สถานะปัจจุบันและแนวโน้มของเทคโนโลยีการประมวลผลเวเฟอร์ SiC

เป็นวัสดุพื้นผิวเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC)ผลึกเดี่ยวมีแนวโน้มการใช้งานที่กว้างขวางในการผลิตอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ความถี่สูงและกำลังสูง เทคโนโลยีการประมวลผลของ SiC มีบทบาทสำคัญในการผลิตวัสดุพื้นผิวคุณภาพสูง บทความนี้แนะนำสถานะปัจจุบันของการวิจัยเทคโนโลยีการประมวลผล SiC ทั้งในประเทศจีนและต่างประเทศ วิเคราะห์และเปรียบเทียบกลไกของกระบวนการตัด เจียร และขัดเงา รวมถึงแนวโน้มของความเรียบและความหยาบของพื้นผิวของเวเฟอร์ นอกจากนี้ยังชี้ให้เห็นถึงความท้าทายที่มีอยู่ในการประมวลผลเวเฟอร์ SiC และหารือถึงทิศทางการพัฒนาในอนาคต

ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC)เวเฟอร์เป็นวัสดุพื้นฐานที่สำคัญสำหรับอุปกรณ์เซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามและมีความสำคัญและมีศักยภาพทางการตลาดอย่างมากในสาขาต่างๆ เช่น ไมโครอิเล็กทรอนิกส์ อิเล็กทรอนิกส์กำลัง และไฟส่องสว่างเซมิคอนดักเตอร์ เนื่องจากความแข็งและความเสถียรทางเคมีที่สูงมากผลึกเดี่ยว SiCวิธีการประมวลผลเซมิคอนดักเตอร์แบบดั้งเดิมนั้นไม่เหมาะกับการประมวลผลโดยสิ้นเชิง แม้ว่าบริษัทนานาชาติหลายแห่งจะทำการวิจัยอย่างกว้างขวางเกี่ยวกับการประมวลผลผลึกเดี่ยว SiC ที่ต้องใช้เทคนิคสูง แต่เทคโนโลยีที่เกี่ยวข้องยังคงถูกเก็บเป็นความลับอย่างเคร่งครัด

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา จีนได้เพิ่มความพยายามในการพัฒนาวัสดุและอุปกรณ์ผลึกเดี่ยว SiC อย่างไรก็ตาม ความก้าวหน้าของเทคโนโลยีอุปกรณ์ SiC ในประเทศปัจจุบันถูกจำกัดด้วยข้อจำกัดในเทคโนโลยีการประมวลผลและคุณภาพของเวเฟอร์ ดังนั้น จึงมีความจำเป็นที่จีนจะต้องปรับปรุงความสามารถในการประมวลผล SiC เพื่อปรับปรุงคุณภาพของพื้นผิวผลึกเดี่ยว SiC และบรรลุการใช้งานจริงและการผลิตจำนวนมาก

ขั้นตอนการประมวลผลหลัก ได้แก่ การตัด → การเจียรหยาบ → การเจียรละเอียด → การขัดหยาบ (การขัดเชิงกล) → การขัดละเอียด (การขัดทางเคมีเชิงกล, CMP) → การตรวจสอบ

การตัดผลึกเดี่ยว SiC

ในการประมวลผลผลึกเดี่ยว SiCการตัดเป็นขั้นตอนแรกและมีความสำคัญอย่างยิ่ง ความโค้ง การบิด และการเปลี่ยนแปลงความหนาทั้งหมด (TTV) ของเวเฟอร์ที่เกิดจากกระบวนการตัดจะกำหนดคุณภาพและประสิทธิภาพของการเจียรและขัดเงาในขั้นตอนต่อไป

เครื่องมือตัดสามารถแบ่งประเภทตามรูปร่างได้เป็นเลื่อยตัดเพชรที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน (ID) เลื่อยตัดเพชรที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (OD) เลื่อยสายพาน และเลื่อยตัดลวด เลื่อยตัดลวดสามารถแบ่งประเภทตามประเภทการเคลื่อนที่ได้เป็นระบบลวดแบบลูกสูบและแบบวงรอบ (ไม่มีสิ้นสุด) โดยอาศัยกลไกการตัดของสารกัดกร่อน เทคนิคการเลื่อยลวดสามารถแบ่งได้เป็น 2 ประเภท คือ การเลื่อยลวดแบบไม่มีสารกัดกร่อน และแบบมีสารกัดกร่อนแบบคงที่

1.1 วิธีการตัดแบบดั้งเดิม

ความลึกในการตัดของใบเลื่อยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก (OD) ถูกจำกัดด้วยเส้นผ่านศูนย์กลางของใบเลื่อย ในระหว่างกระบวนการตัด ใบเลื่อยอาจเกิดการสั่นสะเทือนและการเบี่ยงเบนได้ ส่งผลให้มีเสียงดังและความแข็งต่ำ ใบเลื่อยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายใน (ID) ใช้สารกัดกร่อนเพชรที่ขอบด้านในของใบเลื่อยเป็นขอบตัด ใบเลื่อยเหล่านี้อาจมีความบางได้ถึง 0.2 มม. ในระหว่างการหั่น ใบเลื่อยที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางภายในจะหมุนด้วยความเร็วสูงในขณะที่วัสดุที่จะตัดจะเคลื่อนที่ในแนวรัศมีสัมพันธ์กับจุดศูนย์กลางของใบเลื่อย ทำให้สามารถหั่นได้ผ่านการเคลื่อนไหวสัมพันธ์นี้

ใบเลื่อยวงเดือนเพชรต้องหยุดและหมุนกลับบ่อยครั้ง และความเร็วในการตัดต่ำมาก โดยทั่วไปไม่เกิน 2 ม./วินาที นอกจากนี้ ยังสึกหรอทางกลไกอย่างมากและมีค่าบำรุงรักษาสูง เนื่องจากใบเลื่อยมีความกว้าง รัศมีการตัดจึงไม่สามารถเล็กเกินไป และไม่สามารถตัดหลายแผ่นได้ เครื่องมือเลื่อยแบบดั้งเดิมเหล่านี้มีข้อจำกัดด้วยความแข็งของฐาน จึงไม่สามารถตัดโค้งได้ หรือมีรัศมีการกลึงที่จำกัด เครื่องมือเหล่านี้สามารถตัดตรงได้เท่านั้น สร้างร่องตัดกว้าง มีอัตราผลผลิตต่ำ จึงไม่เหมาะสำหรับการตัดผลึก SiC.

