1. Le rôle du carbure de silicium vert
Le SiC vert est plus dur et plus cassant que le SiC noir, ce qui engendre des fractures plus nettes. Il est donc idéal pour l’enlèvement de matière et la mise en forme du silicium avant le polissage de précision final. Il est utilisé sous forme de suspension abrasive libre (grains libres mélangés à un fluide porteur) dans les procédés de rodage.
2. Granulométries typiques utilisées
Le procédé utilise une succession de grains de plus en plus fins. Le carbure de silicium vert est utilisé lors des étapes les plus grossières :
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Rodage très grossier (planification initiale) : F220 (~ 63 µm) à F500 (~ 20 µm) . Cette étape élimine les marques de sciage et établit une planéité de base.
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Rodage intermédiaire : F800 (~ 12 µm) à F1200 (~ 3 µm) . Cette étape affine davantage la surface, éliminant les défauts de l’étape précédente et réduisant la profondeur des dommages sous-jacents.
Important : La transition du rodage au polissage est définie par l’élimination des défauts sous-jacents. Après l’étape de polissage au SiC vert la plus fine, la surface est mate et rayée, mais beaucoup plus plane.
3. L’étape finale de polissage (Ce qui vient après le SiC)
Le SiC vert n’est pas utilisé pour la finition finale des miroirs . Sa dureté engendrerait des dommages sous-jacents et une rugosité de surface inacceptables pour les applications semi-conductrices ou optiques.
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Le polissage final utilise une suspension de silice colloïdale avec des particules abrasives extrêmement fines (de l’ordre de 0,02 µm à 0,1 µm , soit 20 à 100 nanomètres).
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Cette suspension, combinée à un tampon en polyuréthane poreux souple, crée une action de polissage chimico-mécanique (CMP) qui élimine la matière au niveau atomique, ce qui donne une surface de miroir sans rayures et prête pour l’épitaxie.
Tableau récapitulatif du processus
| Scène | Objectif principal | Abrasif typique | Granulométrie (µm) | Résultat de surface |
|---|---|---|---|---|
| 1. Rodage grossier | Enlever les marques de scie, vérifier la planéité | carbure de silicium vert | F220 – F500 (63 – 20 µm) | Opaque, fortement rayé |
| 2. Rodage fin | Réduire les dommages sous-jacents, améliorer la finition | carbure de silicium vert | F800 – F1200 (12 – 3 µm) | finition mate uniforme |
| 3. Polissage | Éliminer tous les dommages, obtenir une finition optique | Oxyde d’aluminium ou oxyde de cérium | ~1 µm et moins | Pré-polissage, semi-brillant |
| 4. Polissage final / CMP | Lissage au niveau atomique, prêt pour l’épitaxie | silice colloïdale | 0,02 – 0,1 µm | Finition miroir parfaite |
Éléments clés à prendre en compte pour la sélection
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Dommages sous-jacents (SSD) : Chaque grain plus grossier induit des fissures sous la surface. Le grain plus fin suivant doit enlever de la matière à une profondeur supérieure à celle de la couche SSD de l’étape précédente. Ceci détermine la séquence de progression.
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Spécifications de la plaquette : L’état initial (découpé au fil, mis à la terre) et l’application finale (cellule solaire, plaquette de circuit intégré, MEMS) déterminent le nombre d’étapes et les grains nécessaires.
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Cohérence : Pour la production industrielle, des poudres micronisées à granulométrie serrée (par exemple W7, W10, W14 qui correspondent à environ 7 µm, 10 µm, 14 µm) sont souvent utilisées à la place des désignations de grains FEPA lâches pour un meilleur contrôle.
Conclusion
Pour répondre directement à votre question : le carbure de silicium vert, dont la granulométrie varie de 60 µm (F220) à 3 µm (F1200), est utilisé lors des étapes de rodage pour la préparation du silicium monocristallin. Cependant, le polissage miroir final exige impérativement l’utilisation d’un abrasif beaucoup plus fin et plus tendre, comme la silice colloïdale, dans un procédé de polissage chimico-mécanique (CMP). La granulométrie exacte des abrasifs en carbure de silicium vert, au début et à la fin, dépend de l’état initial de la plaquette et de la qualité finale souhaitée.
