SiCウェーハ加工技術の現状と動向

第三世代半導体基板材料として、炭化ケイ素(SiC)単結晶SiCは、高周波・高出力電子機器の製造において幅広い応用可能性を秘めています。SiCの加工技術は、高品質な基板材料の製造において決定的な役割を果たしています。本稿では、国内外におけるSiC加工技術の研究状況を紹介し、切断、研削、研磨工程のメカニズム、ウェーハの平坦度と表面粗さの動向を分析・比較します。また、SiCウェーハ加工における既存の課題を指摘し、今後の開発方向性について考察します。

炭化ケイ素(SiC)ウェーハは第三世代半導体デバイスにとって極めて重要な基礎材料であり、マイクロエレクトロニクス、パワーエレクトロニクス、半導体照明などの分野で大きな重要性と市場ポテンシャルを秘めています。ウェーハは極めて高い硬度と化学的安定性を有するため、SiC単結晶従来の半導体加工法は、SiC単結晶の加工に完全には適していません。多くの国際企業が、技術的に高度なSiC単結晶の加工について広範な研究を行ってきましたが、関連技術は厳重に機密に保持されています。

中国は近年、SiC単結晶材料およびデバイスの開発に力を入れています。しかしながら、中国におけるSiCデバイス技術の発展は、現状では加工技術とウェハ品質の制約によって制約を受けています。そのため、中国にとってSiC単結晶基板の品質向上と実用化・量産化を実現するためには、SiC加工能力の向上が不可欠です。

 

主な加工工程は、切断→粗研削→精研削→粗研磨(機械研磨)→精研磨(化学機械研磨、CMP)→検査となります。

ステップ

SiCウェーハ処理

従来の半導体単結晶材料処理

切断 マルチワイヤーソーイング技術を使用してSiCインゴットを薄いウェーハにスライスします 通常、内径または外径のブレード切断技術を使用します
研削 切削によって生じた鋸の跡や損傷層を除去するために粗研削と微研削に分かれています 研削方法は様々だが、目的は同じである
研磨 機械研磨と化学機械研磨(CMP)を使用した粗研磨と超精密研磨が含まれます。 通常は化学機械研磨(CMP)が含まれますが、具体的な手順は異なる場合があります。

 

 

SiC単結晶の切断

の処理においてSiC単結晶切断は最初の、そして非常に重要な工程です。切断工程によって生じるウェハの反り、反り、そして総厚み偏差(TTV)は、その後の研削および研磨工程の品質と効果を左右します。

 

切削工具は、形状によって、ダイヤモンド内径(ID)ソー、外径(OD)ソー、バンドソー、ワイヤーソーに分類されます。ワイヤーソーは、その動作形式によって、往復動式とループ(エンドレス)ワイヤー式に分類されます。ワイヤーソーによる切断技術は、研磨材の切断機構に基づいて、自由研磨ワイヤーソーと固定研磨ダイヤモンドワイヤーソーの2種類に分けられます。

1.1 伝統的な切断方法

外径ソー(OD)の切断深さはブレードの直径によって制限されます。切断工程中、ブレードは振動や偏向を起こしやすく、騒音レベルが高く、剛性も低くなります。内径ソー(ID)は、ブレードの内周にダイヤモンド研磨材を刃先として使用します。これらのブレードは最薄0.2mmです。切断工程では、IDブレードが高速回転し、切断対象物がブレードの中心に対して放射状に移動し、この相対運動によって切断が行われます。

 

ダイヤモンドバンドソーは頻繁に停止と反転が必要で、切断速度は非常に低く、通常は2m/秒を超えません。また、機械の摩耗が著しく、メンテナンスコストも高くなります。鋸刃の幅が広いため、切断半径を小さくすることはできず、マルチスライス切断は不可能です。これらの従来の鋸刃は、ベースの剛性によって制限されるため、曲線切断や旋回半径の制限を受けることがあります。直線切断しかできず、切断幅が広く、歩留まりが低いため、切断には適していません。SiC結晶.