1.2 เลื่อยตัดลวดแบบขัดฟรีสำหรับตัดลวดหลายเส้น

เทคนิคการเลื่อยตัดลวดแบบขัดฟรีใช้การเคลื่อนที่อย่างรวดเร็วของลวดเพื่อนำสารละลายเข้าไปในรอยตัด ทำให้สามารถตัดวัสดุได้ เทคนิคนี้ใช้โครงสร้างแบบลูกสูบเป็นหลัก และปัจจุบันเป็นวิธีการที่มีการพัฒนาและใช้กันอย่างแพร่หลายสำหรับการตัดซิลิกอนผลึกเดี่ยวหลายแผ่นอย่างมีประสิทธิภาพ อย่างไรก็ตาม การประยุกต์ใช้ในการตัดซิลิกอนคาร์ไบด์ยังมีการศึกษาไม่มากนัก

เครื่องเลื่อยตัดลวดขัดฟรีสามารถตัดแผ่นเวเฟอร์ที่มีความหนาน้อยกว่า 300 μm ได้ แผ่นเวเฟอร์มีการสูญเสียร่องตัดต่ำ ไม่ค่อยเกิดการแตก และให้คุณภาพพื้นผิวที่ดีในระดับหนึ่ง อย่างไรก็ตาม เนื่องจากกลไกการกำจัดวัสดุซึ่งขึ้นอยู่กับการรีดและการทำให้เป็นรอยบุ๋มของสารกัดกร่อน ทำให้พื้นผิวเวเฟอร์มีแนวโน้มที่จะเกิดความเค้นตกค้าง รอยแตกร้าวขนาดเล็ก และชั้นความเสียหายที่ลึกกว่า ซึ่งส่งผลให้เวเฟอร์บิดเบี้ยว ทำให้ยากต่อการควบคุมความแม่นยำของโปรไฟล์พื้นผิว และเพิ่มภาระในขั้นตอนการประมวลผลที่ตามมา

ประสิทธิภาพการตัดนั้นได้รับอิทธิพลอย่างมากจากสารละลาย จึงจำเป็นต้องรักษาความคมของสารกัดกร่อนและความเข้มข้นของสารละลาย การบำบัดสารละลายและการรีไซเคิลนั้นมีค่าใช้จ่ายสูง เมื่อตัดแท่งโลหะขนาดใหญ่ สารกัดกร่อนจะเจาะร่องตัดที่ลึกและยาวได้ยาก ภายใต้ขนาดเกรนของสารกัดกร่อนเท่ากัน การสูญเสียร่องตัดจะมากกว่าเลื่อยลวดที่มีสารกัดกร่อนคงที่

1.3 เลื่อยตัดลวดเพชรแบบขัดคงที่ ตัดลวดได้หลายเส้น

โดยทั่วไปแล้วเลื่อยตัดลวดเพชรแบบขัดตายจะทำโดยการฝังอนุภาคเพชรบนพื้นผิวลวดเหล็กโดยใช้วิธีการชุบด้วยไฟฟ้า การเผาผนึก หรือการยึดด้วยเรซิน เลื่อยตัดลวดเพชรแบบชุบด้วยไฟฟ้ามีข้อดีหลายประการ เช่น ร่องตัดแคบกว่า คุณภาพการตัดดีกว่า ประสิทธิภาพสูงกว่า การปนเปื้อนน้อยกว่า และสามารถตัดวัสดุที่มีความแข็งสูงได้

ปัจจุบันเครื่องเลื่อยตัดลวดเพชรชุบไฟฟ้าแบบลูกสูบเป็นวิธีที่ใช้กันอย่างแพร่หลายที่สุดในการตัดซิลิกอนคาร์ไบด์ รูปที่ 1 (ไม่ได้แสดงที่นี่) แสดงให้เห็นความเรียบของพื้นผิวของเวเฟอร์ซิลิกอนคาร์ไบด์ที่ตัดโดยใช้เทคนิคนี้ เมื่อการตัดดำเนินไป เวเฟอร์จะโก่งตัวมากขึ้น เนื่องจากพื้นที่สัมผัสระหว่างลวดและวัสดุจะเพิ่มขึ้นเมื่อลวดเคลื่อนตัวลงมา ทำให้ความต้านทานและการสั่นของลวดเพิ่มขึ้น เมื่อลวดถึงเส้นผ่านศูนย์กลางสูงสุดของเวเฟอร์ การสั่นจะถึงจุดสูงสุด ส่งผลให้เวเฟอร์โก่งตัวสูงสุด

ในระยะหลังของการตัด เนื่องจากลวดมีการเร่งความเร็ว การเคลื่อนที่ด้วยความเร็วคงที่ การลดความเร็ว การหยุด และการย้อนกลับ ร่วมกับความยากลำบากในการกำจัดเศษวัสดุด้วยสารหล่อเย็น ทำให้คุณภาพพื้นผิวของเวเฟอร์เสื่อมลง การย้อนกลับของลวดและความผันผวนของความเร็ว รวมทั้งอนุภาคเพชรขนาดใหญ่บนลวด เป็นสาเหตุหลักของรอยขีดข่วนบนพื้นผิว

1.4 เทคโนโลยีการแยกเย็น

การแยกผลึกเดี่ยว SiC แบบเย็นเป็นกระบวนการใหม่ในด้านการประมวลผลวัสดุเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา กระบวนการนี้ได้รับความสนใจอย่างมากเนื่องจากข้อได้เปรียบที่โดดเด่นในการปรับปรุงผลผลิตและลดการสูญเสียวัสดุ เทคโนโลยีนี้สามารถวิเคราะห์ได้จากสามแง่มุม ได้แก่ หลักการทำงาน การไหลของกระบวนการ และข้อได้เปรียบหลัก

การกำหนดทิศทางของผลึกและการเจียรเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก: ก่อนการประมวลผล จะต้องกำหนดทิศทางของผลึกของแท่ง SiC จากนั้นจึงขึ้นรูปแท่งให้เป็นโครงสร้างทรงกระบอก (โดยทั่วไปเรียกว่าแท่ง SiC) โดยการเจียรเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก ขั้นตอนนี้จะช่วยวางรากฐานสำหรับการตัดและหั่นตามทิศทางในภายหลัง

การตัดลวดหลายเส้น: วิธีนี้ใช้อนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนร่วมกับลวดตัดเพื่อตัดแท่งทรงกระบอก อย่างไรก็ตาม วิธีนี้มีปัญหาการสูญเสียรอยตัดและพื้นผิวไม่สม่ำเสมออย่างมาก

เทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์: ใช้เลเซอร์ในการสร้างชั้นที่ปรับเปลี่ยนภายในผลึก ซึ่งสามารถแยกชิ้นบางๆ ออกมาได้ แนวทางนี้ช่วยลดการสูญเสียวัสดุและเพิ่มประสิทธิภาพการประมวลผล ทำให้เป็นแนวทางใหม่ที่มีแนวโน้มดีสำหรับการตัดเวเฟอร์ SiC

การเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการตัด

การตัดลวดหลายเส้นด้วยการขัดแบบคงที่: นี่เป็นเทคโนโลยีกระแสหลักในปัจจุบัน เหมาะอย่างยิ่งสำหรับคุณสมบัติความแข็งสูงของ SiC

เทคโนโลยีการตัดด้วยการปล่อยประจุไฟฟ้า (EDM) และการแยกเย็น วิธีการเหล่านี้ให้โซลูชันหลากหลายที่ปรับให้เหมาะกับความต้องการเฉพาะ

กระบวนการขัดเงา: เป็นสิ่งสำคัญอย่างยิ่งในการรักษาสมดุลระหว่างอัตราการขจัดวัสดุและความเสียหายบนพื้นผิว การขัดเงาด้วยสารเคมีและกลไก (CMP) ถูกนำมาใช้เพื่อปรับปรุงความสม่ำเสมอของพื้นผิว

การตรวจสอบแบบเรียลไทม์: มีการนำเทคโนโลยีการตรวจสอบออนไลน์มาใช้เพื่อตรวจสอบความหยาบของพื้นผิวแบบเรียลไทม์

การตัดด้วยเลเซอร์: เทคนิคนี้ช่วยลดการสูญเสียเส้นตัดและลดรอบการประมวลผล แม้ว่าโซนที่ได้รับผลกระทบจากความร้อนจะยังคงเป็นความท้าทายก็ตาม

เทคโนโลยีการประมวลผลแบบไฮบริด: การผสมผสานวิธีการทางกลและทางเคมีช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการประมวลผล

เทคโนโลยีนี้ประสบความสำเร็จในการนำไปใช้งานในอุตสาหกรรมแล้ว ตัวอย่างเช่น Infineon ได้เข้าซื้อกิจการ SILTECTRA และปัจจุบันถือครองสิทธิบัตรหลักที่สนับสนุนการผลิตเวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วจำนวนมาก ในประเทศจีน บริษัทต่างๆ เช่น Delong Laser ประสบความสำเร็จในการผลิตเวเฟอร์ได้ 30 แผ่นต่อแท่งสำหรับการประมวลผลเวเฟอร์ขนาด 6 นิ้ว ซึ่งถือเป็นการปรับปรุงประสิทธิภาพการผลิตถึง 40% เมื่อเทียบกับวิธีการแบบเดิม

เนื่องจากการผลิตอุปกรณ์ในประเทศเร่งตัวขึ้น เทคโนโลยีนี้จึงคาดว่าจะกลายเป็นโซลูชันหลักสำหรับการประมวลผลพื้นผิว SiC ด้วยขนาดเส้นผ่านศูนย์กลางที่เพิ่มขึ้นของวัสดุเซมิคอนดักเตอร์ วิธีการตัดแบบดั้งเดิมจึงล้าสมัยไปแล้ว ในบรรดาตัวเลือกปัจจุบัน เทคโนโลยีเลื่อยลวดเพชรแบบลูกสูบแสดงให้เห็นถึงแนวโน้มการใช้งานที่มีแนวโน้มดีที่สุด การตัดด้วยเลเซอร์ซึ่งเป็นเทคนิคใหม่มีข้อได้เปรียบที่สำคัญและคาดว่าจะกลายเป็นวิธีการตัดหลักในอนาคต

2、การเจียรคริสตัลเดี่ยว SiC

ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) ซึ่งเป็นตัวแทนของเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สามนั้นมีข้อได้เปรียบที่สำคัญเนื่องจากแบนด์แก็ปที่กว้าง สนามไฟฟ้าพังทลายสูง ความเร็วดริฟท์อิเล็กตรอนอิ่มตัวสูง และการนำความร้อนที่ยอดเยี่ยม คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้ SiC มีข้อได้เปรียบโดยเฉพาะอย่างยิ่งในการใช้งานแรงดันไฟฟ้าสูง (เช่น สภาพแวดล้อม 1200V) เทคโนโลยีการประมวลผลสำหรับซับสเตรต SiC เป็นส่วนพื้นฐานของการผลิตอุปกรณ์ คุณภาพพื้นผิวและความแม่นยำของซับสเตรตส่งผลโดยตรงต่อคุณภาพของชั้นเอพิแทกเซียลและประสิทธิภาพของอุปกรณ์ขั้นสุดท้าย

วัตถุประสงค์หลักของกระบวนการเจียรคือการขจัดรอยเลื่อยบนพื้นผิวและชั้นที่เสียหายที่เกิดขึ้นระหว่างการหั่น และเพื่อแก้ไขการเสียรูปที่เกิดจากกระบวนการตัด เนื่องจาก SiC มีความแข็งสูงมาก การเจียรจึงต้องใช้สารกัดกร่อนที่มีความแข็ง เช่น โบรอนคาร์ไบด์หรือเพชร โดยทั่วไปการเจียรแบบธรรมดาจะแบ่งออกเป็นการเจียรแบบหยาบและการเจียรแบบละเอียด

2.1 การบดหยาบและละเอียด

การเจียรสามารถแบ่งประเภทตามขนาดของอนุภาคสารกัดกร่อน:

การเจียรแบบหยาบ: ใช้สารกัดกร่อนที่มีขนาดใหญ่กว่า โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการขจัดรอยเลื่อยและชั้นความเสียหายที่เกิดขึ้นในระหว่างการหั่น ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผล

การบดละเอียด: ใช้สารกัดกร่อนที่ละเอียดกว่าเพื่อขจัดชั้นความเสียหายที่เหลือจากการบดหยาบ ลดความหยาบของพื้นผิว และปรับปรุงคุณภาพของพื้นผิว

