半導体デバイスにおける炭化ケイ素 (SiC) の幅広い用途に伴い、炭化ケイ素基板 の品質要件はますます厳しくなっています。 SiC デバイスには、表面の厚さ変化、表面粗さ (Ra)、加工損傷、ライナー膜の残留応力などについて厳しい規制があります。しかし、切断・剥離後のSiC基板には、変質層、表面粗さの高さ、平坦度の悪さなどの問題が発生することがよくあります。これらの問題は、後続のエピタキシープロセス用に高品質の研磨シートを得るために、効果的な平坦化プロセスによって解決されなければなりません。この記事では、SiC 基板の平坦化プロセスにおける研削および研削技術に焦点を当て、その利点と欠点を比較および分析します。

１．研削加工の現状と限界

研削工程は粗研削と精研削の2段階で高いシェアを誇り、化学機械研磨（CMP）の前に片面機械研磨（DMP）を必要とします。その利点はコストが比較的低いことですが、煩雑なプロセス、低い自動化レベル、高い断片化リスク、低い柔軟性、および環境への一定の影響などの欠点もあります。

2．研削加工の利点と適応性

研削プロセスの代替としての研削プロセスは、より高い材料除去速度と、ウェーハの厚さと平坦度のより良い制御を提供します。さまざまな研磨剤やダイヤモンド砥石などの研削技術を使用して、より微細で均一な表面処理を実現します。研削プロセスは自動化と柔軟性の点で優れており、単一チップの処理に適しており、大型ウェーハの処理ニーズによりよく適応できます。[24]

SiC基板平坦化工程図

研削工程は通常、粗研削と微研削の2段階で構成され、粒子径の異なる研磨材により基板表面のダメージ層を徐々に除去し、表面平滑性を向上させます。しかし、このプロセスには多くの問題があります。まず、粗研削から微研削、DMPやCMPに至るまでプロセスがより複雑になり、複数のステップが必要となり、処理時間とコストが増加します。第二に、自動化レベルが高くないため、生産効率が低くなります。大きなウェーハの場合、処理中の機械的ストレスにより破片が発生するリスクが高くなります。さらに、研削プロセスの柔軟性が低いため、単一チップの加工には適さず、研削液の使用は環境に一定の影響を与えます。

研削プロセスでは、ダイヤモンドホイールなどの効率の高い研磨剤を使用して、より高い材料除去率で SiC 基板を迅速に平坦化します。研削プロセスと比較して、研削プロセスには次の利点があります。第一に、高度な自動化により、生産効率が大幅に向上します。 2 つ目は、柔軟性が高く、単体の加工に適しており、さまざまなニーズに応じてカスタマイズできることです。第三に、大型ウェーハの処理ニーズによりよく適応し、断片化のリスクを軽減できます。さらに、研削プロセスにより、より細かく均一な表面仕上げが可能になり、その後の CMP プロセスに適した基板が提供されます。[38]

要約すると、SiC 基板の平坦化プロセスにおける研削および研磨技術には、それぞれ長所と短所があります。研削プロセスのコストは低いものの、プロセスが煩雑で自動化レベルが高くなく、断片化のリスクが高く、柔軟性が低いため、さらなる開発が制限されています。対照的に、研削プロセスは自動化、柔軟性、材料除去速度、表面処理品質の点で明らかな利点を示しており、現代の半導体産業におけるSiC基板の高品質要件により適しています。したがって、半導体技術の継続的な進歩に伴い、研削プロセスはSiC基板の平坦化技術の主流になることが予想されます。将来的には、ますます厳しくなる SiC デバイスの基板要件を満たすために、加工効率と品質を向上させるために研削プロセスのパラメーターをさらに最適化する必要があります。