SiC वेफर प्रोसेसिंग तंत्रज्ञानाची सद्यस्थिती आणि ट्रेंड

तिसऱ्या पिढीतील अर्धसंवाहक सब्सट्रेट मटेरियल म्हणून,सिलिकॉन कार्बाइड (SiC)उच्च-फ्रिक्वेन्सी आणि उच्च-शक्तीच्या इलेक्ट्रॉनिक उपकरणांच्या निर्मितीमध्ये सिंगल क्रिस्टलच्या वापराच्या व्यापक शक्यता आहेत. उच्च-गुणवत्तेच्या सब्सट्रेट मटेरियलच्या निर्मितीमध्ये SiC ची प्रक्रिया तंत्रज्ञान निर्णायक भूमिका बजावते. हा लेख चीन आणि परदेशात SiC प्रक्रिया तंत्रज्ञानावरील संशोधनाच्या सद्यस्थितीची ओळख करून देतो, कटिंग, ग्राइंडिंग आणि पॉलिशिंग प्रक्रियेच्या यंत्रणेचे विश्लेषण आणि तुलना करतो, तसेच वेफर फ्लॅटनेस आणि पृष्ठभागाच्या खडबडीतपणामधील ट्रेंड. हे SiC वेफर प्रक्रियेतील विद्यमान आव्हाने देखील दर्शवते आणि भविष्यातील विकास दिशानिर्देशांवर चर्चा करते.

सिलिकॉन कार्बाइड (SiC)वेफर्स हे तिसऱ्या पिढीतील अर्धवाहक उपकरणांसाठी महत्त्वाचे पायाभूत साहित्य आहेत आणि मायक्रोइलेक्ट्रॉनिक्स, पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स आणि अर्धवाहक प्रकाशयोजना यासारख्या क्षेत्रात त्यांचे महत्त्व आणि बाजारपेठेतील क्षमता लक्षणीय आहे. अत्यंत उच्च कडकपणा आणि रासायनिक स्थिरतेमुळेSiC सिंगल क्रिस्टल्स, पारंपारिक अर्धवाहक प्रक्रिया पद्धती त्यांच्या मशीनिंगसाठी पूर्णपणे योग्य नाहीत. जरी अनेक आंतरराष्ट्रीय कंपन्यांनी SiC सिंगल क्रिस्टल्सच्या तांत्रिकदृष्ट्या मागणी असलेल्या प्रक्रियेवर व्यापक संशोधन केले असले तरी, संबंधित तंत्रज्ञान कठोरपणे गोपनीय ठेवले जाते.

अलिकडच्या वर्षांत, चीनने SiC सिंगल क्रिस्टल मटेरियल आणि उपकरणांच्या विकासात प्रयत्न वाढवले ​​आहेत. तथापि, देशात SiC डिव्हाइस तंत्रज्ञानाची प्रगती सध्या प्रक्रिया तंत्रज्ञान आणि वेफर गुणवत्तेतील मर्यादांमुळे मर्यादित आहे. म्हणूनच, SiC सिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेट्सची गुणवत्ता वाढविण्यासाठी आणि त्यांचा व्यावहारिक वापर आणि मोठ्या प्रमाणात उत्पादन साध्य करण्यासाठी SiC प्रक्रिया क्षमता सुधारणे चीनसाठी आवश्यक आहे.

मुख्य प्रक्रिया चरणांमध्ये हे समाविष्ट आहे: कटिंग → खडबडीत पीसणे → बारीक पीसणे → रफ पॉलिशिंग (यांत्रिक पॉलिशिंग) → बारीक पॉलिशिंग (रासायनिक यांत्रिक पॉलिशिंग, CMP) → तपासणी.

SiC सिंगल क्रिस्टल्सचे कटिंग

च्या प्रक्रियेतSiC सिंगल क्रिस्टल्सकटिंग ही पहिली आणि अत्यंत महत्त्वाची पायरी आहे. कटिंग प्रक्रियेमुळे निर्माण होणारे वेफरचे धनुष्य, वार्प आणि एकूण जाडीचे भिन्नता (TTV) नंतरच्या ग्राइंडिंग आणि पॉलिशिंग ऑपरेशन्सची गुणवत्ता आणि परिणामकारकता ठरवते.

कटिंग टूल्स आकारानुसार डायमंड इनर व्यास (आयडी) सॉ, बाह्य व्यास (ओडी) सॉ, बँड सॉ आणि वायर सॉ मध्ये वर्गीकृत केले जाऊ शकतात. वायर सॉ, त्यांच्या हालचालीच्या प्रकारानुसार रेसिप्रोकेटिंग आणि लूप (अंतहीन) वायर सिस्टममध्ये वर्गीकृत केले जाऊ शकतात. अ‍ॅब्रेसिव्हच्या कटिंग यंत्रणेच्या आधारे, वायर सॉ स्लाइसिंग तंत्रे दोन प्रकारांमध्ये विभागली जाऊ शकतात: फ्री अ‍ॅब्रेसिव्ह वायर सॉइंग आणि फिक्स्ड अ‍ॅब्रेसिव्ह डायमंड वायर सॉइंग.

१.१ पारंपारिक कापणी पद्धती

बाह्य व्यास (OD) करवतीची कटिंग खोली ब्लेडच्या व्यासाने मर्यादित असते. कटिंग प्रक्रियेदरम्यान, ब्लेड कंपन आणि विचलनास प्रवण असते, ज्यामुळे उच्च आवाज पातळी आणि कमी कडकपणा निर्माण होतो. आतील व्यास (ID) करवती ब्लेडच्या आतील परिघावर कटिंग एज म्हणून डायमंड अ‍ॅब्रेसिव्ह वापरतात. हे ब्लेड 0.2 मिमी इतके पातळ असू शकतात. स्लाइसिंग दरम्यान, आयडी ब्लेड उच्च वेगाने फिरते तर कापायचे साहित्य ब्लेडच्या मध्यभागी सापेक्ष रेडियलली फिरते, या सापेक्ष गतीद्वारे स्लाइसिंग साध्य करते.

डायमंड बँड सॉ ला वारंवार थांबावे लागते आणि उलटावे लागते आणि कटिंगचा वेग खूप कमी असतो—सामान्यत: २ मीटर/सेकंद पेक्षा जास्त नसतो. त्यांना लक्षणीय यांत्रिक पोशाख आणि उच्च देखभाल खर्च देखील सहन करावा लागतो. सॉ ब्लेडच्या रुंदीमुळे, कटिंग त्रिज्या खूप लहान असू शकत नाही आणि मल्टी-स्लाइस कटिंग शक्य नाही. ही पारंपारिक करवत साधने बेसच्या कडकपणामुळे मर्यादित आहेत आणि वक्र कट करू शकत नाहीत किंवा मर्यादित वळण त्रिज्या आहेत. ते फक्त सरळ कट करण्यास सक्षम आहेत, रुंद कर्फ तयार करतात, कमी उत्पादन दर आहे आणि म्हणून ते कापण्यासाठी अयोग्य आहेत.SiC क्रिस्टल्स.

