1. Die Rolle von grünem Siliciumcarbid
Grünes SiC ist härter und spröder als schwarzes SiC und erzeugt schärfere Brüche. Dadurch eignet es sich ideal zum Abtragen von Material und zum Formen von Silizium vor dem abschließenden Präzisionspolieren. Es wird in Form einer freien Schleifmittelsuspension (lose Körner vermischt mit einer Trägerflüssigkeit) beim Läppen eingesetzt.
2. Typische Korngrößen
Das Verfahren nutzt eine Abfolge von immer feineren Schleifmitteln. In den gröberen Schritten wird grünes SiC verwendet:
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Sehr grobes Läppen (Vorplanierung): F220 (~ 63 µm) bis F500 (~ 20 µm) . Dadurch werden Sägespuren entfernt und eine grundlegende Planheit hergestellt.
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Zwischenläppen: F800 (~ 12 µm) bis F1200 (~ 3 µm) . Dadurch wird die Oberfläche weiter verfeinert, Schäden aus dem vorherigen Schritt werden beseitigt und die Tiefe von Untergrundschäden reduziert.
Wichtig: Der Übergang vom Läppen zum Polieren ist durch die Beseitigung von Oberflächenschäden gekennzeichnet. Nach dem feinsten Grünsilizium-Läufen ist die Oberfläche matt und zerkratzt, aber deutlich ebener.
3. Die abschließende Polierphase (Was nach SiC kommt)
Grünes SiC wird nicht für die abschließende Spiegelpolitur verwendet . Seine Härte würde zu inakzeptablen Schäden im Untergrund und zu einer unzulässigen Oberflächenrauheit für Halbleiter- oder optische Anwendungen führen.
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Für den abschließenden Poliervorgang wird eine kolloidale Kieselsäuresuspension mit extrem feinen Schleifpartikeln (im Bereich von 0,02 µm bis 0,1 µm bzw. 20-100 Nanometern) verwendet.
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Diese Suspension erzeugt in Kombination mit einem weichen, porösen Polyurethanpad eine chemisch-mechanische Polierwirkung (CMP), die Material auf atomarer Ebene abträgt und so eine kratzfreie, für die Epitaxie geeignete Spiegeloberfläche ergibt.
Prozessübersichtstabelle
| Bühne | Hauptziel | Typisches Schleifmittel | Korngröße (µm) | Oberflächenergebnis |
|---|---|---|---|---|
| 1. Grobes Rundschleifen | Sägespuren entfernen, Ebenheit herstellen | Grünes Siliciumcarbid | F220 – F500 (63 – 20 µm) | Undurchsichtig, stark zerkratzt |
| 2. Feinläppen | Schäden im Untergrund reduzieren, Oberflächenbeschaffenheit verbessern | Grünes Siliciumcarbid | F800 – F1200 (12 – 3 µm) | Gleichmäßige, matte Oberfläche |
| 3. Polieren | Alle Beschädigungen beseitigen, optisches Finish erzielen | Aluminiumoxid oder Ceroxid | ~1 µm und darunter | Vorpoliert, halbglänzend |
| 4. Abschließende Politur / CMP | Glätte auf atomarer Ebene, Epi-fähig | Kolloidales Siliciumdioxid | 0,02 – 0,1 µm | Perfekte Spiegeloberfläche |
Wichtige Auswahlkriterien
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Untergrundschädigung (SSD): Jedes gröbere Schleifmittel erzeugt Risse unter der Oberfläche. Das nächstfeinere Schleifmittel muss Material bis zu einer Tiefe abtragen, die größer ist als die SSD-Schicht des vorherigen Arbeitsschritts. Dies bestimmt die Reihenfolge der Bearbeitungsschritte.
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Wafer-Spezifikation: Der Ausgangszustand (drahtgesägt, geschliffen) und die Endanwendung (Solarzelle, IC-Wafer, MEMS) bestimmen, wie viele Schritte und welche Körnungen erforderlich sind.
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Konsistenz: Für die industrielle Produktion werden zur besseren Kontrolle oft eng abgestufte Pulver im Mikrometerbereich (z. B. W7, W10, W14, die etwa 7µm, 10µm, 14µm entsprechen) anstelle von losen FEPA-Körnungen verwendet.
Abschluss
Um Ihre Frage direkt zu beantworten: Grünes Siliciumcarbid in Korngrößen von ca. 60 µm (F220) bis ca. 3 µm (F1200) wird in den Läppschritten zur Herstellung von einkristallinem Silicium verwendet. Für die abschließende Spiegelpolitur ist jedoch unbedingt ein Wechsel zu einem deutlich feineren, weicheren Schleifmittel wie kolloidalem Siliciumdioxid im CMP-Prozess erforderlich. Die genaue Anfangs- und Endkorngröße für die Bearbeitungsschritte mit grünem SiC hängt vom Ausgangszustand des Wafers und der geforderten Endqualität ab.