ผู้ผลิตแผ่น SiC ในประเทศจำนวนมากใช้กระบวนการผลิตขนาดใหญ่ วิธีการทั่วไปอย่างหนึ่งคือการเจียรสองด้านโดยใช้แผ่นเหล็กหล่อและสารละลายเพชรโมโนคริสตัลไลน์ กระบวนการนี้ช่วยขจัดชั้นความเสียหายที่เหลือจากการเลื่อยลวดได้อย่างมีประสิทธิภาพ แก้ไขรูปร่างของเวเฟอร์ และลด TTV (การเปลี่ยนแปลงความหนาทั้งหมด) ความโค้ง และการบิดเบี้ยว อัตราการกำจัดวัสดุจะคงที่ โดยทั่วไปจะอยู่ที่ 0.8–1.2 μm/นาที อย่างไรก็ตาม พื้นผิวเวเฟอร์ที่ได้จะมีความด้านและมีความหยาบค่อนข้างสูง โดยทั่วไปอยู่ที่ประมาณ 50 นาโนเมตร ซึ่งทำให้ขั้นตอนการขัดในภายหลังมีความต้องการสูงขึ้น

2.2 การเจียรด้านเดียว

การเจียรแบบด้านเดียวจะเจียรเวเฟอร์ทีละด้านเท่านั้น ระหว่างกระบวนการนี้ เวเฟอร์จะถูกติดด้วยแว็กซ์บนแผ่นเหล็ก ภายใต้แรงกดที่ใช้ พื้นผิวจะเกิดการเสียรูปเล็กน้อย และพื้นผิวด้านบนจะแบนราบ หลังจากเจียรแล้ว พื้นผิวด้านล่างจะเรียบเสมอกัน เมื่อแรงกดลดลง พื้นผิวด้านบนจะกลับคืนสู่รูปร่างเดิม ซึ่งส่งผลกระทบต่อพื้นผิวด้านล่างที่เจียรแล้วด้วย ทำให้ทั้งสองด้านบิดเบี้ยวและสูญเสียความเรียบ

นอกจากนี้ แผ่นเจียรอาจเว้าได้ในเวลาอันสั้น ทำให้เวเฟอร์นูนขึ้น เพื่อรักษาความเรียบของแผ่น จำเป็นต้องแต่งบ่อยครั้ง เนื่องจากประสิทธิภาพต่ำและความเรียบของเวเฟอร์ที่ไม่ดี การเจียรด้านเดียวจึงไม่เหมาะสำหรับการผลิตจำนวนมาก

โดยทั่วไปแล้ว ล้อเจียรเบอร์ #8000 จะใช้สำหรับการเจียรให้ละเอียด ในญี่ปุ่น กระบวนการนี้ค่อนข้างสมบูรณ์แล้วและยังใช้ล้อขัดเบอร์ #30000 อีกด้วย วิธีนี้ทำให้ความหยาบของพื้นผิวของเวเฟอร์ที่ผ่านการแปรรูปเหลือน้อยกว่า 2 นาโนเมตร ทำให้เวเฟอร์พร้อมสำหรับ CMP (การขัดด้วยสารเคมีเชิงกล) ขั้นสุดท้ายโดยไม่ต้องผ่านกระบวนการเพิ่มเติม

2.3 เทคโนโลยีการทำให้บางด้านเดียว

เทคโนโลยีการทำให้บางลงด้านเดียวด้วยเพชรเป็นวิธีการใหม่ในการเจียรด้านเดียว ตามที่แสดงในรูปที่ 5 (ไม่ได้แสดงที่นี่) กระบวนการนี้ใช้แผ่นเจียรที่ยึดด้วยเพชร แผ่นเวเฟอร์จะถูกตรึงด้วยการดูดซับสูญญากาศ ขณะที่ทั้งแผ่นเวเฟอร์และล้อเจียรเพชรหมุนพร้อมกัน ล้อเจียรจะเคลื่อนลงทีละน้อยเพื่อทำให้แผ่นเวเฟอร์บางลงจนถึงความหนาที่ต้องการ หลังจากเสร็จสิ้นด้านหนึ่งแล้ว แผ่นเวเฟอร์จะถูกพลิกเพื่อประมวลผลอีกด้านหนึ่ง

หลังจากการทำให้บางลงแล้ว เวเฟอร์ขนาด 100 มม. สามารถทำได้ดังนี้:

ความโค้ง < 5 ไมโครเมตร

TTV < 2 ไมโครเมตร

ความหยาบผิว < 1 นาโนเมตร

วิธีการประมวลผลเวเฟอร์เดี่ยวนี้มีเสถียรภาพสูง ความสม่ำเสมอที่ยอดเยี่ยม และอัตราการกำจัดวัสดุที่สูง เมื่อเปรียบเทียบกับการเจียรสองด้านแบบเดิม เทคนิคนี้ช่วยปรับปรุงประสิทธิภาพการเจียรได้มากกว่า 50%

2.4 การเจียรสองด้าน

การเจียรสองด้านใช้แผ่นเจียรทั้งด้านบนและด้านล่างเพื่อเจียรวัสดุพิมพ์ทั้งสองด้านพร้อมกัน ช่วยให้มั่นใจได้ว่าพื้นผิวทั้งสองด้านมีคุณภาพเป็นเลิศ

ในระหว่างกระบวนการ แผ่นเจียรจะออกแรงกดไปที่จุดสูงสุดของชิ้นงานก่อน ทำให้เกิดการเสียรูปและวัสดุหลุดออกทีละน้อยที่จุดเหล่านั้น เมื่อจุดที่สูงได้รับการปรับระดับแล้ว แรงกดบนวัสดุรองจะค่อยๆ สม่ำเสมอมากขึ้น ส่งผลให้เกิดการเสียรูปอย่างสม่ำเสมอทั่วทั้งพื้นผิว วิธีนี้ช่วยให้เจียรพื้นผิวด้านบนและด้านล่างได้อย่างสม่ำเสมอ เมื่อเจียรเสร็จสิ้นและแรงกดถูกปล่อยออก วัสดุรองแต่ละส่วนจะคืนตัวอย่างสม่ำเสมอเนื่องจากแรงกดที่สัมผัสเท่ากัน วิธีนี้ทำให้บิดเบี้ยวเพียงเล็กน้อยและมีความเรียบที่ดี

ความหยาบของพื้นผิวเวเฟอร์หลังการบดจะขึ้นอยู่กับขนาดของอนุภาคขัด อนุภาคขนาดเล็กจะทำให้พื้นผิวเรียบเนียนขึ้น เมื่อใช้สารขัดขนาด 5 μm สำหรับการบดสองด้าน ความเรียบและความหนาของเวเฟอร์สามารถควบคุมได้ภายใน 5 μm การวัดด้วยกล้องจุลทรรศน์แรงอะตอม (AFM) แสดงให้เห็นความหยาบของพื้นผิว (Rq) ประมาณ 100 นาโนเมตร โดยมีหลุมบดลึกถึง 380 นาโนเมตรและรอยเส้นตรงที่มองเห็นได้ซึ่งเกิดจากการขัด