 

 電子

1.2 フリー研磨ワイヤーソーマルチワイヤーカッティング

自由研磨ワイヤソーを用いたスライシング技術は、ワイヤの高速運動を利用してスラリーを切断溝に送り込み、材料の除去を可能にする。主に往復運動構造を採用しており、現在では単結晶シリコンの効率的なマルチウェーハ切断において成熟した広く使用されている手法である。しかし、SiC切断への応用については、あまり研究されていない。

 

フリーアブレイシブワイヤーソーは、厚さ300μm未満のウェーハを加工できます。カーフロスが低く、チッピングの発生も少なく、比較的良好な表面品質が得られます。しかし、研磨材の転動と圧入をベースとした材料除去機構のため、ウェーハ表面には大きな残留応力、マイクロクラック、そしてより深いダメージ層が発生する傾向があります。これはウェーハの反りにつながり、表面形状精度の制御を困難にし、後続の加工工程への負荷を増加させます。

 

切断性能はスラリーに大きく左右されるため、研磨材の切れ味とスラリー濃度を適切に維持する必要があります。スラリーの処理とリサイクルにはコストがかかります。大型インゴットを切断する場合、研磨材は深く長い切断溝に浸透しにくくなります。同じ研磨粒度の場合、固定砥粒ワイヤーソーよりも切断溝の損失が大きくなります。

 

1.3 固定研磨ダイヤモンドワイヤーソーマルチワイヤー切断

固定砥粒ダイヤモンドワイヤーソーは、通常、電気めっき、焼結、または樹脂結合法を用いて鋼線基材にダイヤモンド粒子を埋め込むことで製造されます。電気めっきダイヤモンドワイヤーソーは、より狭い切断幅、優れた切断品質、高い効率、より低い汚染、高硬度材料の切断能力などの利点があります。

 

往復動式電気めっきダイヤモンドワイヤソーは、現在SiCの切断に最も広く用いられている方法です。図1(ここでは図示していません)は、この技術を用いて切断されたSiCウェハの表面平坦度を示しています。切断が進むにつれて、ウェハの反りが増加します。これは、ワイヤが下降するにつれてワイヤと材料との接触面積が増加し、抵抗とワイヤの振動が増加するためです。ワイヤがウェハの最大直径に達すると、振動がピークに達し、反りが最大になります。

 

切断後期においては、ワイヤの加速、定常速度移動、減速、停止、反転といった一連の動作に加え、クーラントによる異物除去が困難なため、ウェーハの表面品質が低下します。ワイヤの反転や速度変動、そしてワイヤ上の大きなダイヤモンド粒子が、表面傷の主な原因となります。

 

1.4 冷却分離技術

SiC単結晶の冷間分離は、第三世代半導体材料処理分野における革新的なプロセスです。近年、歩留まり向上と材料ロス削減という顕著な利点から、大きな注目を集めています。この技術は、動作原理、プロセスフロー、そしてコアとなる利点という3つの側面から分析できます。

 

結晶方位の決定と外径研削:加工前に、SiCインゴットの結晶方位を決定する必要があります。その後、インゴットは外径研削によって円筒形構造(一般にSiCパックと呼ばれます)に成形されます。この工程は、その後の方向性切断およびスライス加工の基礎となります。

マルチワイヤー切断:この方法は、研磨粒子と切断ワイヤーを組み合わせて円筒状のインゴットを切断します。ただし、切断面のロスが大きく、表面の凹凸が大きくなるという問題があります。

 

レーザー切断技術:レーザーを用いて結晶内に改質層を形成し、そこから薄片を分離します。この手法は材料ロスを削減し、加工効率を向上させるため、SiCウェハ切断の新たな有望な方向性となっています。

 

レーザー切断

 

切削プロセスの最適化

固定研磨マルチワイヤ切断:これは現在主流の技術であり、SiC の高硬度特性に適しています。

 

