녹색 탄화규소(SiC)는 뛰어난 경도(9.2~9.5 모스), 열적 안정성, 그리고 화학적 불활성으로 인해 반도체 기판 연마에 널리 사용되는 고순도 연마재입니다. 반도체 기판 연마에서 SiC의 역할에 대한 자세한 내용은 다음과 같습니다.
1. 연마용 Green SiC의 주요 특성
높은 경도 : 실리콘(Si), 갈륨비소화(GaAs), 사파이어와 같은 경질 재료의 정밀 연삭/연마에 효과적입니다.
날카로운 연마 입자 : 표면 아래 손상을 최소화하면서 효율적인 재료 제거를 제공합니다.
열 안정성 : 연마 중 발생하는 고온에서도 성능을 유지합니다.
화학적 불활성 : 냉각수나 기질과의 반응을 막아 깨끗한 가공을 보장합니다.
2. 반도체 기판 연마에 대한 응용
래핑 및 거친 연마 : 평탄도를 얻고 표면 결함을 제거하기 위해 초기 단계에서 사용됩니다.
미세 연마 : 다이아몬드 슬러리 또는 콜로이드 실리카와 결합하여 매우 매끄러운 마감(Ra < 1 nm)을 제공합니다.
엣지 그라인딩 : 웨이퍼 가장자리를 다듬어 취급 중 깨짐을 방지합니다.
3. 다른 연마재에 비해 장점
비용 효율성 : 다이아몬드보다 저렴하지만 알루미나나 탄화붕소보다 단단합니다.
제어된 공격성 : 다이아몬드에 비해 깊은 긁힘이 생길 가능성이 낮아 중간 연마 단계에 적합합니다.
4. 연마 공정 고려 사항
그릿 크기 :
초기 물질 제거를 위해 거친 입자(#600–#1200)를 사용합니다.
최종 매끈하게 다듬기 위해 미세 입자(#2000–#4000)를 사용합니다.
슬러리 제형 : 종종 pH 안정제가 첨가된 물이나 글리콜 기반 유체에 현탁됩니다.
장비 : 회전식 연마기, CMP(화학적 기계적 평탄화), 양면 연마기에 사용됩니다.
5. 과제 및 완화책
표면 긁힘 : 입자 크기가 일치하지 않으면 발생할 수 있습니다. 점점 더 미세한 연마재를 사용하여 여러 단계로 연마하면 완화됩니다.
오염 : 불순물 유입을 방지하기 위해 고순도(99.9%+) 녹색 SiC가 필수적입니다.
6. 대안과의 비교
다이아몬드 : 단단하지만 가격이 비싸다. 최종 연마에 사용된다.
알루미나(Al₂O₃) : 부드럽고 저렴하지만 단단한 기질에는 효율이 낮습니다.
탄화붕소(B₄C) : SiC보다 단단하지만 가격이 비싸고 부서지기 쉽습니다.
7. 산업 동향
대형 웨이퍼에 대한 수요 : SiC의 일관성은 300mm 이상 웨이퍼 처리에 매우 중요합니다.
녹색 제조 : 폐기물을 줄이기 위해 SiC 슬러리를 재활용합니다.
결론
녹색 실리콘 카바이드는 반도체 기판 연마에 다재다능한 연마재로, 비용, 경도, 그리고 제어성 측면에서 균형을 이룹니다. 다이아몬드가 최종 연마에 주로 사용되는 반면, SiC는 중간 단계, 특히 화합물 반도체(예: SiC, GaN)와 기존 실리콘 웨이퍼에 필수적인 역할을 합니다.