碳化硅工藝流程

　　碳化硅工藝流程

　　目前全球95%以上的半導(dǎo)體元件，都是以第一代半導(dǎo)體材料硅作為基礎(chǔ)功能材料，不過隨著電動(dòng)車、5G等新應(yīng)用興起，硅基半導(dǎo)體受限硅材料的物理性質(zhì)，在性能上有不易突破的瓶頸，因此以氮化鎵（GaN）、碳化硅（SiC）為代表的第三代半導(dǎo)體材料開始受到重視。

　　在第三代半導(dǎo)體材料中，SiC具有禁帶寬度大、擊穿電場高、飽和電子漂移速度高、熱導(dǎo)率大等特點(diǎn)，可應(yīng)用于1200伏特以上的高壓環(huán)境，因此在嚴(yán)苛環(huán)境中有著明顯優(yōu)勢。

　　同時(shí)，SiC晶體因其與外延層材料GaN具有高匹配的晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)及良好的熱導(dǎo)率，是GaN基器件的理想襯底材料，如LED和LD（半導(dǎo)體機(jī)關(guān)器，laser diode）。[1]因此，SiC晶體材料已經(jīng)成為半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的襯底材料。

　　其中，SiC襯底加工技術(shù)是器件制作的重要基礎(chǔ)，其表面加工的質(zhì)量和精度的優(yōu)劣，直接影響外延薄膜的質(zhì)量及其器件的性能，因此在其應(yīng)用中均要求晶片表面超光滑、無缺陷、無損傷，表面粗糙度值達(dá)納米級(jí)以下。

　　然而，由于SiC晶體具有高硬、高脆、耐磨性好、化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定的特點(diǎn)，這使得SiC晶片的加工變得非常困難。

　　SiC單晶片的超精密加工工藝，按照其加工順序，主要經(jīng)歷以下幾個(gè)過程：定向切割、研磨（粗研磨、精研磨）、拋光（機(jī)械拋光）和超精密拋光（化學(xué)機(jī)械拋光）。

　　碳化硅生產(chǎn)工藝流程簡述如下:

　?、?、原料破碎

　　采用錘式破碎機(jī)對(duì)石油焦進(jìn)行破碎,破碎到工藝要求的粒徑。

　?、?、配料與混料

　　配料與混料是按照規(guī)定配方進(jìn)行稱量和混勻的過程。本項(xiàng)目配料采用平臺(tái),混料采用混凝土攪拌機(jī),按照工藝要求對(duì)石油焦和石英砂進(jìn)行配料、混料作業(yè)。

　?、?、電爐準(zhǔn)備

　　電爐準(zhǔn)備是把上次用過的爐重新修整、整理,以再次投入使用。作業(yè)內(nèi)容包括潔理爐底料,修整電極,清理爐墻并修補(bǔ),去裝力、1擋,

　　檢查、排除爐的其他缺陷。

　?、取⒀b爐

　　裝爐是按照規(guī)定的爐料類別、部位、尺寸往爐內(nèi)裝填反應(yīng)料、保溫料、爐芯材料,并砌筑具有保溫和盛料作用的熔煉爐側(cè)墻。

　?、?、送電冶煉

　　冶煉爐與變壓器接通之后即可送電。送電開始15min投以明火,點(diǎn)燃CO,冶煉過程持續(xù)170h。

　?、?、冷卻

　　冶煉爐停爐之后進(jìn)行自然冷卻,然后進(jìn)行扒爐(卸爐墻,扒乏料),繼續(xù)進(jìn)行自然冷卻。

　　⑺、出爐分級(jí)

　　出爐分級(jí)是從爐上取下結(jié)晶塊、石墨,并把一級(jí)品、二級(jí)品、石墨等物分開的過程。本項(xiàng)目出爐分級(jí)采用爐外分級(jí)法,人工劈開結(jié)晶筒,將成塊狀的結(jié)晶筒運(yùn)往分級(jí)場,進(jìn)行人工分級(jí)。