O carboneto de silício verde (SiC) é um material abrasivo de elevada pureza amplamente utilizado no polimento de substratos semicondutores devido à sua dureza excecional (9,2–9,5 Mohs), estabilidade térmica e inércia química. Eis uma análise detalhada do seu papel no polimento de substratos semicondutores:
1. Principais propriedades do SiC verde para polimento
Alta dureza : eficaz para a rectificação/polimento de precisão de materiais duros como o silício (Si), arsenieto de gálio (GaAs) e safira.
Grãos abrasivos afiados : proporcionam uma remoção eficiente do material, minimizando os danos no subsolo.
Estabilidade térmica : mantém o desempenho a altas temperaturas geradas durante o polimento.
Inércia química : resiste a reações com refrigerantes ou substratos, garantindo um processamento limpo.
2. Aplicações no polimento de substratos semicondutores
Lapidação e polimento bruto : utilizados nas fases iniciais para obter planicidade e remover defeitos da superfície.
Polimento fino : combinado com pastas de diamante ou sílica coloidal para acabamentos ultra-suaves (Ra < 1 nm).
Retificação de arestas : molda as arestas do wafer para evitar lascas durante o manuseamento.
3. Vantagens em relação a outros abrasivos
Relação qualidade/preço : mais barato que o diamante, mas mais duro que a alumina ou o carboneto de boro.
Agressividade controlada : menor probabilidade de causar riscos profundos em comparação com o diamante, tornando-o adequado para etapas intermédias de polimento.
4. Considerações sobre o processo de polimento
Tamanho do grão :
Grão grosso (#600–#1200) para remoção inicial de material.
Grãos finos (#2000–#4000) para alisamento final.
Formulações em suspensão : geralmente suspensas em água ou fluidos à base de glicol com estabilizadores de pH.
Equipamentos : Utilizados em polidoras rotativas, CMP (Planarização Químico-Mecânica) ou máquinas de polimento de dupla face.
5. Desafios e Mitigação
Arranhões superficiais : podem ocorrer se o tamanho do grão for incompatível; são atenuados pelo polimento em várias etapas com abrasivos progressivamente mais finos.
Contaminação : O SiC verde de elevada pureza (99,9%+) é essencial para evitar a introdução de impurezas.
6. Comparação com alternativas
Diamante : Mais duro, mas mais caro; utilizado para polimento final.
Alumina (Al₂O₃) : Mais macia, mais barata, mas menos eficiente para substratos duros.
Carboneto de boro (B₄C) : Mais duro que o SiC, mas mais caro e quebradiço.
7. Tendências da indústria
Procura de wafers maiores : a consistência do SiC é essencial para o processamento de wafers de 300 mm ou mais.
Fabrico verde : reciclagem de suspensões de SiC para reduzir o desperdício.
Conclusão
O carboneto de silício verde é um abrasivo versátil para o polimento de substratos semicondutores, equilibrando o custo, a dureza e a controlabilidade. Enquanto o diamante domina o polimento final, o SiC continua a ser indispensável para etapas intermédias, especialmente para semicondutores compostos (por exemplo, SiC, GaN) e wafers de silício tradicionais.