วิธีการขั้นสูงกว่านั้นเกี่ยวข้องกับการเจียรสองด้านโดยใช้แผ่นโฟมโพลียูรีเทนร่วมกับสารละลายเพชรโพลีคริสตัลไลน์ กระบวนการนี้ผลิตเวเฟอร์ที่มีความหยาบผิวต่ำมาก โดยมีค่า Ra < 3 นาโนเมตร ซึ่งเป็นประโยชน์อย่างยิ่งต่อการขัดพื้นผิว SiC ในภายหลัง

อย่างไรก็ตาม รอยขีดข่วนบนพื้นผิวยังคงเป็นปัญหาที่ยังไม่ได้รับการแก้ไข นอกจากนี้ เพชรโพลีคริสตัลไลน์ที่ใช้ในกระบวนการนี้ผลิตขึ้นโดยการสังเคราะห์ระเบิด ซึ่งเป็นความท้าทายทางเทคนิค ให้ผลผลิตในปริมาณน้อย และมีราคาแพงมาก

การขัดเงาของผลึกเดี่ยว SiC

เพื่อให้ได้พื้นผิวขัดเงาคุณภาพสูงบนเวเฟอร์ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) การขัดเงาจะต้องขจัดหลุมเจียรและคลื่นบนพื้นผิวในระดับนาโนเมตรออกให้หมด เป้าหมายคือการผลิตพื้นผิวที่เรียบเนียน ปราศจากตำหนิ ไม่มีการปนเปื้อนหรือการเสื่อมสภาพ ไม่มีความเสียหายใต้ผิว และไม่มีความเครียดตกค้างบนพื้นผิว

3.1 การขัดเชิงกลและ CMP ของเวเฟอร์ SiC

หลังจากการเติบโตของแท่งผลึกเดี่ยว SiC ข้อบกพร่องบนพื้นผิวทำให้ไม่สามารถนำไปใช้สำหรับการเติบโตแบบเอพิแทกเซียลได้โดยตรง ดังนั้น จำเป็นต้องมีการประมวลผลเพิ่มเติม แท่งผลึกจะถูกขึ้นรูปเป็นทรงกระบอกมาตรฐานก่อนโดยการปัดเศษ จากนั้นจึงหั่นเป็นแผ่นเวเฟอร์โดยใช้การตัดลวด ตามด้วยการตรวจสอบทิศทางของผลึก การขัดเงาเป็นขั้นตอนสำคัญในการปรับปรุงคุณภาพเวเฟอร์ การแก้ไขความเสียหายบนพื้นผิวที่อาจเกิดขึ้นจากข้อบกพร่องในการเติบโตของผลึก และขั้นตอนการประมวลผลก่อนหน้า

มีสี่วิธีหลักในการขจัดชั้นความเสียหายบนพื้นผิว SiC:

การขัดเงาทางกล: เรียบง่ายแต่ทิ้งรอยขีดข่วน เหมาะสำหรับการขัดเงาเบื้องต้น

การขัดด้วยสารเคมีเชิงกล (CMP) ขจัดรอยขีดข่วนด้วยการกัดกร่อนทางเคมี เหมาะสำหรับการขัดที่แม่นยำ

การกัดไฮโดรเจน: ต้องใช้อุปกรณ์ที่ซับซ้อน ซึ่งมักใช้ในกระบวนการ HTCVD

การขัดด้วยความช่วยเหลือของพลาสม่า: ซับซ้อนและแทบใช้ไม่บ่อย

การขัดด้วยเครื่องจักรเพียงอย่างเดียวอาจทำให้เกิดรอยขีดข่วนได้ ในขณะที่การขัดด้วยสารเคมีเพียงอย่างเดียวอาจทำให้เกิดการกัดกร่อนที่ไม่สม่ำเสมอ CMP ผสมผสานข้อดีทั้งสองประการเข้าด้วยกันและนำเสนอโซลูชันที่มีประสิทธิภาพและคุ้มต้นทุน

หลักการทำงานของ CMP

CMP ทำงานโดยการหมุนเวเฟอร์ภายใต้แรงกดที่กำหนดบนแผ่นขัดที่หมุนอยู่ การเคลื่อนที่สัมพันธ์นี้ร่วมกับการเสียดสีทางกลจากสารกัดกร่อนขนาดนาโนในสารละลาย และการกระทำทางเคมีของสารทำปฏิกิริยา ทำให้เกิดการปรับพื้นผิวให้เรียบ

วัตถุดิบหลักที่ใช้:

สารละลายขัดเงา: ประกอบด้วยสารกัดกร่อนและสารเคมี

แผ่นขัด: สึกหรอลงระหว่างการใช้งาน ทำให้ขนาดรูพรุนลดลงและประสิทธิภาพในการส่งสารละลายลดลง การแต่งผิวปกติ โดยทั่วไปจะใช้เครื่องแต่งผิวเพชร เพื่อคืนความหยาบ

กระบวนการ CMP ทั่วไป

สารกัดกร่อน: สารละลายเพชร 0.5 μm

ความหยาบของพื้นผิวเป้าหมาย: ~0.7 นาโนเมตร

การขัดด้วยสารเคมีเชิงกล:

อุปกรณ์ขัดเงา : เครื่องขัดด้านเดียว AP-810

แรงดัน : 200 g/cm²

ความเร็วแผ่น : 50 รอบต่อนาที

ความเร็วของด้ามจับเซรามิค : 38 รอบ/นาที

ส่วนประกอบของสารละลาย:

SiO₂ (30% โดยน้ำหนัก, pH = 10.15)

0–70% โดยน้ำหนัก H₂O₂ (30% โดยน้ำหนัก เกรดรีเอเจนต์)

ปรับ pH เป็น 8.5 โดยใช้ KOH 5% และ HNO₃ 1%

อัตราการไหลของสารละลาย: 3 ลิตร/นาที หมุนเวียน

กระบวนการนี้ช่วยปรับปรุงคุณภาพเวเฟอร์ SiC ได้อย่างมีประสิทธิภาพ และตอบสนองข้อกำหนดของกระบวนการปลายน้ำ