放電加工 (EDM) と冷間分離技術: これらの方法は、特定の要件に合わせてカスタマイズされた多様なソリューションを提供します。

 

研磨工程:材料除去率と表面損傷のバランスをとることが重要です。表面均一性を向上させるために、化学機械研磨(CMP)が用いられます。

 

リアルタイム監視: 表面粗さをリアルタイムで監視するオンライン検査技術が導入されています。

 

レーザー スライシング: この技術により、カーフ損失が削減され、処理サイクルが短縮されますが、熱影響部が依然として課題となっています。

 

ハイブリッド処理技術: 機械的方法と化学的方法を組み合わせることで、処理効率が向上します。

 

この技術は既に産業応用されています。例えば、インフィニオンはSILTECTRAを買収し、8インチウェーハの量産を支えるコア特許を保有しています。中国では、Delong Laserなどの企業が6インチウェーハ処理においてインゴットあたり30枚のウェーハという出力効率を達成しており、これは従来の方法に比べて40%の向上に相当します。

 

国内装置製造の加速に伴い、この技術はSiC基板加工の主流ソリューションになると予想されています。半導体材料の直径が大きくなるにつれ、従来の切断方法は時代遅れになっています。現在の選択肢の中で、往復動型ダイヤモンドワイヤーソー技術は最も有望な応用可能性を示しています。レーザー切断は新興技術として大きな利点を備えており、将来的には主要な切断方法になると予想されています。

 

2、SiC単結晶研削

 

第三世代半導体の代表であるシリコンカーバイド(SiC)は、広いバンドギャップ、高い破壊電界、高い飽和電子ドリフト速度、そして優れた熱伝導率といった大きな利点を備えています。これらの特性により、SiCは特に高電圧アプリケーション(例えば1200V環境)において優位性を発揮します。SiC基板の加工技術はデバイス製造の基盤技術であり、基板の表面品質と精度はエピタキシャル層の品質と最終デバイスの性能に直接影響を及ぼします。

 

研削工程の主な目的は、スライス時に生じた表面の鋸目や損傷層を除去し、切削工程によって生じた変形を修正することです。SiCは非常に高い硬度を持つため、研削には炭化ホウ素やダイヤモンドなどの硬質研磨材を使用する必要があります。従来の研削は、一般的に粗研削と微研削に分けられます。

 

2.1 粗挽きと細挽き

研削は、研磨粒子のサイズに基づいて分類できます。

 

粗研削:主に大きめの研磨剤を使用して、スライス中に生じた鋸の跡や損傷層を除去し、処理効率を向上させます。

 

微研削:より細かい研磨剤を使用して、粗研削によって残ったダメージ層を除去し、表面粗さを低減し、表面品質を向上させます。

 

国内の多くのSiC基板メーカーは、大規模な生産プロセスを採用しています。一般的な方法としては、鋳鉄板と単結晶ダイヤモンドスラリーを用いた両面研削が挙げられます。このプロセスは、ワイヤーソーイングによって生じたダメージ層を効果的に除去し、ウェーハの形状を矯正し、TTV(Total Thickness Variation)、Bow(反り)、Warp(そり)を低減します。材料除去速度は安定しており、通常0.8~1.2μm/分に達します。しかし、得られるウェーハ表面はマットな表面となり、粗さが比較的大きく(通常約50nm)、後続の研磨工程に高い要求が課せられます。

 

2.2 片面研削

片面研削では、ウェーハの片面のみを加工します。この工程では、ウェーハを鋼板にワックスで固定します。圧力を加えると基板はわずかに変形し、上面は平坦化されます。研削後、下面は平坦化されます。圧力が除去されると、上面は元の形状に戻ろうとしますが、これは既に研削された下面にも影響を与え、両面に反りが生じ、平坦性が低下します。

 

さらに、研削プレートが短時間で凹状になり、ウェーハが凸状になることがあります。プレートの平坦性を維持するには、頻繁なドレッシングが必要です。片面研削は効率が低く、ウェーハの平坦性も劣るため、量産には適していません。

