碳化硅襯底加工難點體現(xiàn)在哪些環(huán)節(jié)？

碳化硅襯底加工難點體現(xiàn)在以下三個環(huán)節(jié)中。

1.切片

碳化硅單晶的加工過程主要分為切片、薄化和拋光。全球碳化硅制造加工技術(shù)和產(chǎn)業(yè)尚未成熟，在一定程度上限制了碳化硅器件市場的發(fā) 展，要充分實現(xiàn)碳化硅襯底的優(yōu)異性能，開發(fā)提高碳化硅晶片加工技術(shù)是關(guān)鍵所在。

切片是碳化硅單晶加工過程的第一道工序，切片的性能決定了后續(xù)薄化、拋光的加工水平。切片加工易在晶片表面和亞表面產(chǎn)生裂紋，增 加晶片的破片率和制造成本，因此控制晶片表層裂紋損傷，對推動碳化硅器件制造技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。傳統(tǒng)的鋸切工具如內(nèi)圓鋸片、金 剛石帶鋸，轉(zhuǎn)彎半徑受限，切縫較寬，出片率較低，不適用于碳化硅晶體切割。目前報道的碳化硅切片加工技術(shù)主要包括固結(jié)、游離磨料切片、 激光切割、冷分離和電火花切片，其中往復(fù)式金剛石固結(jié)磨料多線切割是最常應(yīng)用于加工碳化硅單晶的方法。

2.薄化

碳化硅斷裂韌性較低，在薄化過程中易開裂，導(dǎo)致碳化硅晶片的減薄非常困難，為防止碎片，優(yōu)化單面研磨技術(shù)是未來薄化加工大尺寸碳 化硅晶片的主要技術(shù)發(fā)展趨勢。碳化硅切片的薄化主要通過磨削與研磨實現(xiàn)。晶片磨削最具代表性的形式是自旋轉(zhuǎn)磨削，晶片自旋轉(zhuǎn)的同時， 主軸機構(gòu)帶動砂輪旋轉(zhuǎn)，同時砂輪向下進(jìn)給，進(jìn)而實現(xiàn)減薄過程。自旋轉(zhuǎn)磨削雖可有效提高加工效率，但砂輪易隨加工時間增加而鈍化，使用 壽命短且晶片易產(chǎn)生表面與亞表面損傷。加工缺陷的存在嚴(yán)重制約加工精度和效率，為了解決這些問題，目前主要的技術(shù)包括超聲振動輔助磨 削和在線電解修整輔助磨削。薄化工藝中晶片材料去除率和磨料粒徑大小、密度、研磨盤轉(zhuǎn)速、研磨壓力等因素密切相關(guān)。

3.拋光

碳化硅晶片的拋光工藝可分為粗拋和精拋，粗拋為機械拋光，目的在于提高拋光的加工效率。碳化硅單晶襯底機械拋光的關(guān)鍵研究方向在 于優(yōu)化工藝參數(shù)，改善晶片表面粗糙度，提高材料去除率。精拋為單面拋光，化學(xué)機械拋光是應(yīng)用最為廣泛的拋光技術(shù)，通過化學(xué)腐蝕和機械 磨損協(xié)同作用，實現(xiàn)材料表面去除及平坦化。晶片在拋光液的作用下發(fā)生氧化反應(yīng)，生成的軟化層在磨粒機械作用下相對容易被除去。作為單 晶襯底加工的最后一道工藝，化學(xué)機械拋光是實現(xiàn)碳化硅襯底全局平坦化的常用方法，也是保證被加工表面實現(xiàn)超光滑、無缺陷損傷的關(guān)鍵工 藝。