1. O papel do carboneto de silício verde
O SiC verde é mais duro e mais quebradiço que o SiC preto, produzindo fraturas mais nítidas. Isto torna-o ideal para a remoção de material e conformação de silício antes do polimento de precisão final. É utilizado sob a forma de pasta abrasiva livre (grãos soltos misturados com um fluido transportador) em processos de lapidação.
2. Tamanhos de grão típicos utilizados
O processo utiliza uma progressão de grãos cada vez mais finos. O SiC verde é utilizado nas etapas mais espessas:
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Desbaste inicial (nivelamento): F220 (~ 63 µm) a F500 (~ 20 µm) . Isto remove as marcas de serra e estabelece uma planura básica.
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Polimento intermédio: F800 (~ 12 µm) a F1200 (~ 3 µm) . Esta etapa refina ainda mais a superfície, removendo os danos da etapa anterior e reduzindo a profundidade dos danos subsuperficiais.
Importante: A transição do “lapidação” para o “polimento” é definida pela remoção de danos subsuperficiais. Após a etapa mais fina com SiC verde, a superfície fica fosca e riscada, mas muito mais plana.
3. A etapa final de polimento (o que vem a seguir ao SiC)
O SiC verde não é utilizado para o acabamento final do espelho . A sua dureza causaria danos subsuperficiais e rugosidade superficial inaceitáveis para aplicações em semicondutores ou óticas.
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O polimento final utiliza uma pasta de sílica coloidal com partículas abrasivas extremamente finas (na gama de 0,02 µm a 0,1 µm , ou 20-100 nanómetros).
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Esta pasta abrasiva, combinada com uma almofada de poliuretano macia e porosa, cria uma ação de polimento químico-mecânico (CMP) que remove material a nível atómico, resultando numa superfície espelhada sem riscos e pronta para a epitaxia.
Tabela de Resumo do Processo
| Fase | Objetivo principal | Abrasivo típico | Tamanho do grão (µm) | Resultado da superfície |
|---|---|---|---|---|
| 1. Laminação Bruta | Remova as marcas de serra e verifique o nivelamento. | Carbeto de silício verde | F220 – F500 (63 – 20 µm) | Opaco, muito riscado |
| 2. Laminação Fina | Reduzir os danos no subsolo, melhorar o acabamento | Carbeto de silício verde | F800 – F1200 (12 – 3 µm) | Acabamento uniforme mate |
| 3. Polimento | Remova todos os danos e obtenha um acabamento impecável. | Óxido de alumínio ou óxido de cério | ~1 µm e abaixo | Pré-polimento, semibrilho |
| 4. Polimento Final / CMP | Suavidade a nível atómico, pronta para epifluorescência. | Sílica coloidal | 0,02 – 0,1 µm | Acabamento espelhado perfeito |
Principais considerações para a seleção
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Danos Subsuperficiais (DSS): Cada grão mais grosso induz fissuras abaixo da superfície. O grão seguinte, mais fino, deve remover material a uma profundidade superior à camada de DSS da etapa anterior. Isto determina a sequência de progressão.
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Especificação do wafer: A condição inicial (cortado com fio diamantado, retificado) e a aplicação final (célula solar, wafer de circuito integrado, MEMS) determinam quantos passos e quais os grãos necessários.
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Consistência: Para a produção industrial, são frequentemente utilizados pós com granulometria micrométrica bem definida (por exemplo, W7, W10, W14, que correspondem a aproximadamente 7 µm, 10 µm e 14 µm) em vez das designações de grãos soltos da FEPA para um melhor controlo.
Conclusão
Para responder diretamente à sua questão: o carboneto de silício verde, com granulometrias que variam entre ~60 µm (F220) e ~3 µm (F1200), é utilizado nas etapas de lapidação para preparar silício monocristalino. No entanto, o polimento final espelhado exige, obrigatoriamente, a utilização de um abrasivo muito mais fino e macio, como a sílica coloidal, num processo de CMP (Microscopia Química de Polimento). A granulometria inicial e final exata para as etapas com SiC verde depende da condição inicial do wafer e da qualidade final desejada.
