Embora o micropó de carboneto de silício verde (SiC) seja um abrasivo comum para moer materiais duros como cerâmicas (por exemplo, AlN, safira), não é normalmente utilizado para o polimento de wafers , especialmente para wafers semicondutores (Si, GaAs, SiC, etc.)
1. Porque é que o SiC verde não é adequado para o polimento de wafers
Danos superficiais :
O micropó de SiC (mesmo em graus finos como #2000+) é mais duro do que a maioria dos wafers (Mohs 9,2 vs. Si ~7, GaAs ~4,5), causando fissuras e riscos profundos na subsuperfície.Risco de contaminação :
as partículas de SiC podem incorporar-se em wafers mais moles (por exemplo, silício) ou reagir com superfícies, degradando as propriedades elétricas.Falta de precisão à nanoescala :
mesmo o SiC submicrométrico não possui a uniformidade necessária para a planarização a nível atómico (Ra < 0,5 nm necessário para nós avançados).
2. Abrasivos preferenciais para polimento de wafers
A. Wafers de silício (Si) e germânio (Ge)
Polimento final :
Sílica coloidal (SiO₂) : suaviza quimicamente a superfície para acabamentos sem defeitos (Ra ~0,1 nm).
Céria (CeO₂) : Utilizada no polimento químico-mecânico (CMP) para elevadas taxas de remoção de material (MRR).
Polimento Bruto/Intermédio :
Alumina (Al₂O₃) : Menos agressiva que o SiC, utilizada para pré-polimento.
B. Wafers de carboneto de silício (SiC)
Micropó de diamante :
o único abrasivo mais duro que o SiC (Mohs 10), utilizado em suspensões para retificação/lapidação (por exemplo, grãos de 1–10 μm).Diamante + CMP :
Combina a remoção mecânica (diamante) com a oxidação química (por exemplo, suspensões à base de H₂O₂).
C. Arsenieto de gálio (GaAs) e outras pastilhas III-V
Sílica coloidal/céria :
polimento a baixa pressão para evitar danos nos cristais.Soluções de bromo-metanol :
ataque químico após polimento mecânico.
3. Quando o SiC verde pode ser utilizado para wafers
Estágios muito iniciais (por exemplo, modelação de wafers/retificação de arestas):
SiC grosso (#400–#800) para remoção rápida de material, mas trocado para abrasivos mais macios o mais rapidamente possível.Substratos de safira (Al₂O₃) :
O SiC pode ser utilizado para a lapidação, mas o polimento final requer diamante ou sílica.
4. Parâmetros-chave para o polimento de wafers
Tamanho abrasivo :
o polimento final utiliza partículas de 10–100 nm (por exemplo, sílica coloidal).pH e química :
as suspensões de CMP têm um pH controlado (por exemplo, alcalino para o Si, ácido para os metais).Pressão/Velocidade :
Baixa pressão (<5 psi) para minimizar os danos no subsolo.
5. Alternativas ao SiC para aplicações com custo-benefício
Suspensões de alumina (Al₂O₃) :
mais baratas que o diamante, mas menos agressivas que o SiC.Processos híbridos :
SiC para desbaste → Alumina para pré-polimento → Sílica/Ceria para polimento final.