Silisyum karbür üretimi daha büyük levha çaplarına doğru ilerledikçe kenar kalitesi giderek daha önemli hale geliyor. 200 mm içinSiC gofretSadece çap, kalınlık, TTV, yay, çözgü ve yüzey pürüzlülüğünü değerlendirmek yeterli değildir. Plaka çevresinin durumu, taşıma stabilitesini, epitaksiyel işlemeyi, temizlemeyi, litografiyi, levha incelmesini ve aşağı yönde cihaz verimini doğrudan etkileyebilir.

Bir levha mükemmel bir şekilde parlatılmış bir orta yüzeye sahip olabilirken, eğim çevresinde hala kenar talaşları, mikro çatlaklar veya yüzey altı hasarı içerebilir. Bu kusurlar daha sonraki işlemler sırasında parçacık kaynakları veya mekanik arıza başlangıç ​​noktaları haline gelebilir.

Bu nedenle, 200 mm SiC alt tabakaların alıcıları, kenarı ikincil bir özellik olarak ele almak yerine, levha spesifikasyonuna eğim geometrisi, kenar hariç tutma, kenar ufalanma sınırları ve kenar inceleme gerekliliklerini dahil etmelidir.

200 mm'de Kenar Kalitesi Neden Daha Önemli Hale Geliyor?

Plaka çapının arttırılması, plaka başına işlenebilecek cihaz sayısını artırır ancak aynı zamanda alt tabakaya uygulanan mekanik ve proses kontrolü gereksinimlerini de arttırır.

200 mm'lik bir SiC levhanın aşağıdakiler de dahil olmak üzere birden fazla otomatik sistemden geçmesi gerekir:

• Gofret kasetleri ve FOUP uyumlu kullanım
• Robotik gofret transferi
• Temizleme ekipmanları
• Epitaksi reaktörleri
• Denetim sistemleri
• Geri taşlama ve inceltme ekipmanları
• Litografi ve kaplama işlemleri

Bu işlemler sırasında levha kenarı tekrarlanan mekanik temasa ve termal döngüye maruz kalır.

Nispeten küçük kenar kusurları bile bu nedenle önemli hale gelebilir.

Tipik uçla ilgili riskler şunları içerir:

• Yerel talaş
• Radyal mikro çatlaklar
• Eğimli çizikler
• Keskin kenar geçişleri
• Yeraltı çatlakları
• Gevşek parçacıklar
• Kenar kirliliği
• Düzensiz kenar geometrisi

SEMI'nin cilalı monokristal SiC levha spesifikasyonları üzerindeki çalışması, endüstri 200 mm'lik alt tabakalara doğru ilerlerken özellikle kenar şekli, düzlük, yönelim ve kusurlar gibi fiziksel özellikleri içeriyordu.

1. Eğim Geometrisi

Yarı iletken levhanın dış çevresi, 90 derecelik keskin bir köşe olarak bırakılmak yerine normal olarak şekillendirilmiştir.

Bu şekilli bölgeye genel olarak eğim, kenar profili veya kenar konturu adı verilir.

Kenar şekillendirmenin amacı, mekanik stres konsantrasyonunu azaltmak ve levhayı taşıma ve işleme sırasında kırılmaya karşı daha dayanıklı hale getirmektir.

SEMI'nin levha kenarı kontur testi metodolojisi, kenarın konturlanmasının ufalanmayı azaltmaya yardımcı olduğunu ve aynı zamanda epitaksiyel kenar tacı ve fotorezist kenar boncuğu gibi sorunları da azaltabileceğini belirtmektedir.

SiC levhalar için eğim geometrisi özellikle önemlidir çünkü SiC son derece serttir ancak mekanik işleme sırasında nispeten kırılgandır.

Önemli Eğim Parametreleri

Bir gofret satın alma spesifikasyonunun aşağıdakileri tanımlaması gerekebilir:

• Eğim genişliği
• Kenar yarıçapı
• Eğim açısı
• Ön taraf geçişi
• Arka tarafa geçiş
• Kenar simetrisi
• Kenar profili tutarlılığı
• Çentik geometrisi
• Eğimli yüzey kalitesi

Her proses için ideal olan tek bir eğim geometrisi yoktur.

Uygun profil aşağıdaki gibi faktörlere bağlıdır:

• Nihai gofret kalınlığı
• Epitaksi gereksinimleri
• Ayna tasarımı
• Gofret işleme yöntemi
• Planlanan arka taşlama
• Cihaz kenarı hariç tutma
• Otomasyon uyumluluğu

Bu nedenle bilgili alıcılar yalnızca "standart eğim" belirtmekten kaçınmalıdır.