१.२ मोफत अ‍ॅब्रेसिव्ह वायर सॉ मल्टी-वायर कटिंग

फ्री अ‍ॅब्रेसिव्ह वायर सॉ स्लाइसिंग तंत्र वायरच्या जलद हालचालीचा वापर करून स्लरी कर्फमध्ये वाहून नेतो, ज्यामुळे मटेरियल काढून टाकता येते. हे प्रामुख्याने परस्परसंवादी रचना वापरते आणि सध्या सिंगल-क्रिस्टल सिलिकॉनच्या कार्यक्षम मल्टी-वेफर कटिंगसाठी एक परिपक्व आणि व्यापकपणे वापरली जाणारी पद्धत आहे. तथापि, SiC कटिंगमध्ये त्याचा वापर कमी प्रमाणात अभ्यासला गेला आहे.

फ्री अ‍ॅब्रेसिव्ह वायर सॉ ३०० μm पेक्षा कमी जाडी असलेल्या वेफर्सवर प्रक्रिया करू शकतात. ते कमी कर्फ लॉस देतात, क्वचितच चिपिंग करतात आणि परिणामी पृष्ठभागाची गुणवत्ता तुलनेने चांगली असते. तथापि, अ‍ॅब्रेसिव्हच्या रोलिंग आणि इंडेंटेशनवर आधारित मटेरियल रिमूव्हल मेकॅनिझममुळे, वेफर पृष्ठभागावर लक्षणीय अवशिष्ट ताण, मायक्रोक्रॅक आणि खोलवर नुकसान करणारे थर विकसित होतात. यामुळे वेफर वॉर्पिंग होते, पृष्ठभागाच्या प्रोफाइलची अचूकता नियंत्रित करणे कठीण होते आणि त्यानंतरच्या प्रक्रिया चरणांवर भार वाढतो.

कटिंग कामगिरीवर स्लरीचा मोठा प्रभाव पडतो; अ‍ॅब्रेसिव्हची तीक्ष्णता आणि स्लरीची एकाग्रता राखणे आवश्यक आहे. स्लरी प्रक्रिया आणि पुनर्वापर महाग आहेत. मोठ्या आकाराचे इंगॉट्स कापताना, अ‍ॅब्रेसिव्हला खोल आणि लांब कर्फमध्ये प्रवेश करण्यास त्रास होतो. त्याच अ‍ॅब्रेसिव्ह धान्याच्या आकाराखाली, कर्फचे नुकसान स्थिर-अ‍ॅब्रेसिव्ह वायर सॉपेक्षा जास्त असते.

१.३ फिक्स्ड अ‍ॅब्रेसिव्ह डायमंड वायर सॉ मल्टी-वायर कटिंग

स्थिर अ‍ॅब्रेसिव्ह डायमंड वायर सॉ सामान्यत: इलेक्ट्रोप्लेटिंग, सिंटरिंग किंवा रेझिन बाँडिंग पद्धतींद्वारे स्टील वायर सब्सट्रेटवर डायमंड कण एम्बेड करून बनवले जातात. इलेक्ट्रोप्लेटेड डायमंड वायर सॉ अरुंद कर्फ, चांगली स्लाइस गुणवत्ता, उच्च कार्यक्षमता, कमी दूषितता आणि उच्च-कडकपणा सामग्री कापण्याची क्षमता असे फायदे देतात.

SiC कापण्यासाठी सध्या सर्वात जास्त वापरली जाणारी रेसिप्रोकेटिंग इलेक्ट्रोप्लेटेड डायमंड वायर सॉ पद्धत आहे. आकृती १ (येथे दाखवलेली नाही) या तंत्राचा वापर करून कापलेल्या SiC वेफर्सच्या पृष्ठभागाची सपाटता दर्शवते. कटिंग जसजशी पुढे जाते तसतसे वेफर वॉरपेज वाढते. कारण वायर आणि मटेरियलमधील संपर्क क्षेत्र वायर खाली सरकत असताना वाढते, ज्यामुळे प्रतिकार आणि वायर कंपन वाढते. जेव्हा वायर वेफरच्या कमाल व्यासापर्यंत पोहोचते तेव्हा कंपन त्याच्या शिखरावर असते, ज्यामुळे जास्तीत जास्त वॉरपेज होते.

कापण्याच्या नंतरच्या टप्प्यात, तार प्रवेग, स्थिर-गती हालचाल, मंदावणे, थांबणे आणि उलटे होणे, तसेच शीतलक वापरून कचरा काढण्यात अडचणींमुळे, वेफरची पृष्ठभागाची गुणवत्ता खराब होते. वायर उलटे होणे आणि वेगात चढ-उतार, तसेच वायरवरील मोठे हिऱ्याचे कण हे पृष्ठभागावरील ओरखडे होण्याची प्राथमिक कारणे आहेत.

१.४ कोल्ड सेपरेशन तंत्रज्ञान

तिसऱ्या पिढीतील अर्धसंवाहक मटेरियल प्रोसेसिंगच्या क्षेत्रात SiC सिंगल क्रिस्टल्सचे कोल्ड सेपरेशन ही एक नाविन्यपूर्ण प्रक्रिया आहे. अलिकडच्या वर्षांत, उत्पादन सुधारणे आणि मटेरियल नुकसान कमी करण्याच्या त्याच्या उल्लेखनीय फायद्यांमुळे या तंत्रज्ञानाचे लक्षणीय लक्ष वेधले गेले आहे. या तंत्रज्ञानाचे तीन पैलूंवरून विश्लेषण करता येते: कार्य तत्व, प्रक्रिया प्रवाह आणि मुख्य फायदे.

क्रिस्टल ओरिएंटेशन निर्धारण आणि बाह्य व्यास ग्राइंडिंग: प्रक्रिया करण्यापूर्वी, SiC इनगॉटचे क्रिस्टल ओरिएंटेशन निश्चित करणे आवश्यक आहे. नंतर बाह्य व्यास ग्राइंडिंगद्वारे इनगॉटला दंडगोलाकार रचनेत (सामान्यतः SiC पक म्हणतात) आकार दिला जातो. ही पायरी त्यानंतरच्या दिशात्मक कटिंग आणि स्लाइसिंगसाठी पाया घालते.

