mécanique.
3. Quand le SiC vert pourrait-il être utilisé pour les plaquettes ?
Premières étapes (par exemple, mise en forme des plaquettes/meulage des bords) :
SiC grossier (#400–#800) pour une élimination rapide du matériau, mais passage à des abrasifs plus doux dès que possible.Substrats en saphir (Al₂O₃) :
Le SiC peut être utilisé pour le rodage, mais le polissage final nécessite du diamant ou de la silice.
4. Paramètres clés pour le polissage des plaquettes
Taille abrasive :
Le polissage final utilise des particules de 10 à 100 nm (par exemple, de la silice colloïdale).pH et chimie :
les boues CMP sont à pH contrôlé (par exemple, alcalines pour le Si, acides pour les métaux).Pression/vitesse :
Basse pression (< 5 psi) pour minimiser les dommages souterrains.
5. Alternatives au SiC pour les applications sensibles aux coûts
Boues d’alumine (Al₂O₃) :
moins chères que le diamant mais moins agressives que le SiC.Procédés hybrides :
SiC pour le dégrossissage → Alumine pour le pré-polissage → Silice/Cériane pour le polissage final.