Kenar geometrisinin kritik olduğu durumlarda, üzerinde anlaşmaya varılan bir kenar profili çizimi veya inceleme yöntemi satın alma şartnamesine dahil edilmelidir.

2. Kenar Hariç Tutma

Kenar hariç tutma (EE), belirli yüzey veya geometri gereksinimlerinin dışında tutulan yonga levhanın çevresel bölgesini tanımlar.

SEMI terminolojisinde, kenar dışlama esasen sabit kalite alanının sınırı ile nominal levha çevresi arasındaki mesafedir.

Bu ayrım önemlidir çünkü gofret özellikleri genellikle kenara yakın yerlerde değişir.

Örnekler şunları içerir:

• Yerel kalınlık değişimi
• Yüzey yuvarlanması
• Kenar parlatma işaretleri
• Parçacık konsantrasyonu
• Epitaksiyel kalınlık değişimi
• Kaplamanın düzgün olmamasına karşı direnç
• Kenar boncuğu
• Yerel yüzey kusurları

Sonuç olarak, bir alıcı basitçe şunları belirtmemelidir:

TTV ≤ X µm

Daha kapsamlı bir spesifikasyon, TTV'nin nerede ölçüldüğünü ve hangi kenar hariç tutmanın uygulandığını açıklığa kavuşturmalıdır.

Aynı prensip aşağıdakiler için de geçerlidir:

• Düzlük
• Yay
• Çözgü
• Yüzey pürüzlülüğü
• Partikül muayenesi
• Kusur denetimi
• Epitaksiyel kalınlık bütünlüğü

Yakın kenar geometrisi, SEMI M67'nin çevreye yakın levha geometrisini değerlendirmek için ESFQR, ESFQD ve ESBIR gibi özel ölçümleri tanımlamasını sağlayacak kadar önemli hale geldi.

3. Kenar Kırılması

Kenar kırılması en görünür levha kenarı kusurlarından biridir.

Aşağıdaki durumlarda ortaya çıkabilir:

• Kristal dilimleme
• Kenar taşlama
• Alıştırma
• Parlatma
• Temizlik
• Gofret taşıma
• Kaset yükleme
• Geri taşlama
• Mekanik kullanım

Çip başlangıçta yalnızca kozmetik bir kusur gibi görünebilir, ancak önemi derinliğine, genişliğine, konumuna ve çatlağın yontulmuş bölgeden uzanıp uzanmadığına bağlıdır.

Bu nedenle, üretim gofretleri için alıcılar aşağıdaki gibi spesifikasyonlardan kaçınmalıdır:

Ciddi kenar kırılması yok.

Bu ifadeyi objektif olarak incelemek zordur.

Daha iyi bir RFQ, aşağıdakiler gibi ölçülebilir kabul kriterlerini tanımlamalıdır:

• Maksimum talaş genişliği
• Maksimum talaş derinliği
• Maksimum çip sayısı
• Talaşların cilalı yüzeye girip girmeyeceği
• Radyal çatlaklara izin verilip verilmediği
• Muayene büyütme
• Kritik ve kritik olmayan kenar bölgeleri

Küçük Talaşlar Neden Önemlidir?

Hasarlı bir kenar, gerilimin yoğunlaştığı bir noktaya dönüşebilir.

Sonraki termal veya mekanik yükleme sırasında mevcut bir çatlak, levhanın daha da içine doğru uzanabilir.

Risk şu durumlarda özellikle önem kazanır:

• Yüksek sıcaklık epitaksi
• Hızlı termal işlem
• Gofret inceltme
• küp küp doğrama
• Gofret yapıştırma
• Otomatik yüksek hızlı kullanım

Bu nedenle en güvenli yaklaşım, hem görünür çipi hem de ilgili mikro çatlak olasılığını değerlendirmektir.

4. SiC Kenarı Çevresindeki Yeraltı Hasarı

En zor kalite sorunlarından biri yüzey altı hasarı veya SSD'dir.

Hasarlı malzeme yüzeyin altında kalırken, normal görsel incelemede levha kenarı pürüzsüz görünebilir.

SiC işleme araştırması, taşlamanın, çentikli çukurlar ve yüzey altı yanal veya orta çatlaklar dahil olmak üzere hasar modları üretebileceğini göstermiştir. 4H-SiC üzerine yapılan araştırmalar, taşlama ve cilalamanın, sıradan yüzey pürüzlülüğü ölçümleriyle tam olarak temsil edilemeyen nano ölçekli yüzey altı hasarına neden olabileceğini de göstermiştir.