मल्टी-वायर कटिंग: या पद्धतीमध्ये दंडगोलाकार पिंड कापण्यासाठी कटिंग वायर्ससह एकत्रितपणे अपघर्षक कणांचा वापर केला जातो. तथापि, त्यात लक्षणीय कर्फ लॉस आणि पृष्ठभाग असमानतेच्या समस्या आहेत.

लेसर कटिंग तंत्रज्ञान: क्रिस्टलमध्ये एक सुधारित थर तयार करण्यासाठी लेसरचा वापर केला जातो, ज्यामधून पातळ काप वेगळे केले जाऊ शकतात. हा दृष्टिकोन सामग्रीचे नुकसान कमी करतो आणि प्रक्रिया कार्यक्षमता वाढवतो, ज्यामुळे ते SiC वेफर कटिंगसाठी एक आशादायक नवीन दिशा बनते.

कटिंग प्रक्रिया ऑप्टिमायझेशन

फिक्स्ड अ‍ॅब्रेसिव्ह मल्टी-वायर कटिंग: हे सध्या मुख्य प्रवाहातील तंत्रज्ञान आहे, जे SiC च्या उच्च कडकपणा वैशिष्ट्यांसाठी योग्य आहे.

इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज मशीनिंग (EDM) आणि कोल्ड सेपरेशन टेक्नॉलॉजी: या पद्धती विशिष्ट आवश्यकतांनुसार तयार केलेले वैविध्यपूर्ण उपाय प्रदान करतात.

पॉलिशिंग प्रक्रिया: साहित्य काढून टाकण्याचा दर आणि पृष्ठभागाचे नुकसान यांचे संतुलन राखणे आवश्यक आहे. पृष्ठभागाची एकरूपता सुधारण्यासाठी केमिकल मेकॅनिकल पॉलिशिंग (CMP) वापरले जाते.

रिअल-टाइम देखरेख: पृष्ठभागावरील खडबडीतपणाचे रिअल-टाइम निरीक्षण करण्यासाठी ऑनलाइन तपासणी तंत्रज्ञान सादर केले आहे.

लेसर स्लाइसिंग: या तंत्रामुळे कर्फचे नुकसान कमी होते आणि प्रक्रिया चक्र कमी होते, जरी थर्मल प्रभावित क्षेत्र एक आव्हान राहिले आहे.

हायब्रिड प्रक्रिया तंत्रज्ञान: यांत्रिक आणि रासायनिक पद्धतींचे संयोजन प्रक्रिया कार्यक्षमता वाढवते.

या तंत्रज्ञानाचा औद्योगिक वापर आधीच झाला आहे. उदाहरणार्थ, इन्फिनॉनने SILTECTRA विकत घेतले आणि आता 8-इंच वेफर्सच्या मोठ्या प्रमाणात उत्पादनास समर्थन देणारे मुख्य पेटंट आहेत. चीनमध्ये, डेलॉन्ग लेसर सारख्या कंपन्यांनी 6-इंच वेफर्स प्रक्रियेसाठी प्रति इनगॉट 30 वेफर्सची आउटपुट कार्यक्षमता प्राप्त केली आहे, जी पारंपारिक पद्धतींपेक्षा 40% सुधारणा दर्शवते.

देशांतर्गत उपकरणांच्या उत्पादनात वाढ होत असताना, हे तंत्रज्ञान SiC सब्सट्रेट प्रक्रियेसाठी मुख्य प्रवाहातील उपाय बनण्याची अपेक्षा आहे. सेमीकंडक्टर मटेरियलच्या वाढत्या व्यासासह, पारंपारिक कटिंग पद्धती कालबाह्य झाल्या आहेत. सध्याच्या पर्यायांपैकी, रेसिप्रोकेटिंग डायमंड वायर सॉ तंत्रज्ञान सर्वात आशादायक अनुप्रयोग शक्यता दर्शवते. लेसर कटिंग, एक उदयोन्मुख तंत्र म्हणून, महत्त्वपूर्ण फायदे देते आणि भविष्यात ते प्राथमिक कटिंग पद्धत बनण्याची अपेक्षा आहे.

२,SiC सिंगल क्रिस्टल ग्राइंडिंग

तिसऱ्या पिढीतील अर्धवाहकांचे प्रतिनिधी म्हणून, सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) त्याच्या विस्तृत बँडगॅप, उच्च ब्रेकडाउन इलेक्ट्रिक फील्ड, उच्च संतृप्तता इलेक्ट्रॉन ड्रिफ्ट वेग आणि उत्कृष्ट थर्मल चालकता यामुळे महत्त्वपूर्ण फायदे देते. हे गुणधर्म SiC ला उच्च-व्होल्टेज अनुप्रयोगांमध्ये (उदा., 1200V वातावरणात) विशेषतः फायदेशीर बनवतात. SiC सब्सट्रेट्ससाठी प्रक्रिया तंत्रज्ञान हे उपकरण निर्मितीचा एक मूलभूत भाग आहे. सब्सट्रेटची पृष्ठभागाची गुणवत्ता आणि अचूकता थेट एपिटॅक्सियल लेयरच्या गुणवत्तेवर आणि अंतिम उपकरणाच्या कामगिरीवर परिणाम करते.

ग्राइंडिंग प्रक्रियेचा प्राथमिक उद्देश म्हणजे कापताना पृष्ठभागावरील करवतीच्या खुणा आणि नुकसान झालेल्या थरांना काढून टाकणे आणि कटिंग प्रक्रियेमुळे होणारे विकृतीकरण दुरुस्त करणे. SiC ची अत्यंत उच्च कडकपणा पाहता, ग्राइंडिंगसाठी बोरॉन कार्बाइड किंवा डायमंड सारख्या कठीण अ‍ॅब्रेसिव्हचा वापर आवश्यक असतो. पारंपारिक ग्राइंडिंग सामान्यतः खडबडीत ग्राइंडिंग आणि बारीक ग्राइंडिंगमध्ये विभागले जाते.

२.१ खडबडीत आणि बारीक दळणे

अपघर्षक कणांच्या आकारानुसार ग्राइंडिंगचे वर्गीकरण केले जाऊ शकते:

खडबडीत दळणे: कापताना झालेल्या करवतीच्या खुणा आणि नुकसान झालेल्या थरांना काढून टाकण्यासाठी प्रामुख्याने मोठ्या अ‍ॅब्रेसिव्हचा वापर केला जातो, ज्यामुळे प्रक्रिया कार्यक्षमता सुधारते.

बारीक दळणे: खडबडीत दळण्यामुळे उरलेला नुकसान थर काढून टाकण्यासाठी, पृष्ठभागाचा खडबडीतपणा कमी करण्यासाठी आणि पृष्ठभागाची गुणवत्ता सुधारण्यासाठी बारीक अपघर्षकांचा वापर केला जातो.

