Il carburo di silicio verde (SiC) è un materiale abrasivo ad alta purezza ampiamente utilizzato nella lucidatura dei substrati semiconduttori grazie alla sua eccezionale durezza (9,2-9,5 Mohs), alla stabilità termica e all’inerzia chimica. Ecco un’analisi dettagliata del suo ruolo nella lucidatura dei substrati semiconduttori:
1. Proprietà chiave del SiC verde per la lucidatura
Elevata durezza : efficace per la molatura/lucidatura di precisione di materiali duri come silicio (Si), arseniuro di gallio (GaAs) e zaffiro.
Grani abrasivi affilati : assicurano un’efficace rimozione del materiale riducendo al minimo i danni allo strato sottostante.
Stabilità termica : mantiene le prestazioni anche alle alte temperature generate durante la lucidatura.
Inerzia chimica : resiste alle reazioni con refrigeranti o substrati, garantendo una lavorazione pulita.
2. Applicazioni nella lucidatura dei substrati semiconduttori
Lappatura e lucidatura grossolana : utilizzate nelle fasi iniziali per ottenere planarità e rimuovere i difetti superficiali.
Lucidatura fine : combinata con fanghi diamantati o silice colloidale per finiture ultra lisce (Ra < 1 nm).
Rettifica dei bordi : modella i bordi dei wafer per evitare scheggiature durante la manipolazione.
3. Vantaggi rispetto ad altri abrasivi
Conveniente : più economico del diamante ma più duro dell’allumina o del carburo di boro.
Aggressività controllata : minore probabilità di causare graffi profondi rispetto al diamante, il che lo rende adatto alle fasi di lucidatura intermedie.
4. Considerazioni sul processo di lucidatura
Grana :
Grane grosse (#600–#1200) per la rimozione iniziale del materiale.
Grane fini (#2000–#4000) per la levigatura finale.
Formulazioni in sospensione : spesso sospese in acqua o fluidi a base di glicole con stabilizzatori del pH.
Attrezzatura : utilizzata nelle lucidatrici rotanti, CMP (planarizzazione chimico-meccanica) o nelle lucidatrici bifacciali.
5. Sfide e mitigazione
Graffi superficiali : possono verificarsi se la granulometria non è adeguata; il problema viene attenuato mediante lucidatura in più fasi con abrasivi progressivamente più fini.
Contaminazione : il SiC verde ad elevata purezza (99,9%+) è essenziale per evitare l’introduzione di impurità.
6. Confronto con le alternative
Diamante : più duro ma più costoso; utilizzato per la lucidatura finale.
Allumina (Al₂O₃) : più morbida, più economica, ma meno efficiente per i substrati duri.
Carburo di boro (B₄C) : più duro del SiC, ma più costoso e fragile.
7. Tendenze del settore
Richiesta di wafer più grandi : la consistenza del SiC è fondamentale per la lavorazione di wafer da 300 mm+.
Produzione ecologica : riciclaggio di fanghi di SiC per ridurre gli sprechi.
Conclusione
Il carburo di silicio verde è un abrasivo versatile per la lucidatura di substrati semiconduttori, bilanciando costi, durezza e controllabilità. Mentre il diamante domina la lucidatura finale, il SiC rimane indispensabile per le fasi intermedie, soprattutto per i semiconduttori composti (ad esempio, SiC, GaN) e i wafer di silicio tradizionali.