Potansiyel SSD formları şunları içerir:

• Mikro çatlaklar
• Artık mekanik stres
• Kristal kafes hasarı
• Dislokasyonlar
• Yerel kırık bölgeler

SSD'nin Sebepleri Nelerdir?

Önemli değişkenler şunları içerir:

• Taşlama taşı tane boyutu
• İlerleme hızı
• Taşlama basıncı
• Tekerlek hızı
• Malzeme kaldırma derinliği
• Soğutma koşulları
• Parlatma işlemi
• CMP kaldırma derinliği

Daha kaba veya daha agresif mekanik işlemler genellikle daha sonra kaldırılması veya azaltılması gereken daha derin bir hasar katmanı oluşturur.

Bu nedenle aynaya benzer bir görünüm tek başına levha kenarının mükemmel mekanik bütünlüğe sahip olduğunu kanıtlayamaz.

5. Kenar Kalitesi ve Epitaksiyel İşleme

Homoepitaksiyel büyüme için bir SiC substratı kullanılacaksa kenar kalitesi özellikle önem kazanır.

Zayıf kenar geometrisi, levha çevresine yakın proses komplikasyonlarına katkıda bulunabilir, örneğin:

• Kenar tacı
• Yerel epitaksiyel kalınlık değişimi
• Parçacık oluşumu
• Düzgün olmayan gaz akışı etkileri
• Kenar kusuru yayılımı

Cihaz üreticisi, levha çevresinin bir kısmını kasıtlı olarak kullanılabilir cihaz alanından hariç tutabilir, ancak aşırı kenar hasarı, planlanan hariç tutma bölgesinin dışına taşabilir.

Epitaksiye hazır bir SiC substratı için RFQ'da bu nedenle aşağıdakiler arasındaki ilişki dikkate alınmalıdır:

fiziksel eğim → kenar hariç tutma → kullanılabilir alan → epitaksiyel hariç tutma → cihaz verimi

Bu öğeleri bağımsız olarak ele almak yerine.

6. 200 mm SiC Gofretler İçin Gelen Muayene

Yüksek değerli 200 mm SiC alt tabakalar için, gelen denetimde yapılandırılmış bir sıra kullanılmalıdır.

Adım 1: Paketleme Denetimi

Gofret kabını açmadan önce şunları kontrol edin:

• Nakliye kutusu durumu
• Şok veya darbe işaretleri
• Nem koruması
• Kaset veya gofret kutusu durumu
• Taşıyıcının içindeki gofret hareketi

Bu, nakliye hasarlarını üretim kusurlarından ayırmaya yardımcı olur.

Adım 2: Gofretin Tanımlanması

Onaylamak:

• Çap
• Kalınlık
• İletkenlik türü
• Kristal yönelimi
• Eksen dışı açı
• Si-yüzlü / C-yüzlü
• Parti numarası
• Gofret kimliği

Aynı üretim partisinde tekrar tekrar kenar hasarı tespit edildiğinde izlenebilirlik özellikle önem kazanır.

Adım 3: Görsel Kenar Denetimi

Tüm çevreyi aşağıdakiler açısından inceleyin:

• Cips
• Çatlaklar
• çizikler
• Lekeler
• Kalıntılar
• Kenar parçacıkları
• Anormal eğim geometrisi

Denetim koşulları standartlaştırılmalıdır.

Adım 4: Büyütülmüş Kenar Denetimi

Daha küçük kusurların tespit edilmesi gereken yerlerde optik büyütme kullanılabilir.

Aşağıdakilere özellikle dikkat edilmelidir:

• Çip sınırları
• Radyal çatlaklar
• Çentik alanı
• Ön eğim geçişi
• Arka eğim geçişi

Çentik bölgesi, yerel geometrinin dairesel levha çevresinden farklı olması nedeniyle özel ilgiyi hak etmektedir.

Adım 5: Kenar Profil Ölçümü

Gerektiğinde şunları ölçün:

• Eğim geometrisi
• Kenar konturu
• Kenar simetrisi
• Kenar yuvarlanması
• Geçiş geometrisi

SEMI M73, gelişmiş levha işlemede kenar şeklinin niceliksel olarak kontrol edilmesinin artan önemini yansıtan, ölçülen levha kenar profillerinden özelliklerin çıkarılması için bir metodoloji sağlar.