अनेक घरगुती SiC सब्सट्रेट उत्पादक मोठ्या प्रमाणात उत्पादन प्रक्रिया वापरतात. एक सामान्य पद्धत म्हणजे कास्ट आयर्न प्लेट आणि मोनोक्रिस्टलाइन डायमंड स्लरी वापरून दुहेरी बाजूंनी ग्राइंडिंग करणे. ही प्रक्रिया वायर सॉइंगमुळे उरलेला नुकसान थर प्रभावीपणे काढून टाकते, वेफरचा आकार सुधारते आणि TTV (एकूण जाडी बदल), धनुष्य आणि वार्प कमी करते. मटेरियल काढण्याचा दर स्थिर असतो, सामान्यत: 0.8-1.2 μm/मिनिटापर्यंत पोहोचतो. तथापि, परिणामी वेफर पृष्ठभाग मॅट असतो ज्यामध्ये तुलनेने जास्त खडबडीतपणा असतो - सामान्यत: सुमारे 50 nm - ज्यामुळे नंतरच्या पॉलिशिंग चरणांवर जास्त मागणी असते.

२.२ एकतर्फी ग्राइंडिंग

एका बाजूने ग्राइंडिंग केल्याने वेफरची फक्त एकाच बाजूने प्रक्रिया होते. या प्रक्रियेदरम्यान, वेफर स्टील प्लेटवर मेणाने बसवले जाते. लागू केलेल्या दाबाखाली, सब्सट्रेटमध्ये थोडासा विकृती येते आणि वरचा पृष्ठभाग सपाट होतो. ग्राइंडिंग केल्यानंतर, खालचा पृष्ठभाग समतल केला जातो. दाब काढून टाकल्यावर, वरचा पृष्ठभाग त्याच्या मूळ आकारात परत येतो, ज्यामुळे आधीच जमिनीवर असलेल्या खालच्या पृष्ठभागावर देखील परिणाम होतो - ज्यामुळे दोन्ही बाजू विकृत होतात आणि सपाटपणा कमी होतो.

शिवाय, ग्राइंडिंग प्लेट थोड्याच वेळात अवतल बनू शकते, ज्यामुळे वेफर बहिर्वक्र बनतो. प्लेटची सपाटता राखण्यासाठी, वारंवार ड्रेसिंग आवश्यक आहे. कमी कार्यक्षमता आणि कमी वेफर सपाटपणामुळे, एकतर्फी ग्राइंडिंग मोठ्या प्रमाणात उत्पादनासाठी योग्य नाही.

सामान्यतः, बारीक पीसण्यासाठी #8000 ग्राइंडिंग व्हील्स वापरली जातात. जपानमध्ये, ही प्रक्रिया तुलनेने परिपक्व आहे आणि #30000 पॉलिशिंग व्हील्सचा वापर देखील केला जातो. यामुळे प्रक्रिया केलेल्या वेफर्सची पृष्ठभागाची खडबडीतपणा 2 nm पेक्षा कमी होते, ज्यामुळे वेफर्स अतिरिक्त प्रक्रियेशिवाय अंतिम CMP (केमिकल मेकॅनिकल पॉलिशिंग) साठी तयार होतात.

२.३ एकतर्फी पातळ करण्याचे तंत्रज्ञान

डायमंड सिंगल-साइडेड थिनिंग टेक्नॉलॉजी ही सिंगल-साइड ग्राइंडिंगची एक नवीन पद्धत आहे. आकृती ५ मध्ये दाखवल्याप्रमाणे (येथे दाखवलेले नाही), ही प्रक्रिया डायमंड-बॉन्डेड ग्राइंडिंग प्लेट वापरते. वेफर व्हॅक्यूम अ‍ॅडसोर्प्शनद्वारे निश्चित केले जाते, तर वेफर आणि डायमंड ग्राइंडिंग व्हील दोन्ही एकाच वेळी फिरतात. वेफरला लक्ष्य जाडीपर्यंत पातळ करण्यासाठी ग्राइंडिंग व्हील हळूहळू खाली सरकते. एक बाजू पूर्ण झाल्यानंतर, दुसरी बाजू प्रक्रिया करण्यासाठी वेफर फ्लिप केला जातो.

पातळ केल्यानंतर, १०० मिमी वेफर हे साध्य करू शकते:

५ मायक्रॉनपेक्षा कमी उंची

टीटीव्ही < 2 मायक्रॉन

पृष्ठभागाची खडबडीतपणा < 1 nm

ही सिंगल-वेफर प्रक्रिया पद्धत उच्च स्थिरता, उत्कृष्ट सुसंगतता आणि उच्च मटेरियल काढण्याचा दर देते. पारंपारिक दुहेरी बाजूच्या ग्राइंडिंगच्या तुलनेत, ही पद्धत ग्राइंडिंग कार्यक्षमता 50% पेक्षा जास्त सुधारते.

२.४ दुहेरी बाजूंनी ग्राइंडिंग

दुहेरी बाजूंनी ग्राइंडिंग करताना सब्सट्रेटच्या दोन्ही बाजूंना एकाच वेळी ग्राइंड करण्यासाठी वरच्या आणि खालच्या दोन्ही ग्राइंडिंग प्लेटचा वापर केला जातो, ज्यामुळे दोन्ही बाजूंच्या पृष्ठभागाची उत्कृष्ट गुणवत्ता सुनिश्चित होते.

प्रक्रियेदरम्यान, ग्राइंडिंग प्लेट्स प्रथम वर्कपीसच्या सर्वोच्च बिंदूंवर दाब देतात, ज्यामुळे विकृतीकरण होते आणि त्या बिंदूंवर हळूहळू सामग्री काढून टाकली जाते. उंच ठिकाणे समतल होत असताना, सब्सट्रेटवरील दाब हळूहळू अधिक एकसमान होतो, परिणामी संपूर्ण पृष्ठभागावर सातत्यपूर्ण विकृतीकरण होते. यामुळे वरच्या आणि खालच्या दोन्ही पृष्ठभागांना समान रीतीने ग्राउंड करता येते. ग्राइंडिंग पूर्ण झाल्यावर आणि दाब सोडल्यानंतर, सब्सट्रेटचा प्रत्येक भाग समान दाबामुळे एकसमानपणे बरा होतो. यामुळे कमीत कमी वार्पिंग होते आणि चांगली सपाटता येते.