ความท้าทายทางเทคนิคในการขัดเงาเชิงกล

SiC เป็นเซมิคอนดักเตอร์ที่มีแบนด์แก็ปกว้าง จึงมีบทบาทสำคัญในอุตสาหกรรมอิเล็กทรอนิกส์ ด้วยคุณสมบัติทางกายภาพและเคมีที่ยอดเยี่ยม ผลึกเดี่ยวของ SiC จึงเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง เช่น อุณหภูมิสูง ความถี่สูง พลังงานสูง และทนต่อรังสี อย่างไรก็ตาม ลักษณะที่แข็งและเปราะบางของ SiC ก่อให้เกิดความท้าทายที่สำคัญในการเจียรและขัดเงา

เนื่องจากผู้ผลิตชั้นนำระดับโลกเปลี่ยนจากเวเฟอร์ขนาด 6 นิ้วเป็น 8 นิ้ว ปัญหาต่างๆ เช่น การแตกร้าวและความเสียหายของเวเฟอร์ระหว่างการประมวลผลจึงมีความชัดเจนมากขึ้น ซึ่งส่งผลกระทบอย่างมีนัยสำคัญต่อผลผลิต การแก้ไขปัญหาทางเทคนิคของแผ่นพื้นผิว SiC ขนาด 8 นิ้วถือเป็นมาตรฐานสำคัญสำหรับความก้าวหน้าของอุตสาหกรรมในปัจจุบัน

ในยุค 8 นิ้ว การประมวลผลเวเฟอร์ SiC ต้องเผชิญกับความท้าทายมากมาย:

การปรับขนาดเวเฟอร์เป็นสิ่งจำเป็นในการเพิ่มผลผลิตชิปต่อชุด ลดการสูญเสียขอบ และลดต้นทุนการผลิต โดยเฉพาะอย่างยิ่งเมื่อคำนึงถึงความต้องการที่เพิ่มขึ้นในการใช้งานรถยนต์ไฟฟ้า

ในขณะที่การเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC ขนาด 8 นิ้วได้เติบโตเต็มที่แล้ว กระบวนการแบ็คเอนด์ เช่น การบดและการขัดยังคงเผชิญกับปัญหาคอขวด ส่งผลให้ผลผลิตต่ำ (เพียง 40–50%)

เวเฟอร์ขนาดใหญ่จะมีการกระจายแรงกดที่ซับซ้อนมากขึ้น ส่งผลให้การจัดการความเครียดในการขัดและความสม่ำเสมอของผลผลิตมีความยากยิ่งขึ้น

แม้ว่าเวเฟอร์ขนาด 8 นิ้วจะมีความหนาใกล้เคียงกับเวเฟอร์ขนาด 6 นิ้ว แต่ก็มีแนวโน้มที่จะเกิดความเสียหายระหว่างการจัดการเนื่องจากความเครียดและการบิดเบี้ยว

การตัดด้วยเลเซอร์จึงถูกนำมาใช้เพิ่มมากขึ้นเพื่อลดความเครียดที่เกิดจากการตัด การบิดเบี้ยว และการแตกร้าว อย่างไรก็ตาม:

เลเซอร์ความยาวคลื่นยาวทำให้เกิดความเสียหายจากความร้อน

เลเซอร์คลื่นสั้นจะสร้างเศษวัสดุหนักและทำให้ชั้นความเสียหายลึกขึ้น ส่งผลให้การขัดซับซ้อนมากขึ้น

เวิร์กโฟลว์การขัดเชิงกลสำหรับ SiC

กระบวนการทั่วไปประกอบด้วย:

การตัดแนว

การบดหยาบ

การบดละเอียด

การขัดเงาด้วยเครื่องจักร

การขัดด้วยสารเคมีเชิงกล (CMP) เป็นขั้นตอนสุดท้าย

การเลือกวิธี CMP การออกแบบเส้นทางกระบวนการ และการปรับพารามิเตอร์ให้เหมาะสมนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่ง ในการผลิตเซมิคอนดักเตอร์ CMP ถือเป็นขั้นตอนสำคัญในการผลิตเวเฟอร์ SiC ที่มีพื้นผิวเรียบเป็นพิเศษ ปราศจากตำหนิ และไม่มีความเสียหาย ซึ่งถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเจริญเติบโตของเอพิแทกเซียลที่มีคุณภาพสูง

(ก) นำแท่ง SiC ออกจากเบ้าหลอม

(b) ดำเนินการขึ้นรูปเบื้องต้นโดยใช้การเจียรด้วยเครื่องเจียรแบบเส้นผ่านศูนย์กลางภายนอก

(c) กำหนดทิศทางของผลึกโดยใช้การวางแนวแบบแบนหรือรอยบาก

(d) ตัดแท่งโลหะให้เป็นแผ่นเวเฟอร์บางๆ โดยใช้เลื่อยหลายลวด

(e) บรรลุความเรียบเนียนของพื้นผิวเหมือนกระจกโดยขั้นตอนการเจียรและขัดเงา

หลังจากเสร็จสิ้นขั้นตอนการประมวลผลชุดหนึ่งแล้ว ขอบด้านนอกของเวเฟอร์ SiC มักจะคมขึ้น ซึ่งทำให้มีความเสี่ยงต่อการแตกร้าวระหว่างการจัดการหรือการใช้งาน เพื่อหลีกเลี่ยงความเปราะบางดังกล่าว จำเป็นต้องเจียรขอบ

นอกเหนือจากกระบวนการตัดแบบดั้งเดิมแล้ว วิธีการที่สร้างสรรค์ในการเตรียมเวเฟอร์ SiC ยังเกี่ยวข้องกับเทคโนโลยีการเชื่อมติด วิธีนี้ทำให้สามารถผลิตเวเฟอร์ได้โดยการยึดชั้นผลึกเดี่ยว SiC บางๆ เข้ากับพื้นผิวที่ไม่เป็นเนื้อเดียวกัน (พื้นผิวรองรับ)

รูปที่ 3 แสดงขั้นตอนกระบวนการ:

ขั้นแรก ชั้นการแยกชั้นจะเกิดขึ้นที่ความลึกที่กำหนดบนพื้นผิวของผลึกเดี่ยว SiC ผ่านการฝังไอออนไฮโดรเจนหรือเทคนิคที่คล้ายคลึงกัน จากนั้นผลึกเดี่ยว SiC ที่ผ่านการประมวลผลจะถูกยึดติดกับพื้นผิวรองรับแบบแบน และได้รับแรงกดและความร้อน วิธีนี้ช่วยให้สามารถถ่ายโอนและแยกชั้นผลึกเดี่ยว SiC ออกจากพื้นผิวรองรับได้สำเร็จ