Adım 6: Geometri Denetimi

Denetim raporu aynı zamanda aşağıdakiler gibi mutabakata varılan levha geometrisi parametrelerini de içermelidir:

• Kalınlık
• TTV
• Yay
• Çözgü
• Küresel düzlük
• Kenara yakın düzlük

Yakın kenar geometrisinin otomatik olarak merkezi levha alanıyla aynı şekilde davrandığı varsayılmamalıdır.

Adım 7: Yüzey ve Parçacık Denetimi

Son olarak, eğim ile cilalı levha yüzeyi arasındaki ilişkiyi inceleyin.

Şunları kontrol edin:

• Kenar hasarından salınan parçacıklar
• Parlatma kalıntısı
• Kenar kirliliği
• Aktif bölgeye giren çizikler
• Kenara yakın bölgelerden kaynaklanan yüzey kusurları

7. 200 mm SiC Plakalar için Önerilen RFQ Öğeleri

Pratik bir RFQ aşağıdaki öğeleri içerebilir:

Cihaz prosesleri ve metroloji sistemleri farklı olduğundan, kesin kabul değerleri tedarikçi ve müşteri arasında kararlaştırılmalıdır.

8. SiC Gofret Tedarikçisine Sorulacak Sorular

200 mm'lik alt tabakaları satın almadan önce alıcılar şunları sorabilir:

1. 200 mm levha için hangi eğim geometrisi kullanılıyor?
2. Kenar profili çizimi sağlayabilir misiniz?
3. TTV ve yüzey denetimi için hangi kenar hariç tutma kullanılır?
4. Kenar kırılması nasıl ölçülür?
5. Radyal kenar çatlakları ret kriterlerine dahil mi?
6. Hangi muayene büyütmesi kullanılıyor?
7. Çentik ayrıca inceleniyor mu?
8. Kenara yakın geometri verileri sağlanabilir mi?
9. Her partiyle birlikte bir inceleme raporu veriliyor mu?
10. Özel kenar özellikleri desteklenebilir mi?

Bu sorular genellikle genel bir "birinci sınıf" gofret istemekten daha faydalıdır.

Çözüm

SiC üretimi 200 mm üretime doğru ilerledikçe levha kenarı kalitesi, alt tabaka kalifikasyonunun önemli bir parçası haline gelir.

Merkezi cilalı yüzey en çok ilgiyi çekebilir ancak eğim geometrisi, kenar dışlaması, çentiklenme ve gizli yüzey altı hasarı kullanım güvenilirliğini, epitaksiyel işlemeyi, kirlenme kontrolünü ve kullanılabilir levha alanını etkileyebilir.

Tedarik ekipleri için önemli olan, "iyi kalite" gibi belirsiz gereklilikleri ölçülebilir spesifikasyonlarla değiştirmektir.

Bu nedenle tam bir 200 mm SiC levha RFQ'su şunları tanımlamalıdır:

eğim geometrisi + kenar hariç tutma + ufalanma kriterleri + çatlak kabulü + muayene yöntemi + levha geometrisi + raporlama gereksinimleri.

Net kenar spesifikasyonları, hem plaka tedarikçisinin hem de cihaz üreticisinin tutarlı gelen denetim kriterleri oluşturmasını ve üretim kalifikasyonu sırasındaki anlaşmazlıkları azaltmasını kolaylaştırır.

SSS

SiC levhada kenar dışlaması nedir?

Kenar hariç tutma, levha kenarı ile belirtilen ölçümler veya kalite değerlendirmesi için kullanılan alanın sınırı arasındaki çevresel bölgedir. Düzlük, kusurlar, parçacıklar veya epitaksiyel tekdüzelik belirtilirken açıkça tanımlanmalıdır.

200 mm SiC plakalar için eğim geometrisi neden önemlidir?

Uygun şekilde kontrol edilen bir eğim, keskin kenardaki gerilim konsantrasyonunu azaltır ve kullanım sırasında talaş oluşumunun sınırlandırılmasına yardımcı olur. Ayrıca epitaksi, kaplama, temizleme ve litografi sırasındaki kenar işleme davranışını da etkileyebilir.

Bir SiC levha görsel incelemeyi geçebilir ancak yine de kenar hasarı içerebilir mi?

Evet. Mikro çatlaklar ve yüzey altı hasarları görsel olarak pürüzsüz bir yüzeyin altında kalabilir. Zorlu uygulamalar için büyütülmüş inceleme ve uygun proses veya metroloji kontrolleri gerekli olabilir.