 

通常、精密研削には#8000番の研削ホイールが使用されます。日本では、このプロセスは比較的成熟しており、#30000番の研磨ホイールも使用されています。これにより、処理後のウェーハの表面粗さは2nm未満にまで達し、追加の加工を施すことなく最終的なCMP(化学機械研磨)工程にウェーハをそのまま使用できます。

 

2.3 片面薄化技術

ダイヤモンド片面薄化技術は、片面研削の革新的な手法です。図5(ここでは図示していません)に示すように、このプロセスではダイヤモンド結合研削プレートを使用します。ウェーハは真空吸着で固定され、ウェーハとダイヤモンド研削ホイールは同時に回転します。研削ホイールは徐々に下降し、ウェーハを目標の厚さまで薄化します。片面の研削が完了したら、ウェーハを反転させて反対側の面を加工します。

 

薄化後、100 mm ウェハでは次のことが達成できます。

 

弓形 < 5 μm

 

TTV < 2 μm

表面粗さ < 1 nm

この枚葉式加工法は、高い安定性、優れた均一性、そして高い材料除去率を実現します。従来の両面研削と比較して、研削効率が50%以上向上します。

 

チップ

2.4 両面研削

両面研削では、上部と下部の研削プレートの両方を使用して基板の両面を同時に研削し、両面で優れた表面品質を保証します。

 

研削工程では、まず研削プレートがワークピースの最も高い部分に圧力をかけ、その部分で変形と材料の除去を徐々に進めます。高い部分が平坦化されるにつれて、基板への圧力は徐々に均一になり、表面全体にわたって均一な変形が得られます。これにより、上面と下面の両方が均一に研削されます。研削が完了し、圧力が解放されると、基板の各部分は均一な圧力を受けていたため、均一に復元します。これにより、反りが最小限に抑えられ、良好な平坦度が得られます。

 

研削後のウェーハ表面粗さは、研磨剤の粒子サイズに依存します。粒子が小さいほど、表面は滑らかになります。両面研削に5μmの研磨剤を使用すると、ウェーハの平坦度と厚さのばらつきを5μm以内に抑えることができます。原子間力顕微鏡(AFM)による測定では、表面粗さ(Rq)は約100nmで、最大380nmの深さの研削ピットと、研磨作用によって生じた線状の痕跡が目視で確認できます。

 

より高度な方法としては、ポリウレタンフォームパッドと多結晶ダイヤモンドスラリーを組み合わせた両面研削があります。このプロセスでは、Ra < 3 nmという極めて低い表面粗さのウェーハが得られ、これはその後のSiC基板の研磨に非常に有効です。

 

しかし、表面の傷は未解決の問題として残っています。さらに、このプロセスで使用される多結晶ダイヤモンドは爆発合成法で製造されますが、これは技術的に困難で、生産量が少なく、非常に高価です。

 

SiC単結晶の研磨

シリコンカーバイド(SiC)ウェーハに高品質な研磨面を実現するには、研磨によって研削ピットやナノメートルスケールの表面起伏を完全に除去する必要があります。目標は、汚染や劣化、表面下損傷、残留表面応力のない、滑らかで欠陥のない表面を実現することです。

 

3.1 SiCウェーハの機械研磨とCMP

SiC単結晶インゴットの成長後、表面欠陥のためにそのままエピタキシャル成長に使用することができません。そのため、更なる処理が必要となります。インゴットはまず丸め加工によって標準的な円筒形に成形され、その後ワイヤーカットによってウェーハにスライスされ、結晶方位が検証されます。研磨はウェーハの品質向上に不可欠な工程であり、結晶成長欠陥や前処理工程によって引き起こされる潜在的な表面損傷に対処します。

 

SiC の表面損傷層を除去する主な方法は 4 つあります。

 

機械研磨:単純ですが傷が残ります。初期研磨に適しています。

 

