Karbid křemíku (SiC), základní kámen třetí{0}}generace širokopásmových polovodičů-, přetváří krajinu energetických zařízení v nových energetických vozidlech, 5G komunikaci, železniční dopravě a dalších, díky svým výjimečným vlastnostem-širokému pásmu, vysokému kritickému průraznému poli a vynikající tepelné vodivosti. Jeho extrémní tvrdost podle Mohse 9,2–9,3 a výrazná chemická inertnost však činí ze zpracování waferů kritickou překážku, která přímo ovlivňuje výkon zařízení a výtěžnost, což představuje notoricky známý „těžký oříšek“. Při konvenčním jemném leštění plátků jsou brusiva na bázi koloidního oxidu křemičitého (SiO₂), ačkoli jsou schopna zajistit ultra-nízkou drsnost povrchu, mnohem měkčí než SiC, a proto trpí extrémně nízkou rychlostí úběru materiálu. Diamantové brusiva jsou na druhou stranu příliš „agresivní“, často zanechávají hluboké škrábance a podpovrchové poškození. V důsledku toho se oxid hlinitý (Al2O3) se svou vhodnou tvrdostí a stabilními fyzikálně-chemickými vlastnostmi ukázal jako hlavní kandidát na jemné leštící brusivo SiC. Zejména oxid hlinitý ve sto{12}}nanometrovém{13}}měřítku (100–150 nm) se stává tahounem ve špičkových-suspenzích SiC CMP (Chemical Mechanical Polishing), protože dosahuje ideální rovnováhy mezi schopností mechanického odstraňování a kontrolou povrchových defektů.
Proč Hundred{0}}Nanometr-Scale Alumina?
The choice of abrasive particle size is fundamentally governed by the trade-off between removal efficiency and surface quality. Micron-sized abrasives (>1 μm) může zajistit vyšší rychlost mechanického úběru, ale má tendenci způsobovat fatální defekty, jako jsou hluboké škrábance a důlky na povrchu destičky, což nesplňuje přísné požadavky na rovinnost atomového-měřítka. Jemnější brusiva jsou naopak náchylná k aglomeraci a postrádají dostatečnou řeznou sílu, což vede k drastickému poklesu účinnosti leštění a je obtížné překonat bariéru vysoké tvrdosti SiC. Sto{4}}nanometrová aluminová brusiva naproti tomu disponují dostatečnou hybností pro účinné mechanické broušení. Navíc, při správném morfologickém řízení, mohou usnadnit "valící se otěr" pod omezením leštícího kotouče, čímž se minimalizuje riziko poškrábání na zvládnutelnou úroveň. Tato řada velikostí částic se nyní postupně stala hlavní technickou cestou pro-nejmodernější--umělé SiC jemné leštící kaše.
Samozřejmě kromě velikosti částic klade jemné leštění SiC na brusiva následující dodatečné požadavky:
(1) Distribuce velikosti částic:Pro sto-nanometrů oxidu hlinitého není monodisperzita méně kritická než absolutní hodnota průměrné velikosti částic. I když je střední průměr řízen v rozsahu stovek{2}} nanometrů, široká distribuce velikostí nejen narušuje rovnoměrnost leštění, ale také umožňuje větším částicím způsobit hluboké škrábance během leštění, což přímo vede ke zmetku třísek.
(2) Morfologie:Nepravidelně tvarované částice oxidu hlinitého (např. destičky, jehličky nebo hranaté úlomky) s vysokou pravděpodobností poškodí povrch destičky a vytvoří škrábance během leštění. Naproti tomu kulovité nebo téměř kulové částice mají tendenci se podílet na odstraňování materiálu odvalováním mezi leštícím kotoučem a plátkem, účinně rozptylují smykové síly a výrazně snižují hustotu defektů.
(3) Krystalová fáze:Oxid hlinitý existuje ve více krystalických fázích ( , δ, θ, atd.), mezi nimiž je -Al₂O₃ termodynamicky nejstabilnější a také nejtvrdší (Mohsova tvrdost 9) a chemicky nejvíce inertní. Během CMP poskytuje -fázový oxid hlinitý trvalé a stabilní mechanické řezání, aniž by podléhal nekontrolovaným reakcím s kyselými nebo alkalickými médii, které se běžně vyskytují v leštících suspenzích.
(4) Ultra-vysoká čistota:Kovové nečistoty musí být kontrolovány na výjimečně nízkých úrovních; jinak hrozí kontaminace plátku a snížení výkonu zařízení.