減少減薄碳化硅紋路的方法

碳化硅（SiC）作為一種高性能半導(dǎo)體材料，因其出色的熱穩(wěn)定性、高硬度和高電子遷移率，在電力電子、微電子、光電子等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。在SiC器件的制造過程中，碳化硅片的減薄是一個重要環(huán)節(jié)，它可以提高器件的散熱性能，并有助于降低制造成本。然而，在減薄過程中，碳化硅表面往往會出現(xiàn)紋路，這些紋路不僅影響器件的外觀質(zhì)量，還可能對器件的電學(xué)性能和可靠性產(chǎn)生不利影響。因此，如何減少減薄碳化硅紋路成為了一個亟待解決的問題。

現(xiàn)有減薄方法及紋路產(chǎn)生原因

目前，碳化硅片的減薄主要通過機(jī)械研磨、化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）和濕法腐蝕等方法實(shí)現(xiàn)。機(jī)械研磨是常用的減薄方法，但該方法容易在碳化硅表面留下研磨紋路，且加工效率相對較低。CMP方法可以在一定程度上彌補(bǔ)機(jī)械研磨的不足，通過化學(xué)腐蝕和機(jī)械摩擦的共同作用，實(shí)現(xiàn)碳化硅表面的平滑化，但該方法對加工參數(shù)的控制要求較高，否則容易出現(xiàn)表面不均勻或均勻度差的問題。濕法腐蝕則是一種制備高純度、高質(zhì)量薄膜的方法，但該方法需要花費(fèi)較長時間，且需要一個良好的器皿配合。

碳化硅紋路產(chǎn)生的主要原因包括：

研磨顆粒的大小和分布：研磨顆粒過大或分布不均會導(dǎo)致研磨過程中碳化硅表面受力不均，從而產(chǎn)生紋路。

研磨壓力和研磨時間：過高的研磨壓力或過長的研磨時間都會加劇碳化硅表面的損傷，導(dǎo)致紋路產(chǎn)生。

研磨液的配比：研磨液中各成分的比例不當(dāng)也會影響研磨效果，導(dǎo)致紋路產(chǎn)生。

碳化硅本身的性質(zhì)：碳化硅的硬度和脆性較高，使得在研磨過程中更容易產(chǎn)生裂紋和紋路。

減少紋路的方法

針對碳化硅減薄過程中出現(xiàn)的紋路問題，可以從以下幾個方面入手，以減少紋路的產(chǎn)生：

優(yōu)化研磨參數(shù)

精細(xì)控制研磨顆粒的大小和分布：選擇適當(dāng)?shù)难心ヮw粒大小，并確保其分布均勻，以減少研磨過程中碳化硅表面的受力不均。

嚴(yán)格調(diào)控研磨壓力和研磨時間：根據(jù)碳化硅的硬度和脆性，合理設(shè)置研磨壓力和研磨時間，避免過高的壓力和過長的時間導(dǎo)致的表面損傷。

優(yōu)化研磨液的配比：通過試驗(yàn)確定最佳的研磨液配比，確保各成分之間的相互作用能夠最大限度地減少碳化硅表面的損傷。

改進(jìn)研磨工藝

采用多步研磨工藝：將研磨過程分為粗磨、半精磨和精磨等多個步驟，逐步減小研磨顆粒的大小，以減少碳化硅表面的損傷和紋路。

引入超聲波輔助研磨：超聲波的振動作用可以均勻分散研磨顆粒，提高研磨效率，同時減少碳化硅表面的損傷。

應(yīng)用先進(jìn)的拋光技術(shù)

化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）：通過化學(xué)腐蝕和機(jī)械摩擦的共同作用，實(shí)現(xiàn)碳化硅表面的平滑化。在CMP過程中，需要嚴(yán)格控制拋光液的成分、拋光壓力和拋光時間等參數(shù)。

激光燒蝕加超聲波剝離：這是一種新型的碳化硅減薄方法，通過激光形成炸點(diǎn)，并配合超聲波進(jìn)行剝離，可以大幅度降低工藝成本，同時減少碳化硅表面的損傷和紋路。剝離下來的材料經(jīng)過打磨拋光后還可以繼續(xù)外延生長或用于其他用途。

加強(qiáng)質(zhì)量控制和檢測

定期檢測研磨設(shè)備和工藝參數(shù)：確保研磨設(shè)備和工藝參數(shù)的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，避免因設(shè)備故障或參數(shù)偏差導(dǎo)致的碳化硅表面損傷和紋路產(chǎn)生。

采用先進(jìn)的檢測技術(shù)：如原子力顯微鏡（AFM）、掃描電子顯微鏡（SEM）等，對碳化硅表面進(jìn)行高精度檢測，及時發(fā)現(xiàn)并處理紋路問題。

結(jié)論

減少減薄碳化硅紋路是提高SiC器件質(zhì)量和可靠性的重要環(huán)節(jié)。通過優(yōu)化研磨參數(shù)、改進(jìn)研磨工藝、應(yīng)用先進(jìn)的拋光技術(shù)以及加強(qiáng)質(zhì)量控制和檢測等措施，可以有效地減少碳化硅表面的紋路產(chǎn)生。隨著SiC技術(shù)的不斷發(fā)展和應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，減少減薄碳化硅紋路的方法將不斷得到完善和推廣，為SiC器件的制造和應(yīng)用提供更加可靠的技術(shù)支持。

高通量晶圓測厚系統(tǒng)

高通量晶圓測厚系統(tǒng)以光學(xué)相干層析成像原理，可解決晶圓/晶片厚度TTV（Total Thickness Variation，總厚度偏差）、BOW（彎曲度）、WARP（翹曲度），TIR（Total Indicated Reading 總指示讀數(shù)，STIR（Site Total Indicated Reading 局部總指示讀數(shù)），LTV（Local Thickness Variation 局部厚度偏差）等這類技術(shù)指標(biāo)。

高通量晶圓測厚系統(tǒng)，全新采用的第三代可調(diào)諧掃頻激光技術(shù)，相比傳統(tǒng)上下雙探頭對射掃描方式；可一次性測量所有平面度及厚度參數(shù)。

靈活適用更復(fù)雜的材料，從輕摻到重?fù)?P 型硅 (P++)，碳化硅，藍(lán)寶石，玻璃，鈮酸鋰等晶圓材料。

重?fù)叫凸瑁◤?qiáng)吸收晶圓的前后表面探測）

粗糙的晶圓表面，（點(diǎn)掃描的第三代掃頻激光，相比靠光譜探測方案，不易受到光譜中相鄰單位的串?dāng)_噪聲影響，因而對測量粗糙表面晶圓）

低反射的碳化硅(SiC)和鈮酸鋰(LiNbO3)（通過對偏振效應(yīng)的補(bǔ)償，加強(qiáng)對低反射晶圓表面測量的信噪比）

絕緣體上硅（SOI)和MEMS，可同時測量多層結(jié)構(gòu)，厚度可從μm級到數(shù)百μm級不等。

1，可用于測量各類薄膜厚度，厚度最薄可低至 4 μm ，精度可達(dá)1nm。

2，可調(diào)諧掃頻激光的“溫漂”處理能力，體現(xiàn)在極端工作環(huán)境中抗干擾能力強(qiáng)，一改過去傳統(tǒng)晶圓測量對于“主動式減震平臺”的重度依賴，成本顯著降低。

3，靈活的運(yùn)動控制方式，可兼容2英寸到12英寸方片和圓片測量。