ग्राइंडिंगनंतर वेफरच्या पृष्ठभागाची खडबडीतपणा अपघर्षक कणांच्या आकारावर अवलंबून असते - लहान कण गुळगुळीत पृष्ठभाग तयार करतात. दुहेरी बाजूंनी ग्राइंडिंगसाठी 5 μm अपघर्षक वापरताना, वेफर सपाटपणा आणि जाडीतील फरक 5 μm च्या आत नियंत्रित केला जाऊ शकतो. अणु बल सूक्ष्मदर्शक (AFM) मोजमापांमध्ये सुमारे 100 nm पृष्ठभागाची खडबडीतपणा (Rq) दिसून येतो, ज्यामध्ये 380 nm पर्यंत खोल ग्राइंडिंग खड्डे असतात आणि अपघर्षक क्रियेमुळे दृश्यमान रेषीय खुणा दिसतात.

अधिक प्रगत पद्धतीमध्ये पॉलीक्रिस्टलाइन डायमंड स्लरीसह पॉलीयुरेथेन फोम पॅड वापरून दुहेरी बाजूंनी ग्राइंडिंग करणे समाविष्ट आहे. या प्रक्रियेमुळे पृष्ठभागावरील खडबडीतपणा खूप कमी असतो, ज्यामुळे Ra < 3 nm प्राप्त होतो, जो SiC सब्सट्रेट्सच्या नंतरच्या पॉलिशिंगसाठी अत्यंत फायदेशीर आहे.

तथापि, पृष्ठभागावर स्क्रॅचिंग हा एक अनुत्तरीत मुद्दा आहे. याव्यतिरिक्त, या प्रक्रियेत वापरला जाणारा पॉलीक्रिस्टलाइन हिरा स्फोटक संश्लेषणाद्वारे तयार केला जातो, जो तांत्रिकदृष्ट्या आव्हानात्मक आहे, कमी प्रमाणात उत्पादन देतो आणि अत्यंत महाग आहे.

SiC सिंगल क्रिस्टल्सचे पॉलिशिंग

सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) वेफर्सवर उच्च-गुणवत्तेची पॉलिश केलेली पृष्ठभाग मिळविण्यासाठी, पॉलिशिंगमुळे ग्राइंडिंग पिट्स आणि नॅनोमीटर-स्केल पृष्ठभागावरील उतार पूर्णपणे काढून टाकले पाहिजेत. कोणतेही दूषित किंवा क्षय नसलेले, पृष्ठभागावरील नुकसान न होणारे आणि पृष्ठभागावरील ताण न राहणारे गुळगुळीत, दोषमुक्त पृष्ठभाग तयार करणे हे ध्येय आहे.

३.१ SiC वेफर्सचे यांत्रिक पॉलिशिंग आणि CMP

SiC सिंगल क्रिस्टल इनगॉटच्या वाढीनंतर, पृष्ठभागावरील दोषांमुळे ते एपिटॅक्सियल वाढीसाठी थेट वापरता येत नाही. म्हणून, पुढील प्रक्रिया आवश्यक आहे. इनगॉटला प्रथम गोलाकार करून मानक दंडगोलाकार स्वरूपात आकार दिला जातो, नंतर वायर कटिंग वापरून वेफर्समध्ये कापला जातो, त्यानंतर क्रिस्टलोग्राफिक ओरिएंटेशन पडताळणी केली जाते. वेफरची गुणवत्ता सुधारण्यासाठी, क्रिस्टल वाढीतील दोषांमुळे होणारे संभाव्य पृष्ठभागाचे नुकसान आणि पूर्वीच्या प्रक्रिया चरणांना तोंड देण्यासाठी पॉलिशिंग हे एक महत्त्वाचे पाऊल आहे.

SiC वरील पृष्ठभागावरील नुकसानीचे थर काढून टाकण्यासाठी चार मुख्य पद्धती आहेत:

यांत्रिक पॉलिशिंग: सोपे पण ओरखडे सोडते; सुरुवातीच्या पॉलिशिंगसाठी योग्य.

केमिकल मेकॅनिकल पॉलिशिंग (CMP): केमिकल एचिंगद्वारे ओरखडे काढून टाकते; अचूक पॉलिशिंगसाठी योग्य.

हायड्रोजन एचिंग: जटिल उपकरणे आवश्यक असतात, जी सामान्यतः HTCVD प्रक्रियांमध्ये वापरली जातात.

प्लाझ्मा-सहाय्यित पॉलिशिंग: जटिल आणि क्वचितच वापरले जाते.

केवळ यांत्रिक पॉलिशिंगमुळे ओरखडे पडतात, तर केवळ रासायनिक पॉलिशिंगमुळे असमान एचिंग होऊ शकते. सीएमपी दोन्ही फायदे एकत्रित करते आणि एक कार्यक्षम, किफायतशीर उपाय देते.

सीएमपी कार्य तत्व

सीएमपी फिरत्या पॉलिशिंग पॅडवर एका निश्चित दाबाखाली वेफर फिरवून कार्य करते. ही सापेक्ष गती, स्लरीमधील नॅनो-आकाराच्या अ‍ॅब्रेसिव्हपासून होणारे यांत्रिक घर्षण आणि प्रतिक्रियाशील घटकांच्या रासायनिक क्रियेसह एकत्रितपणे, पृष्ठभागाचे समतलीकरण साध्य करते.

वापरलेले प्रमुख साहित्य:

पॉलिशिंग स्लरी: यामध्ये अ‍ॅब्रेसिव्ह आणि रासायनिक अभिकर्मक असतात.

पॉलिशिंग पॅड: वापरताना झिजते, ज्यामुळे छिद्रांचा आकार कमी होतो आणि स्लरी वितरण कार्यक्षमता कमी होते. खडबडीतपणा पुनर्संचयित करण्यासाठी नियमित ड्रेसिंग, सामान्यतः डायमंड ड्रेसर वापरण्याची आवश्यकता असते.

ठराविक सीएमपी प्रक्रिया

अपघर्षक: ०.५ μm डायमंड स्लरी

लक्ष्य पृष्ठभागाची खडबडीतपणा: ~०.७ एनएम

केमिकल मेकॅनिकल पॉलिशिंग:

पॉलिशिंग उपकरणे: AP-810 एकतर्फी पॉलिशर

दाब: २०० ग्रॅम/सेमी²

प्लेटचा वेग: ५० आरपीएम

सिरेमिक होल्डरचा वेग: ३८ आरपीएम

स्लरी रचना:

SiO₂ (३० wt%, pH = १०.१५)

०–७० wt% H₂O₂ (३० wt%, अभिकर्मक श्रेणी)

५ wt% KOH आणि १ wt% HNO₃ वापरून pH ८.५ वर समायोजित करा.

स्लरी प्रवाह दर: ३ लिटर/मिनिट, पुनर्परिक्रमाकृत

ही प्रक्रिया प्रभावीपणे SiC वेफरची गुणवत्ता सुधारते आणि डाउनस्ट्रीम प्रक्रियांच्या आवश्यकता पूर्ण करते.

