1. Роль экологически чистого карбида кремния
Зеленый карбид кремния тверже и более хрупкий, чем черный, что приводит к образованию более острых трещин. Это делает его идеальным материалом для удаления материала и придания формы кремнию перед окончательной прецизионной полировкой. Он используется в виде свободной абразивной суспензии (рыхлые зерна, смешанные с несущей жидкостью) в процессах притирки.
2. Типичные размеры зерна, используемые при обработке
В процессе используется постепенное измельчение абразивов до все более мелкой зернистости. На более крупных этапах используется зеленый карбид кремния (SiC):
-
Очень грубая притирка (начальное выравнивание): от F220 (~ 63 мкм) до F500 (~ 20 мкм) . Это удаляет следы от пилы и обеспечивает базовую плоскостность.
-
Промежуточная притирка: F800 (~ 12 мкм) до F1200 (~ 3 мкм) . Это дополнительно улучшает поверхность, удаляя повреждения, полученные на предыдущем этапе, и уменьшая глубину подповерхностных повреждений.
Важно: переход от «притирки» к «полировке» определяется удалением подповерхностных повреждений. После обработки мельчайшим слоем зеленого карбида кремния поверхность становится матовой и поцарапанной, но гораздо более ровной.
3. Заключительный этап полировки (что следует за SiC)
Зеленый карбид кремния (SiC) не используется для окончательной обработки зеркал . Его твердость привела бы к неприемлемым повреждениям подповерхностного слоя и шероховатости поверхности, что делает его непригодным для применения в полупроводниковой или оптической промышленности.
-
Для окончательной полировки используется коллоидная суспензия диоксида кремния с чрезвычайно мелкими абразивными частицами (в диапазоне от 0,02 мкм до 0,1 мкм , или 20-100 нанометров).
-
Эта суспензия в сочетании с мягкой пористой полиуретановой подушкой создает химико-механическое полирующее воздействие (ХМП), которое удаляет материал на атомарном уровне, в результате чего получается зеркальная поверхность без царапин, готовая к эпитаксии.
Сводная таблица процесса
| Этап | Основная цель | Типичный абразив | Размер зерна (мкм) | Результат обработки поверхности |
|---|---|---|---|---|
| 1. Грубая притирка | Удалите следы от пилы, выровняйте поверхность. | Зеленый карбид кремния | F220 — F500 (63 — 20 мкм) | Непрозрачный, сильно поцарапанный |
| 2. Тонкая притирка | Уменьшить повреждения под поверхностью, улучшить качество отделки. | Зеленый карбид кремния | F800 — F1200 (12 — 3 мкм) | Равномерная матовая поверхность |
| 3. Полировка | Устраните все повреждения, добейтесь идеальной гладкости. | Оксид алюминия или оксид церия | ~1 мкм и ниже | Предварительная полировка, полуглянцевый эффект |
| 4. Финальная полировка / CMP | Идеальная гладкость, готовность к эпидермису. | Коллоидный диоксид кремния | 0,02 — 0,1 мкм | Идеальная зеркальная полировка |
Основные факторы, влияющие на выбор
-
Повреждение подповерхностного слоя (SSD): Каждый более крупный абразив вызывает образование трещин под поверхностью. Следующий, более мелкий абразив должен удалить материал на глубину, превышающую слой SSD, образовавшийся на предыдущем этапе. Это определяет последовательность действий.
-
Технические характеристики пластины: Исходное состояние (пиление проволокой, шлифовка) и конечное применение (солнечная батарея, пластина для интегральной схемы, MEMS) определяют количество этапов и необходимую зернистость абразива.
-
Консистенция: В промышленном производстве для лучшего контроля часто используются порошки с плотной градацией микрочастиц (например, W7, W10, W14, что соответствует ~7 мкм, 10 мкм, 14 мкм) вместо порошков с рыхлой зернистостью по классификации FEPA.
Заключение
Чтобы ответить на ваш вопрос напрямую: на этапах шлифовки для получения монокристаллического кремния используется зеленый карбид кремния размером от ~60 мкм (F220) до ~3 мкм (F1200). Однако для окончательной зеркальной полировки в процессе химико-механической полировки (CMP) абсолютно необходимо перейти на гораздо более мелкий и мягкий абразив, например, коллоидный диоксид кремния . Точный начальный и конечный размер зерна для этапов шлифовки зеленым карбидом кремния зависит от исходного состояния пластины и требуемого конечного качества.