化学機械研磨 (CMP): 化学エッチングにより傷を除去します。精密研磨に適しています。

 

水素エッチング: 複雑な装置が必要で、HTCVD プロセスでよく使用されます。

 

プラズマ支援研磨: 複雑で、ほとんど使用されません。

 

機械研磨のみでは傷がつきやすく、化学研磨のみではエッチングが不均一になる可能性があります。CMPは両方の利点を兼ね備え、効率的で費用対効果の高いソリューションを提供します。

 

CMPの動作原理

CMPは、一定の圧力をかけられたウェーハを回転する研磨パッドに対して回転させることで機能します。この相対運動と、スラリー中のナノサイズの研磨剤による機械的研磨作用、そして反応剤の化学作用を組み合わせることで、表面の平坦化を実現します。

 

使用される主な材料:

研磨スラリー:研磨剤と化学試薬が含まれています。

 

研磨パッド:使用中に摩耗し、細孔径とスラリー供給効率が低下します。粗さを回復するには、通常はダイヤモンドドレッサーを用いた定期的なドレッシングが必要です。

典型的なCMPプロセス

研磨剤:0.5μmダイヤモンドスラリー

目標表面粗さ: ~0.7 nm

化学機械研磨:

研磨装置:AP-810片面研磨機

圧力: 200 g/cm²

プレート速度: 50 rpm

セラミックホルダー速度: 38 rpm

スラリー組成:

SiO₂(30重量%、pH = 10.15)

0~70重量%H₂O₂(30重量%、試薬グレード)

5重量%KOHと1重量%HNO₃を使用してpHを8.5に調整します。

スラリー流量:3 L/分、再循環

 

このプロセスは、SiC ウェーハの品質を効果的に向上させ、下流プロセスの要件を満たします。

 

機械研磨における技術的課題

SiCはワイドバンドギャップ半導体として、エレクトロニクス産業において重要な役割を果たしています。優れた物理的・化学的特性を持つSiC単結晶は、高温、高周​​波、高電力、耐放射線性といった過酷な環境に適しています。しかしながら、その硬くて脆い性質は、研削・研磨において大きな課題となっています。

 

世界の主要メーカーが6インチから8インチのウェーハに移行するにつれ、プロセス中のクラックやウェーハ損傷といった問題が顕著になり、歩留まりに重大な影響を与えています。8インチSiC基板の技術的課題への対処は、今や業界の発展にとって重要なベンチマークとなっています。

 

8 インチ時代において、SiC ウェハ処理は数多くの課題に直面しています。

 

特に電気自動車用途の需要の高まりを考えると、バッチあたりのチップ出力を増やし、エッジ損失を減らし、生産コストを下げるには、ウェーハのスケーリングが必要です。

 

8 インチの SiC 単結晶の成長は成熟していますが、研削や研磨などのバックエンドプロセスは依然としてボトルネックとなっており、歩留まりは低くなっています (わずか 40~50%)。

 

ウェーハが大きくなるほど圧力分布が複雑になり、研磨ストレスと歩留まりの一貫性を管理することが難しくなります。

 

8 インチ ウェハの厚さは 6 インチ ウェハの厚さに近づいていますが、応力や反りにより取り扱い中に損傷を受けやすくなります。

 

切断に伴う応力、反り、ひび割れを軽減するため、レーザー切断の利用が増えています。しかし、次のような問題があります。

長波長レーザーは熱による損傷を引き起こします。

短波長レーザーは重い破片を生成し、損傷層を深くするため、研磨の複雑さが増します。

 

SiCの機械研磨ワークフロー

一般的なプロセス フローは次のとおりです。

オリエンテーションカット

粗挽き

微粉砕

機械研磨

最終段階としての化学機械研磨(CMP)

 

CMP法の選択、プロセスルートの設計、そしてパラメータの最適化は非常に重要です。半導体製造において、CMPは、高品質のエピタキシャル成長に不可欠な、極めて平滑で欠陥やダメージのない表面を持つSiCウェーハを製造するための決定的なステップです。

