www.188betkr.com 讯本文介绍以高纯硅粉和高纯碳粉作为原材料，采用主流的物理气相传输法（PVT）生长碳化硅晶体，并加工制成碳化硅晶片的工艺流程。
①原料合成
将高纯硅粉和高纯碳粉按工艺配方均匀混合，在2000℃以上的高温条件下，于反应腔室内通过特定反应工艺，去除反应环境中残余的、反应微粉表面吸附的痕量杂质，使硅粉和碳粉按照既定化学计量比反应合成特定晶型和颗粒度的碳化硅颗粒。再经过破碎、筛分、清洗等工序，制得满足晶体生长要求的高纯度碳化硅粉原料。每一批进行取样测试纯度、颗粒度等。
②晶体生长
碳化硅晶体生长包括物理气相传输法、高温CVD法和液相法三种方法，综合生长条件控制、生长效率、缺陷控制等因素，物理气相传输法是技术成熟度最高、应用最广泛的方法，另外两种方法仍处于研发阶段。Wolfspeed公司、Coherent公司、SiCrystal等国外主要碳化硅晶片生产企业均采用物理气相传输法。
③晶锭加工
将碳化硅晶锭使用X射线单晶定向仪进行定向，之后通过精密机械加工的方式磨平、滚圆，加工成标准直径尺寸和角度的碳化硅晶棒。对所有成型晶棒进行尺寸、角度等指标检测。
④晶体切割
在考虑后续加工余量的前提下，使用金刚石细线将碳化硅晶棒切割成满足用户需求的不同厚度的切割片，并使用全自动测试设备进行翘曲度（Warp）、弯曲度（Bow）、厚度变化（TTV）等面型检测。
⑤晶片研磨
通过不同颗粒粒径的金刚石研磨液将晶片研磨到所需的平整度和粗糙度。且消除表面的线痕及损伤。使用全自动测试设备及非接触电阻率测试仪对全部切割片进行面型及电学性能检测。
SiC单晶衬底研磨示意图
⑥晶片抛光
碳化硅晶片的抛光工艺可分为粗抛和精抛，粗抛为机械抛光，目的在于提高抛光的加工效率。碳化硅单晶衬底机械抛光的关键研究方向在于优化工艺参数，改善晶片表面粗糙度，提高材料去除率。精抛为单面抛光，化学机械抛光是应用最为广泛的抛光技术，通过化学腐蚀和机械磨损协同作用，实现材料表面去除及平坦化。晶片在抛光液的作用下发生氧化反应，生成的软化层在磨粒机械作用下相对容易被除去。作为单晶衬底加工的最后一道工艺，化学机械抛光是实现碳化硅衬底全局平坦化的常用方法，也是保证被加工表面实现超光滑、无缺陷损伤的关键工艺。
SiC单晶衬底抛光装置示意图
使用X射线衍射仪、原子力显微镜、表面平整度测试仪、表面缺陷综合测试仪等仪器设备，检测碳化硅抛光片的各项参数指标，据此判定抛光片的质量等级。
目前，研磨占SiC衬底加工整体成本的30%左右(包含双面粗磨DSL及双面精磨DMP)，切割约占20%，抛光约占50%。研磨加工过程中，研磨液、研磨盘/研磨垫及研磨工艺共同决定了加工效率和加工品质。
⑦晶片检测
使用光学显微镜、X射线衍射仪、原子力显微镜、非接触电阻率测试仪、表面平整度测试仪、表面缺陷综合测试仪等仪器设备，检测碳化硅晶片的微管密度、结晶质量、表面粗糙度、电阻率、翘曲度、弯曲度、厚度变化、表面划痕等各项参数指标，据此判定晶片的质量等级。
⑧晶片清洗
以清洗药剂和纯水对碳化硅抛光片进行清洗处理，去除抛光片表面的微尘颗粒、金属离子、有机沾污物等，再通过超高纯氮气和甩干机将晶片吹干、甩干；将晶片在超净室封装在洁净片盒内，形成可供下游即开即用的碳化硅晶片。
参考来源：粉体大数据研究：中国碳化硅衬底产业发展研究报告（2023～2026）
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