ชั้น SiC ที่แยกออกมาจะผ่านการปรับพื้นผิวเพื่อให้ได้ความเรียบตามต้องการ และสามารถนำกลับมาใช้ใหม่ในกระบวนการยึดติดในภายหลังได้ เมื่อเปรียบเทียบกับการตัดผลึก SiC แบบดั้งเดิม เทคนิคนี้จะช่วยลดความต้องการวัสดุที่มีราคาแพง แม้ว่าจะยังมีความท้าทายทางเทคนิคอยู่ แต่การวิจัยและพัฒนาก็ก้าวหน้าอย่างต่อเนื่องเพื่อให้สามารถผลิตเวเฟอร์ที่มีต้นทุนต่ำลงได้

เนื่องจาก SiC มีความแข็งสูงและมีเสถียรภาพทางเคมี ซึ่งทำให้ทนทานต่อปฏิกิริยาที่อุณหภูมิห้อง จึงจำเป็นต้องมีการขัดเชิงกลเพื่อขจัดหลุมเจียรละเอียด ลดความเสียหายบนพื้นผิว ขจัดรอยขีดข่วน หลุม และตำหนิเปลือกส้ม ลดความหยาบของพื้นผิว ปรับปรุงความเรียบ และปรับปรุงคุณภาพพื้นผิว

เพื่อให้ได้พื้นผิวขัดเงาที่มีคุณภาพสูง จำเป็นต้อง:

ปรับชนิดของสารกัดกร่อน

ลดขนาดอนุภาค

เพิ่มประสิทธิภาพพารามิเตอร์กระบวนการ

เลือกวัสดุขัดเงาและแผ่นขัดที่มีความแข็งเพียงพอ

รูปที่ 7 แสดงให้เห็นว่าการขัดสองหน้าด้วยสารกัดกร่อน 1 μm สามารถควบคุมความเรียบและการเปลี่ยนแปลงความหนาได้ภายใน 10 μm และลดความหยาบของพื้นผิวลงเหลือประมาณ 0.25 นาโนเมตร

3.2 การขัดด้วยสารเคมีเชิงกล (CMP)

การขัดด้วยสารเคมีเชิงกล (CMP) เป็นการผสมผสานระหว่างการขัดด้วยอนุภาคละเอียดพิเศษกับการกัดด้วยสารเคมีเพื่อสร้างพื้นผิวเรียบเป็นระนาบบนวัสดุที่กำลังประมวลผล หลักการพื้นฐานมีดังนี้:

ปฏิกิริยาเคมีเกิดขึ้นระหว่างสารละลายขัดเงาและพื้นผิวเวเฟอร์ ทำให้เกิดชั้นนุ่มๆ

แรงเสียดทานระหว่างอนุภาคที่มีฤทธิ์กัดกร่อนและชั้นนุ่มจะขจัดวัสดุออกไป

ข้อดีของ CMP:

เอาชนะข้อเสียของการขัดด้วยเครื่องจักรหรือสารเคมีล้วนๆ

บรรลุทั้งการวางแผนระดับโลกและระดับท้องถิ่น

ผลิตพื้นผิวที่มีความเรียบสูงและความหยาบต่ำ

ไม่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อพื้นผิวหรือใต้ผิวดิน

รายละเอียด:

เวเฟอร์เคลื่อนที่สัมพันธ์กับแผ่นขัดภายใต้แรงกด

สารกัดกร่อนขนาดนาโนเมตร (เช่น SiO₂) ในสารละลายมีส่วนร่วมในการเฉือน ทำให้พันธะโควาเลนต์ Si–C อ่อนตัวลง และเพิ่มประสิทธิภาพในการกำจัดวัสดุ

ประเภทของเทคนิค CMP:

การขัดแบบไม่ใช้สารกัดกร่อน: สารกัดกร่อน (เช่น SiO₂) จะถูกแขวนลอยอยู่ในสารละลาย การขจัดวัสดุเกิดขึ้นโดยการขัดถูสามส่วน (เวเฟอร์–แผ่น–สารกัดกร่อน) ขนาดของสารกัดกร่อน (โดยทั่วไปคือ 60–200 นาโนเมตร) ค่า pH และอุณหภูมิจะต้องได้รับการควบคุมอย่างแม่นยำเพื่อปรับปรุงความสม่ำเสมอ

การขัดด้วยสารกัดกร่อนแบบคงที่: สารกัดกร่อนจะถูกฝังอยู่ในแผ่นขัดเพื่อป้องกันการจับตัวเป็นก้อน ซึ่งเหมาะสำหรับการประมวลผลที่มีความแม่นยำสูง

การทำความสะอาดหลังขัดเงา:

เวเฟอร์ขัดเงาจะผ่านกระบวนการดังต่อไปนี้:

การทำความสะอาดด้วยสารเคมี (รวมทั้งการขจัดคราบน้ำ DI และสารละลาย)

การล้างด้วยน้ำ DI และ

การอบแห้งด้วยไนโตรเจนร้อน

เพื่อลดการปนเปื้อนบนพื้นผิวให้เหลือน้อยที่สุด

คุณภาพและประสิทธิภาพของพื้นผิว

ความหยาบของพื้นผิวสามารถลดลงเหลือ Ra < 0.3 nm ซึ่งตรงตามข้อกำหนดด้านอิพิแทกซีของเซมิคอนดักเตอร์

การปรับพื้นผิวทั่วไป: การผสมผสานระหว่างการทำให้อ่อนลงด้วยสารเคมีและการขจัดทางกลช่วยลดรอยขีดข่วนและการกัดที่ไม่สม่ำเสมอ ให้ประสิทธิภาพเหนือกว่าวิธีการทางกลหรือทางเคมีแบบเดิม

ประสิทธิภาพสูง: เหมาะสำหรับวัสดุแข็งและเปราะเช่น SiC ที่มีอัตราการกำจัดวัสดุสูงกว่า 200 นาโนเมตรต่อชั่วโมง

เทคนิคการขัดเงาใหม่ๆ อื่นๆ

นอกจาก CMP แล้ว ยังมีการเสนอวิธีทางเลือกอื่นๆ ได้แก่:

การขัดด้วยไฟฟ้าเคมี การขัดหรือการกัดกร่อนด้วยความช่วยเหลือของตัวเร่งปฏิกิริยา และ

การขัดเงาด้วยไตรโบเคมีคอล

อย่างไรก็ตาม วิธีการเหล่านี้ยังคงอยู่ในขั้นตอนการวิจัยและได้รับการพัฒนาช้าๆ เนื่องมาจากคุณสมบัติของวัสดุ SiC ที่ท้าทาย