 SiCインゴットの切断

 

(a)SiCインゴットをるつぼから取り出す。

(b)外径研削により初期成形を行う。

(c)アライメントフラットまたはノッチを使用して結晶の向きを決定する。

(d)マルチワイヤソーイングを使用してインゴットを薄いウェーハにスライスする。

(e)研削および研磨工程を経て鏡のような表面の滑らかさを実現します。

 イオン注入

一連の加工工程を経ると、SiCウェハの外縁は鋭利になることが多く、取り扱いや使用中に欠けが生じるリスクが高まります。このような脆さを回避するために、エッジ研削が必要となります。

 

SiCウェーハを製造するための革新的な方法として、従来のスライスプロセスに加え、接合技術が挙げられます。この手法では、薄いSiC単結晶層を異種基板(支持基板)に接合することでウェーハを製造できます。

 

図 3 はプロセス フローを示しています。

まず、水素イオン注入法などを用いてSiC単結晶表面に所定の深さに剥離層を形成します。その後、処理済みのSiC単結晶を平坦な支持基板に接合し、加圧・加熱処理を行います。これにより、SiC単結晶層を支持基板上に転写・分離することが可能となります。

分離されたSiC層は、必要な平坦性を達成するための表面処理が施され、その後の接合プロセスで再利用できます。従来のSiC結晶のスライス法と比較して、この技術は高価な材料の使用を削減します。技術的な課題は依然として残っていますが、より低コストのウェーハ製造を可能にするための研究開発が積極的に進められています。

 

SiC は硬度が高く、化学的に安定しているため、室温での反応に耐えることができます。そのため、微細な研削ピットを除去し、表面損傷を減らし、傷、ピット、オレンジピール欠陥をなくし、表面粗さを下げ、平坦性を改善し、表面品質を高めるには、機械研磨が必要です。

 

高品質の研磨面を実現するには、次のことが必要です。

 

研磨剤の種類を調整し、

 

粒子サイズを小さくし、

 

プロセスパラメータを最適化し、

 

適切な硬度の研磨材とパッドを選択してください。

 

図 7 は、1 μm の研磨剤を使用した両面研磨により、平坦度と厚さのばらつきを 10 μm 以内に制御でき、表面粗さを約 0.25 nm まで低減できることを示しています。

 

3.2 化学機械研磨(CMP)

化学機械研磨(CMP)は、超微粒子研磨と化学エッチングを組み合わせることで、被加工材料に滑らかで平坦な表面を形成します。基本原理は以下のとおりです。

 

研磨スラリーとウェーハ表面の間で化学反応が起こり、柔らかい層が形成されます。

 

研磨粒子と柔らかい層の間の摩擦により材料が除去されます。

 

CMPの利点:

 

純粋に機械的または化学的な研磨の欠点を克服し、

 

全体的および局所的な平坦化を実現し、

 

高い平坦性と低い粗さの表面を生成し、

 

表面や表面下に損傷を残しません。

 

詳細:

ウェハは圧力を受けて研磨パッドに対して相対的に移動します。

スラリー中のナノメートル規模の研磨剤(例:SiO₂)はせん断に関与し、Si-C共有結合を弱め、材料除去を促進します。

 

CMP技術の種類:

自由研磨:研磨材(例:SiO₂)をスラリーに懸濁させます。材料除去は三体摩擦(ウェーハ、パッド、研磨材)によって行われます。均一性を向上させるには、研磨材の粒径(通常60~200 nm)、pH、温度を厳密に制御する必要があります。

 

固定研磨剤研磨: 研磨パッドに研磨剤が埋め込まれているため、凝集を防ぎ、高精度の加工に最適です。

 

研磨後の洗浄:

研磨されたウェハーは次の工程を経ます。

 

化学洗浄(DI水およびスラリー残留物の除去を含む)、

 

脱イオン水洗浄、および

 

高温窒素乾燥

表面の汚染物質を最小限に抑えます。

 