मेकॅनिकल पॉलिशिंगमधील तांत्रिक आव्हाने

SiC, एक विस्तृत बँडगॅप सेमीकंडक्टर म्हणून, इलेक्ट्रॉनिक्स उद्योगात महत्त्वाची भूमिका बजावते. उत्कृष्ट भौतिक आणि रासायनिक गुणधर्मांसह, SiC सिंगल क्रिस्टल्स उच्च तापमान, उच्च वारंवारता, उच्च शक्ती आणि रेडिएशन प्रतिरोध यासारख्या अत्यंत वातावरणासाठी योग्य आहेत. तथापि, त्याचे कठीण आणि ठिसूळ स्वरूप ग्राइंडिंग आणि पॉलिशिंगसाठी मोठे आव्हाने सादर करते.

आघाडीचे जागतिक उत्पादक ६-इंच वेफर्सवरून ८-इंच वेफर्सकडे संक्रमण करत असताना, प्रक्रियेदरम्यान क्रॅकिंग आणि वेफर्सचे नुकसान यासारख्या समस्या अधिक प्रकर्षाने जाणवू लागल्या आहेत, ज्यामुळे उत्पादनावर लक्षणीय परिणाम होत आहे. ८-इंच SiC सब्सट्रेट्सच्या तांत्रिक आव्हानांना तोंड देणे हा आता उद्योगाच्या प्रगतीसाठी एक महत्त्वाचा निकष आहे.

८-इंच युगात, SiC वेफर प्रक्रियेला अनेक आव्हानांचा सामना करावा लागतो:

प्रति बॅच चिप आउटपुट वाढवण्यासाठी, एज लॉस कमी करण्यासाठी आणि उत्पादन खर्च कमी करण्यासाठी वेफर स्केलिंग आवश्यक आहे - विशेषतः इलेक्ट्रिक वाहन अनुप्रयोगांमध्ये वाढती मागणी लक्षात घेता.

८-इंच SiC सिंगल क्रिस्टल्सची वाढ परिपक्व झाली असली तरी, ग्राइंडिंग आणि पॉलिशिंग सारख्या बॅक-एंड प्रक्रियांमध्ये अजूनही अडथळे येतात, ज्यामुळे कमी उत्पादन (फक्त ४०-५०%) मिळते.

मोठ्या वेफर्सना अधिक जटिल दाब वितरणाचा अनुभव येतो, ज्यामुळे पॉलिशिंगचा ताण आणि उत्पन्नाची सुसंगतता व्यवस्थापित करण्यात अडचण येते.

जरी ८-इंच वेफर्सची जाडी ६-इंच वेफर्सच्या जवळ येत असली तरी, ताण आणि वॉर्पिंगमुळे हाताळणी दरम्यान त्यांना नुकसान होण्याची शक्यता जास्त असते.

कटिंगशी संबंधित ताण, वॉरपेज आणि क्रॅकिंग कमी करण्यासाठी, लेसर कटिंगचा वापर वाढत्या प्रमाणात केला जात आहे. तथापि:

लांब-तरंगलांबी लेसरमुळे थर्मल नुकसान होते.

कमी तरंगलांबी असलेले लेसर जड कचरा निर्माण करतात आणि नुकसानीचा थर खोल करतात, ज्यामुळे पॉलिशिंगची जटिलता वाढते.

SiC साठी मेकॅनिकल पॉलिशिंग वर्कफ्लो

सामान्य प्रक्रिया प्रवाहात हे समाविष्ट आहे:

ओरिएंटेशन कटिंग

खडबडीत दळणे

बारीक दळणे

यांत्रिक पॉलिशिंग

अंतिम टप्पा म्हणून केमिकल मेकॅनिकल पॉलिशिंग (CMP)

सीएमपी पद्धतीची निवड, प्रक्रिया मार्ग डिझाइन आणि पॅरामीटर्सचे ऑप्टिमायझेशन हे महत्त्वाचे आहे. सेमीकंडक्टर मॅन्युफॅक्चरिंगमध्ये, सीएमपी हा अल्ट्रा-स्मूथ, डिफेक्ट-फ्री आणि डॅमेज-फ्री पृष्ठभागांसह एसआयसी वेफर्स तयार करण्यासाठी निर्णायक टप्पा आहे, जे उच्च-गुणवत्तेच्या एपिटॅक्सियल वाढीसाठी आवश्यक आहेत.

(अ) क्रूसिबलमधून SiC इनगॉट काढा;

(ब) बाह्य व्यास ग्राइंडिंग वापरून प्रारंभिक आकार देणे;

(c) संरेखन फ्लॅट्स किंवा खाच वापरून क्रिस्टल ओरिएंटेशन निश्चित करा;

(ड) मल्टी-वायर सॉइंग वापरून पिंडाचे पातळ वेफर्समध्ये तुकडे करा;

(इ) ग्राइंडिंग आणि पॉलिशिंगच्या पायऱ्यांद्वारे आरशासारखी पृष्ठभाग गुळगुळीत करा.

प्रक्रियेच्या पायऱ्यांची मालिका पूर्ण केल्यानंतर, SiC वेफरची बाह्य धार अनेकदा तीक्ष्ण होते, ज्यामुळे हाताळणी किंवा वापर दरम्यान चिपिंगचा धोका वाढतो. अशी नाजूकता टाळण्यासाठी, कडा ग्राइंडिंग आवश्यक आहे.

पारंपारिक स्लाइसिंग प्रक्रियेव्यतिरिक्त, SiC वेफर्स तयार करण्याच्या एका नाविन्यपूर्ण पद्धतीमध्ये बाँडिंग तंत्रज्ञानाचा समावेश आहे. हा दृष्टिकोन एका पातळ SiC सिंगल-क्रिस्टल थराला एका विषम सब्सट्रेट (सपोर्टिंग सब्सट्रेट) ला जोडून वेफर फॅब्रिकेशन सक्षम करतो.

आकृती ३ मध्ये प्रक्रिया प्रवाह दर्शविला आहे:

प्रथम, हायड्रोजन आयन इम्प्लांटेशन किंवा तत्सम तंत्रांद्वारे SiC सिंगल क्रिस्टलच्या पृष्ठभागावर एका विशिष्ट खोलीवर एक डिलेमिनेशन थर तयार केला जातो. प्रक्रिया केलेले SiC सिंगल क्रिस्टल नंतर एका सपाट सपोर्टिंग सब्सट्रेटशी जोडले जाते आणि दाब आणि उष्णतेच्या अधीन केले जाते. यामुळे SiC सिंगल-क्रिस्टल थर सपोर्टिंग सब्सट्रेटवर यशस्वीरित्या हस्तांतरण आणि वेगळे करणे शक्य होते.

