녹색 탄화규소(SiC) 미세분말은 세라믹(예: AlN, 사파이어)과 같은 단단한 재료를 연삭하는 데 일반적으로 사용되는 연마제이지만, 특히 반도체 웨이퍼(Si, GaAs, SiC 등)의 경우 웨이퍼 연마에는 일반적으로 사용되지 않습니다 .
1. Green SiC가 웨이퍼 연마에 적합하지 않은 이유
표면 손상 :
SiC 미세 분말(예: #2000+)은 대부분 웨이퍼보다 단단합니다(모스 9.2 대비 Si ~7, GaAs ~4.5). 이로 인해 깊은 표면 아래 균열과 긁힘이 발생합니다.오염 위험 :
SiC 입자는 부드러운 웨이퍼(예: 실리콘)에 묻히거나 표면과 반응하여 전기적 특성을 저하시킬 수 있습니다.나노스케일 정밀도 부족 :
서브 마이크론 SiC조차도 원자 수준의 평탄화에 필요한 균일성이 부족합니다(고급 노드에는 Ra < 0.5 nm가 필요함).
2. 웨이퍼 연마에 적합한 연마재
A. 실리콘(Si) 및 게르마늄(Ge) 웨이퍼
최종 연마 :
콜로이드 실리카(SiO₂) : 결함 없는 마감(Ra ~0.1 nm)을 위해 표면을 화학적으로 부드럽게 만듭니다.
세리아(CeO₂) : 높은 재료 제거율(MRR)을 위해 화학 기계적 연마(CMP)에 사용됩니다.
거친/중간 연마 :
알루미나(Al₂O₃) : SiC보다 덜 공격적이며, 사전 연마에 사용됩니다.
B. 실리콘 카바이드(SiC) 웨이퍼
다이아몬드 미세분말 :
SiC(모스 10)보다 더 단단한 유일한 연마재로, 연삭/랩핑을 위한 슬러리(예: 1~10μm 입자)에 사용됩니다.다이아몬드 + CMP :
기계적 제거(다이아몬드)와 화학적 산화(예: H₂O₂ 기반 슬러리)를 결합합니다.
C. 갈륨비소(GaAs) 및 기타 III-V 웨이퍼
콜로이드 실리카/세리아 :
결정 손상을 방지하기 위한 저압 연마.브롬-메탄올 용액 :
기계적 연마 후 화학적으로 에칭합니다.
3. Green SiC가 웨이퍼에 사용될 수 있는 경우
매우 초기 단계 (예: 웨이퍼 성형/가장자리 연삭):
빠른 재료 제거를 위해 거친 SiC(#400–#800)를 사용하지만 가능한 한 빨리 더 부드러운 연마재로 전환했습니다.사파이어(Al₂O₃) 기판 :
SiC는 래핑에 사용할 수 있지만 최종 광택 처리에는 다이아몬드나 실리카가 필요합니다.
4. 웨이퍼 연마의 주요 매개변수
연마재 크기 :
최종 광택에는 10~100nm 입자(예: 콜로이드 실리카)를 사용합니다.pH 및 화학 :
CMP 슬러리는 pH에 따라 조절됩니다(예: Si의 경우 알칼리성, 금속의 경우 산성).압력/속도 :
낮은 압력(<5 psi)으로 표면 아래 손상을 최소화합니다.
5. 비용에 민감한 애플리케이션을 위한 SiC 대안
알루미나(Al₂O₃) 슬러리 :
다이아몬드보다 저렴하지만 SiC보다 공격성이 낮습니다.하이브리드 공정 :
거친 분쇄용 SiC → 예비 연마용 알루미나 → 최종 연마용 실리카/세리아.