02 研磨

研磨的目的是去除切割過程中造成的SiC切片表面的刀痕以及表面損傷層。由于SiC的高硬度，研磨過程中必須使用高硬度的磨料（如碳化硼或金剛石粉）研磨SiC切片的晶體表面。研磨根據(jù)工藝的不同可分為粗磨和精磨。

粗磨主要是去除切割造成的刀痕以及切割引起的變質(zhì)層，使用粒徑較大的磨粒，提高加工效率。精磨主要是去除粗磨留下的表面損傷層，改善表面光潔度，并控制表面面形和晶片的厚度，利于后續(xù)的拋光，因此使用粒徑較細(xì)的磨粒研磨晶片。

由于SiC斷裂韌性較低，使得其在研磨過程中易于開裂，造成SiC晶片的研磨非常困難。有效的研磨需要選擇合適的研磨參數(shù)以獲得最大的材料去除率并控制表面完整性。

03 粗拋

粗拋主要采用機(jī)械拋光方式，采用更小粒徑的硬磨料，如B4C、金剛石等，對晶片表面進(jìn)行修整。

用來去除研磨過程的殘留應(yīng)力層和機(jī)械損傷層，提高表面平面度及表面質(zhì)量，高效地完成材料去除，為后續(xù)的超精密拋光奠定基礎(chǔ)。

04 超精密拋光

經(jīng)傳統(tǒng)粗拋工藝，使用微小粒徑的金剛石或B4C拋光液，對SiC晶片進(jìn)行機(jī)械拋光加工后，晶片表面的平面度大幅改善，但加工表面存在很多劃痕，且有較深的殘留應(yīng)力層和機(jī)械損傷層。

為進(jìn)一步提高晶片的表面質(zhì)量，改善表面粗糙度及平整度，使其表面質(zhì)量特征參數(shù)符合后序加工中的精度要求，超精密拋光是SiC表面加工工序中非常關(guān)鍵的一個(gè)環(huán)節(jié)。

隨著超精密拋光技術(shù)的發(fā)展，目前，適合SiC單晶片的超精密拋光加工方法主要有機(jī)械研磨、磁流變拋光、離子束拋光、化學(xué)機(jī)械拋光等，其中化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）技術(shù)是目前實(shí)現(xiàn)SiC晶片全局平坦化最有效的方法。

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GMP過程示意圖

化學(xué)機(jī)械拋光是通過化學(xué)腐蝕和機(jī)械磨損協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)工件表面材料去除及平坦化的過程。晶片在拋光液的作用下發(fā)生化學(xué)氧化作用，表面生成化學(xué)反應(yīng)層，隨后該反應(yīng)軟化層在磨粒的機(jī)械作用下被除去。

由于化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)涉及多學(xué)科知識，如化學(xué)、物理、摩擦、力學(xué)和材料學(xué)等，因此影響其拋光效果的因素很多，主要為拋光液（磨粒、氧化劑、pH值、添加劑等），拋光墊（硬度、彈性、表面形貌等）和拋光參數(shù)（拋光壓力、拋光頭/拋光盤轉(zhuǎn)速、拋光液流量等）。

其中，拋光液是化學(xué)機(jī)械拋光技術(shù)的核心，因此它帶來的影響是決定性的。一般來說，CMP拋光液由磨粒、氧化劑、去離子水和添加劑（組成，因此可從這些因素入手對拋光效果進(jìn)行調(diào)控——比如說單純磨粒這一塊就包括了磨料種類、磨粒粒徑、磨粒濃度等方面。

目前，常用于CMP拋光液中的氧化劑主要是H2O2和KMnO4，磨粒主要有SiO2、CeO2和Al2O3。馮玢等通過采用30~135nm的改性硅溶液對SiC晶片進(jìn)行精拋處理，發(fā)現(xiàn)粗拋工序后殘留下的損傷層可被完全去除，從而獲得高質(zhì)量的拋光表面。

CMP拋光后拋光片SEM檢測圖

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