आवश्यक सपाटपणा प्राप्त करण्यासाठी विभक्त केलेल्या SiC थरावर पृष्ठभागावर उपचार केले जातात आणि त्यानंतरच्या बाँडिंग प्रक्रियेत त्याचा पुन्हा वापर केला जाऊ शकतो. SiC क्रिस्टल्सच्या पारंपारिक स्लाइसिंगच्या तुलनेत, हे तंत्र महागड्या पदार्थांची मागणी कमी करते. तांत्रिक आव्हाने कायम असली तरी, कमी किमतीच्या वेफर उत्पादनास सक्षम करण्यासाठी संशोधन आणि विकास सक्रियपणे प्रगती करत आहेत.

SiC ची उच्च कडकपणा आणि रासायनिक स्थिरता लक्षात घेता - ज्यामुळे ते खोलीच्या तापमानाला प्रतिक्रियांना प्रतिरोधक बनते - बारीक ग्राइंडिंग खड्डे काढून टाकण्यासाठी, पृष्ठभागावरील नुकसान कमी करण्यासाठी, ओरखडे, खड्डे आणि संत्र्याच्या सालीचे दोष दूर करण्यासाठी, पृष्ठभागाचा खडबडीतपणा कमी करण्यासाठी, सपाटपणा सुधारण्यासाठी आणि पृष्ठभागाची गुणवत्ता वाढविण्यासाठी यांत्रिक पॉलिशिंग आवश्यक आहे.

उच्च-गुणवत्तेची पॉलिश केलेली पृष्ठभाग मिळविण्यासाठी, हे आवश्यक आहे:

अपघर्षक प्रकार समायोजित करा,

कणांचा आकार कमी करा,

प्रक्रिया पॅरामीटर्स ऑप्टिमाइझ करा,

पुरेशा कडकपणासह पॉलिशिंग साहित्य आणि पॅड निवडा.

आकृती ७ मध्ये असे दिसून आले आहे की १ μm अ‍ॅब्रेसिव्हसह दुहेरी बाजूंनी पॉलिश केल्याने १० μm च्या आत सपाटपणा आणि जाडीतील फरक नियंत्रित करता येतो आणि पृष्ठभागाचा खडबडीतपणा सुमारे ०.२५ nm पर्यंत कमी होतो.

३.२ केमिकल मेकॅनिकल पॉलिशिंग (CMP)

केमिकल मेकॅनिकल पॉलिशिंग (CMP) मध्ये अल्ट्राफाइन कण घर्षण आणि केमिकल एचिंग एकत्र करून प्रक्रिया केल्या जाणाऱ्या मटेरियलवर एक गुळगुळीत, सपाट पृष्ठभाग तयार केला जातो. मूलभूत तत्व असे आहे:

पॉलिशिंग स्लरी आणि वेफर पृष्ठभागामध्ये एक रासायनिक अभिक्रिया होते, ज्यामुळे एक मऊ थर तयार होतो.

अपघर्षक कण आणि मऊ थर यांच्यातील घर्षणामुळे पदार्थ निघून जातो.

सीएमपीचे फायदे:

पूर्णपणे यांत्रिक किंवा रासायनिक पॉलिशिंगच्या कमतरतांवर मात करते,

जागतिक आणि स्थानिक दोन्ही प्रकारचे नियोजन साध्य करते,

उच्च सपाटपणा आणि कमी खडबडीत पृष्ठभाग तयार करते,

पृष्ठभागावर किंवा पृष्ठभागावर कोणतेही नुकसान होत नाही.

तपशीलवार:

दबावाखाली पॉलिशिंग पॅडच्या सापेक्ष वेफर हलते.

स्लरीमधील नॅनोमीटर-स्केल अॅब्रेसिव्ह (उदा., SiO₂) कातरणे, Si–C सहसंयोजक बंध कमकुवत करणे आणि सामग्री काढून टाकणे वाढवणे यामध्ये भाग घेतात.

सीएमपी तंत्रांचे प्रकार:

मोफत अ‍ॅब्रेसिव्ह पॉलिशिंग: अ‍ॅब्रेसिव्ह (उदा., SiO₂) स्लरीमध्ये लटकवले जातात. तीन-बॉडी अ‍ॅब्रेसिव्ह (वेफर-पॅड-अ‍ॅब्रेसिव्ह) द्वारे मटेरियल काढून टाकले जाते. एकरूपता सुधारण्यासाठी अ‍ॅब्रेसिव्ह आकार (सामान्यत: 60-200 nm), pH आणि तापमान अचूकपणे नियंत्रित केले पाहिजे.

स्थिर अ‍ॅब्रेसिव्ह पॉलिशिंग: अ‍ॅब्रेसिव्ह पॉलिशिंग पॅडमध्ये एम्बेड केलेले असतात जेणेकरून ते एकत्र होऊ नयेत—उच्च-परिशुद्धता प्रक्रियेसाठी आदर्श.

पॉलिशिंगनंतरची स्वच्छता:

पॉलिश केलेले वेफर्स खालील गोष्टींमधून जातात:

रासायनिक स्वच्छता (DI पाणी आणि स्लरी अवशेष काढून टाकण्यासह),

DI पाण्याने स्वच्छ धुणे, आणि

गरम नायट्रोजन वाळवणे

पृष्ठभागावरील दूषित घटक कमी करण्यासाठी.

पृष्ठभागाची गुणवत्ता आणि कामगिरी

पृष्ठभागाची खडबडीतपणा Ra < 0.3 nm पर्यंत कमी करता येतो, ज्यामुळे अर्धसंवाहक एपिटॅक्सी आवश्यकता पूर्ण होतात.

जागतिक प्लॅनरायझेशन: रासायनिक सॉफ्टनिंग आणि यांत्रिक काढणे यांचे संयोजन ओरखडे आणि असमान एचिंग कमी करते, शुद्ध यांत्रिक किंवा रासायनिक पद्धतींपेक्षा चांगले कामगिरी करते.

उच्च कार्यक्षमता: २०० नॅनोमीटर/तास पेक्षा जास्त मटेरियल काढण्याचा दर असलेल्या SiC सारख्या कठीण आणि ठिसूळ पदार्थांसाठी योग्य.

इतर उदयोन्मुख पॉलिशिंग तंत्रे

सीएमपी व्यतिरिक्त, पर्यायी पद्धती प्रस्तावित केल्या आहेत, ज्यात हे समाविष्ट आहे:

इलेक्ट्रोकेमिकल पॉलिशिंग, कॅटॅलिस्ट-सहाय्यित पॉलिशिंग किंवा एचिंग, आणि

ट्रायबोकेमिकल पॉलिशिंग.