ในที่สุด การประมวลผล SiC ก็เป็นกระบวนการค่อยเป็นค่อยไปในการลดการบิดเบี้ยวและความหยาบเพื่อปรับปรุงคุณภาพพื้นผิว โดยที่ความเรียบและความหยาบนั้นเป็นสิ่งสำคัญตลอดทุกขั้นตอน

เทคโนโลยีการประมวลผล

ในขั้นตอนการบดเวเฟอร์ สารละลายเพชรที่มีขนาดอนุภาคต่างกันจะถูกใช้บดเวเฟอร์ให้ได้ความเรียบและความหยาบของพื้นผิวตามต้องการ จากนั้นจึงทำการขัดโดยใช้เทคนิคการขัดเชิงกลและเคมีเชิงกล (CMP) เพื่อผลิตเวเฟอร์ซิลิกอนคาร์ไบด์ (SiC) ขัดเงาโดยไม่เกิดความเสียหาย

หลังจากการขัดเงาแล้ว เวเฟอร์ SiC จะต้องผ่านการตรวจสอบคุณภาพอย่างเข้มงวดโดยใช้เครื่องมือ เช่น กล้องจุลทรรศน์แบบออปติคอลและเครื่องเลี้ยวเบนของรังสีเอกซ์ เพื่อให้แน่ใจว่าพารามิเตอร์ทางเทคนิคทั้งหมดเป็นไปตามมาตรฐานที่กำหนด ในที่สุด เวเฟอร์ที่ขัดเงาแล้วจะได้รับการทำความสะอาดโดยใช้สารทำความสะอาดเฉพาะทางและน้ำบริสุทธิ์พิเศษเพื่อขจัดสิ่งปนเปื้อนบนพื้นผิว จากนั้นจึงทำการทำให้แห้งโดยใช้ก๊าซไนโตรเจนที่มีความบริสุทธิ์สูงพิเศษและเครื่องอบแห้งแบบหมุน ซึ่งทำให้กระบวนการผลิตทั้งหมดเสร็จสมบูรณ์

หลังจากทุ่มเทความพยายามมาหลายปี ความก้าวหน้าที่สำคัญก็เกิดขึ้นในประเทศจีนในการประมวลผลผลึกเดี่ยว SiC ในประเทศ ผลึกเดี่ยว 4H-SiC กึ่งฉนวนขนาด 100 มม. ได้รับการพัฒนาสำเร็จแล้ว และปัจจุบันสามารถผลิตผลึกเดี่ยว 4H-SiC และ 6H-SiC ชนิด n ได้เป็นชุด บริษัทต่างๆ เช่น TankeBlue และ TYST ได้พัฒนาผลึกเดี่ยว SiC ขนาด 150 มม. ไปแล้ว

ในด้านเทคโนโลยีการประมวลผลเวเฟอร์ SiC สถาบันในประเทศได้สำรวจเงื่อนไขกระบวนการและเส้นทางสำหรับการตัด การบด และการขัดผลึกเบื้องต้นแล้ว สถาบันเหล่านี้สามารถผลิตตัวอย่างที่ตรงตามข้อกำหนดสำหรับการผลิตอุปกรณ์ได้ อย่างไรก็ตาม เมื่อเทียบกับมาตรฐานสากลแล้ว คุณภาพการประมวลผลพื้นผิวของเวเฟอร์ในประเทศยังคงตามหลังอยู่มาก มีปัญหาหลายประการ:

ทฤษฎีและเทคโนโลยีการประมวลผล SiC ระดับสากลได้รับการปกป้องอย่างเข้มงวดและไม่สามารถเข้าถึงได้ง่าย

ขาดการวิจัยเชิงทฤษฎีและการสนับสนุนการปรับปรุงและเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการ

ต้นทุนการนำเข้าอุปกรณ์และส่วนประกอบจากต่างประเทศสูง

การวิจัยภายในประเทศเกี่ยวกับการออกแบบอุปกรณ์ ความแม่นยำในการประมวลผล และวัสดุ ยังคงแสดงให้เห็นช่องว่างที่สำคัญเมื่อเทียบกับระดับนานาชาติ

ปัจจุบันเครื่องมือวัดความแม่นยำสูงส่วนใหญ่ที่ใช้ในประเทศจีนเป็นสินค้านำเข้า อุปกรณ์และวิธีการทดสอบยังต้องได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติม

ด้วยการพัฒนาอย่างต่อเนื่องของเซมิคอนดักเตอร์รุ่นที่สาม เส้นผ่านศูนย์กลางของซับสเตรตผลึกเดี่ยว SiC จึงเพิ่มขึ้นอย่างต่อเนื่องควบคู่ไปกับข้อกำหนดที่สูงขึ้นสำหรับคุณภาพการประมวลผลพื้นผิว เทคโนโลยีการประมวลผลเวเฟอร์ได้กลายเป็นหนึ่งในขั้นตอนที่ท้าทายทางเทคนิคมากที่สุดหลังจากการเติบโตของผลึกเดี่ยว SiC

เพื่อรับมือกับความท้าทายที่มีอยู่ในการประมวลผล จำเป็นต้องศึกษาเพิ่มเติมเกี่ยวกับกลไกที่เกี่ยวข้องกับการตัด การเจียร และการขัดเงา ตลอดจนสำรวจวิธีการและเส้นทางกระบวนการที่เหมาะสมสำหรับการผลิตเวเฟอร์ SiC ในเวลาเดียวกัน จำเป็นต้องเรียนรู้จากเทคโนโลยีการประมวลผลขั้นสูงระดับนานาชาติ และนำเทคนิคและอุปกรณ์การตัดเฉือนที่มีความแม่นยำสูงที่ทันสมัยมาใช้ในการผลิตวัสดุพื้นผิวคุณภาพสูง

เมื่อขนาดของเวเฟอร์เพิ่มขึ้น ความยากของการเจริญเติบโตของผลึกและการประมวลผลก็เพิ่มขึ้นเช่นกัน อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพการผลิตอุปกรณ์ปลายน้ำดีขึ้นอย่างมาก และต้นทุนต่อหน่วยก็ลดลง ปัจจุบัน ซัพพลายเออร์เวเฟอร์ SiC หลักทั่วโลกนำเสนอผลิตภัณฑ์ที่มีเส้นผ่านศูนย์กลางตั้งแต่ 4 นิ้วถึง 6 นิ้ว บริษัทชั้นนำ เช่น Cree และ II-VI ได้เริ่มวางแผนพัฒนาสายการผลิตเวเฟอร์ SiC ขนาด 8 นิ้วแล้ว