中国粉体网讯碳化硅晶体材料是典型的第三代半导体材料，相比于第一代元素半导体材料和第二代化合物半导体材料，碳化硅具有禁带宽度高、电子漂移速率高、临界击穿电场强度强、介电常数低、热导率高、热膨胀系数低等优良物理特性，同时拥有优越的化学惰性，这些优势使得以碳化硅为代表的宽禁带半导体材料广泛应用于高温、高频、高功率以及抗辐射等极端工况、/p>
作为高性能微电子和光电子器件制造的衬底基片，碳化硅衬底加工后的表面、亚表面质量对器件的使用性能有着极为重要的影响，因此，其加工不仅要保证较高的面型精度和亚纳米级的粗糙度，还要避免表面及亚表面损伤、/p>
磨削是碳化硅衬底制备的核心工序，主要作用是消除线切割产生的切痕与亚表面损伤层，优化表面粗糙度与面型精度。该工序材料去除量占整个制备流程?0%，磨削质量直接影响后续抛光的难度与效率、/p>
针对碳化硅这类硬脆性材料，磨料磨削是主流的材料去除方式，主要分为游离磨料磨削与固结磨料磨削两类。其基本原理是通过磨粒对衬底表面的滚轧与微切削作用，诱发致密微裂纹，裂纹相互扩展贯通使材料脱落，从而实现高效去除、/p>
游离磨料磨削SiC材料
游离磨料磨削加工为三体去除，通过研磨盘、磨粒以及衬底的共同作用来达到材料去除。磨削过程中，磨粒随机分布在磨削衬底表面，通过施加压力压入衬底表面，并随着研磨盘的转动在衬底表面实现滚动，对衬底表面材料进行滚轧去除。研究人员使用不同的磨料对碳化硅进行加工，发现金刚石磨料拥有较好的材料去除率，且Yu等发现研磨后的碳化硅的表面形状精度有了明显的改善。Pan等使用金刚石砂轮磨削碳化硅衬底，可以得到表面粗糙度Ra=12nm，且晶圆整体厚度变化<3?m的碳化硅衬底、/span>
固结磨料磨削SiC材料
固结磨料磨削加工为二体去除，通过磨粒与衬底的相互作用进而实现衬底表面的精密加工。由于磨粒固定在研磨盘之上，磨粒无法像游离磨料磨削加工过程中发生滚动，而是随着研磨盘转动在衬底表面形成耕犁及微切削运动，从而实现对衬底表面材料的去除。固结磨料磨削通过使用固结磨料磨盘或砂轮的方式，可以有效提高磨粒利用率。但是由于磨粒出刃高度不一致，碳化硅表面会产生严重的划痕和表面、亚表面裂纹，加工后表面质量难以满足抛光前的要求。研究人员使用纳米级的金刚石磨粒对碳化硅衬底进行机械抛光，可以获得亚纳米级的表面粗糙度，但是需要花费较长的时间及较高的成本。抛光后的表面损伤及粗糙度虽有所改善，但加工后表面仍然会存在划痕，难以满足衬底原子级表面的要求、/p>
为获得高性能碳化硅衬底，行业已开发出多种精密磨抛技术，按材料去除机制可分为以机械去除为主的机械磨抛技术，以及以化学反应为主的化学反应磨抛技术。机械磨抛技术通过磨粒的机械作用或叠加特种能量的机械辅助作用来达到快速去除材料并获得良好表面质量的目的，化学反应磨抛技术先使衬底表面材料发生化学反应，形成较软的变质层，再利用磨粒划擦去除以获得亚纳米级粗糙度的表面质量。由于碳化硅晶体生长技术的限制，难以获得如硅、蓝宝石等超大棒料晶体。未来，碳化硅衬底将向大尺寸、超薄化方向发展，亟需通过磨抛加工技术的持续创新，为高效率、高质量、低成本的工业化生产提供技术路径、/p>
2026??8日，中国粉体罐/strong>将在安徽合肥举办“第三代半导体SiC晶体生长及晶圆加工技术研讨会”、/strong>届时＋strong>华侨大学教授黄辉将带来题丹span style="color: rgb(192, 0, 0);">《大尺寸碳化硅衬底高效精密磨粒加工技术进展《/strong>的报告，系统分享大尺寸碳化硅高质高效加工成套工艺，为第三代半导体的衬底精密加工提供了理论依据与技术支撑、/p>
参考来源：
罗求发等.碳化硅衬底磨抛加工技术的研究进展与发展趋劾/p>
鲍春?SiC衬底表面磨削加工均匀性研穵/p>
（中国粉体网编辑整理/初末（/p>
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