तथापि, या पद्धती अजूनही संशोधनाच्या टप्प्यात आहेत आणि SiC च्या आव्हानात्मक भौतिक गुणधर्मांमुळे त्या हळूहळू विकसित झाल्या आहेत.

शेवटी, SiC प्रक्रिया ही पृष्ठभागाची गुणवत्ता सुधारण्यासाठी वॉरपेज आणि खडबडीतपणा कमी करण्याची एक हळूहळू प्रक्रिया आहे, जिथे प्रत्येक टप्प्यात सपाटपणा आणि खडबडीतपणा नियंत्रण अत्यंत महत्त्वाचे असते.

प्रक्रिया तंत्रज्ञान

वेफर ग्राइंडिंग टप्प्यात, वेफरला आवश्यक सपाटपणा आणि पृष्ठभागाच्या खडबडीतपणापर्यंत पीसण्यासाठी वेगवेगळ्या कण आकारांसह डायमंड स्लरी वापरली जाते. त्यानंतर पॉलिशिंग केले जाते, ज्यामध्ये यांत्रिक आणि रासायनिक यांत्रिक पॉलिशिंग (CMP) तंत्रांचा वापर करून नुकसान-मुक्त पॉलिश केलेले सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) वेफर्स तयार केले जातात.

पॉलिशिंग केल्यानंतर, सर्व तांत्रिक पॅरामीटर्स आवश्यक मानकांची पूर्तता करतात याची खात्री करण्यासाठी ऑप्टिकल मायक्रोस्कोप आणि एक्स-रे डिफ्रॅक्टोमीटर सारख्या उपकरणांचा वापर करून SiC वेफर्सची कठोर गुणवत्ता तपासणी केली जाते. शेवटी, पॉलिश केलेले वेफर्स विशेष क्लिनिंग एजंट्स आणि अति-शुद्ध पाण्याचा वापर करून पृष्ठभागावरील दूषित पदार्थ काढून टाकले जातात. नंतर ते अति-उच्च शुद्धता नायट्रोजन वायू आणि स्पिन ड्रायर वापरून वाळवले जातात, ज्यामुळे संपूर्ण उत्पादन प्रक्रिया पूर्ण होते.

वर्षानुवर्षे प्रयत्न केल्यानंतर, चीनमध्ये SiC सिंगल क्रिस्टल प्रक्रियेत लक्षणीय प्रगती झाली आहे. देशांतर्गत, १०० मिमी डोप्ड सेमी-इन्सुलेटिंग ४H-SiC सिंगल क्रिस्टल्स यशस्वीरित्या विकसित केले गेले आहेत आणि n-प्रकार ४H-SiC आणि ६H-SiC सिंगल क्रिस्टल्स आता बॅचमध्ये तयार केले जाऊ शकतात. टँकेब्लू आणि टीवायएसटी सारख्या कंपन्यांनी आधीच १५० मिमी SiC सिंगल क्रिस्टल्स विकसित केले आहेत.

SiC वेफर प्रक्रिया तंत्रज्ञानाच्या बाबतीत, देशांतर्गत संस्थांनी क्रिस्टल स्लाइसिंग, ग्राइंडिंग आणि पॉलिशिंगसाठी प्रक्रिया परिस्थिती आणि मार्गांचा प्राथमिक शोध घेतला आहे. ते असे नमुने तयार करण्यास सक्षम आहेत जे मुळात डिव्हाइस फॅब्रिकेशनच्या आवश्यकता पूर्ण करतात. तथापि, आंतरराष्ट्रीय मानकांच्या तुलनेत, देशांतर्गत वेफरची पृष्ठभाग प्रक्रिया गुणवत्ता अजूनही लक्षणीयरीत्या मागे आहे. अनेक समस्या आहेत:

आंतरराष्ट्रीय SiC सिद्धांत आणि प्रक्रिया तंत्रज्ञान कडक संरक्षित आहेत आणि सहज उपलब्ध नाहीत.

प्रक्रिया सुधारणा आणि ऑप्टिमायझेशनसाठी सैद्धांतिक संशोधन आणि समर्थनाचा अभाव आहे.

परदेशी उपकरणे आणि घटक आयात करण्याचा खर्च जास्त आहे.

उपकरणांची रचना, प्रक्रिया अचूकता आणि साहित्य यावरील देशांतर्गत संशोधनात अजूनही आंतरराष्ट्रीय पातळीच्या तुलनेत लक्षणीय तफावत दिसून येते.

सध्या, चीनमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या बहुतेक उच्च-परिशुद्धता उपकरणे आयात केली जातात. चाचणी उपकरणे आणि पद्धतींमध्ये देखील आणखी सुधारणा आवश्यक आहेत.

तिसऱ्या पिढीतील अर्धसंवाहकांच्या सतत विकासासह, SiC सिंगल क्रिस्टल सब्सट्रेट्सचा व्यास सातत्याने वाढत आहे, तसेच पृष्ठभागाच्या प्रक्रियेच्या गुणवत्तेसाठी उच्च आवश्यकता आहेत. SiC सिंगल क्रिस्टल वाढीनंतर वेफर प्रोसेसिंग तंत्रज्ञान हे सर्वात तांत्रिकदृष्ट्या आव्हानात्मक पायऱ्यांपैकी एक बनले आहे.

प्रक्रियेतील विद्यमान आव्हानांना तोंड देण्यासाठी, कटिंग, ग्राइंडिंग आणि पॉलिशिंगमध्ये गुंतलेल्या यंत्रणेचा अधिक अभ्यास करणे आणि SiC वेफर उत्पादनासाठी योग्य प्रक्रिया पद्धती आणि मार्गांचा शोध घेणे आवश्यक आहे. त्याच वेळी, प्रगत आंतरराष्ट्रीय प्रक्रिया तंत्रज्ञानापासून शिकणे आणि उच्च-गुणवत्तेचे सब्सट्रेट्स तयार करण्यासाठी अत्याधुनिक अल्ट्रा-प्रिसिजन मशीनिंग तंत्रे आणि उपकरणे स्वीकारणे आवश्यक आहे.

वेफरचा आकार वाढत असताना, क्रिस्टल वाढ आणि प्रक्रियेची अडचण देखील वाढते. तथापि, डाउनस्ट्रीम उपकरणांची उत्पादन कार्यक्षमता लक्षणीयरीत्या सुधारते आणि युनिट खर्च कमी होतो. सध्या, जागतिक स्तरावर मुख्य SiC वेफर पुरवठादार 4 इंच ते 6 इंच व्यासाची उत्पादने देतात. क्री आणि II-VI सारख्या आघाडीच्या कंपन्यांनी आधीच 8-इंच SiC वेफर उत्पादन लाइन्सच्या विकासासाठी नियोजन सुरू केले आहे.