表面品質と性能

表面粗さは Ra < 0.3 nm まで低減でき、半導体エピタキシーの要件を満たします。

 

グローバル平坦化: 化学的な軟化と機械的な除去を組み合わせることで、傷やエッチングの不均一性が軽減され、純粋な機械的または化学的な方法よりも優れた性能を発揮します。

 

高効率: SiC などの硬くて脆い材料に適しており、材料除去速度は 200 nm/h を超えます。

 

その他の新しい研磨技術

CMP に加えて、次のような代替方法が提案されています。

 

電気化学研磨、触媒支援研磨またはエッチング、および

トライボケミカル研磨。

しかし、これらの方法はまだ研究段階にあり、SiC の難しい材料特性のために開発が遅れています。

結局のところ、SiC 処理は、反りと粗さを段階的に減らして表面品質を向上させるプロセスであり、各段階を通じて平坦性と粗さの制御が重要になります。

 

加工技術

 

ウェーハ研削段階では、様々な粒子径のダイヤモンドスラリーを用いてウェーハを必要な平坦度と表面粗さになるまで研削します。その後、機械研磨と化学機械研磨(CMP)技術を駆使して研磨を行い、ダメージのない研磨済みシリコンカーバイド(SiC)ウェーハを製造します。

 

研磨後、SiCウェハは光学顕微鏡やX線回折計などの機器を用いた厳格な品質検査を受け、すべての技術パラメータが要求基準を満たしていることを確認します。最後に、研磨されたウェハは専用の洗浄剤と超純水を用いて表面の汚染物質を除去し、超高純度窒素ガスとスピンドライヤーを用いて乾燥され、製造工程全体が完了します。

 

長年の努力を経て、中国におけるSiC単結晶加工は飛躍的な進歩を遂げました。国内では、100mmドープ半絶縁性4H-SiC単結晶の開発に成功し、n型4H-SiCおよび6H-SiC単結晶のバッチ生産が可能になりました。TankeBlueやTYSTなどの企業は、既に150mmのSiC単結晶を開発しています。

 

SiCウエハの加工技術に関しては、国内の研究機関が結晶のスライス、研削、研磨のプロセス条件と工程を予備的に検討しており、デバイス製造の要件を基本的に満たすサンプルを生産できる能力を備えています。しかしながら、国際基準と比較すると、国内ウエハの表面処理品質は依然として大きく遅れをとっています。いくつかの課題があります。

 

国際的な SiC 理論と処理技術は厳重に保護されており、簡単にアクセスすることはできません。

 

プロセスの改善と最適化に関する理論的研究とサポートが不足しています。

 

外国の機器や部品を輸入するコストは高い。

 

設備の設計、加工精度、材料などに関する国内の研究は、国際水準と比べて依然として大きな格差があります。

 

現在、中国で使用されている高精度機器のほとんどは輸入品であり、検査機器と検査方法もさらなる改善が必要です。

 

第三世代半導体の継続的な発展に伴い、SiC単結晶基板の直径は着実に拡大し、表面処理品質に対する要求も高まっています。ウェーハ処理技術は、SiC単結晶成長に次ぐ最も技術的に困難な工程の一つとなっています。

 

加工における既存の課題に対処するには、切断、研削、研磨のメカニズムをさらに解明し、SiCウェハ製造に適したプロセス方法と経路を探求することが不可欠です。同時に、国際的な先進加工技術を学び、最先端の超精密加工技術と設備を導入することで、高品質な基板を製造していく必要があります。

 

ウェーハサイズが大きくなるにつれて、結晶成長と加工の難易度も高まります。しかし、下流デバイスの製造効率は大幅に向上し、単価は低下します。現在、世界の主要SiCウェーハサプライヤーは、直径4インチから6インチまでの製品を提供しています。Cree社やII-VI社などの大手企業は、すでに8インチSiCウェーハ生産ラインの開発計画を開始しています。


投稿日時: 2025年5月23日