碳化硅(SiC) 衬底片的工艺优化和对应抛光耗材

碳化硅（SiC）作为第三代宽禁带半导体材料，也是目前发展最为成熟的第三代半导体材料。它具有优良的热学、力学、化学和电学性质，不但是制作高温、高频、大功率电子器件的最佳材料之一，同时又可以用作基于氮化镓的蓝光发光二极管的衬底材料，可广泛应用在电力电子领域、微波器件领域和LED光电子领域。

从材料性能上，碳化硅是非常优越的，它的禁带宽度是硅的3倍，饱和电子漂移速率高于硅2倍，临界击穿电场高于硅10倍，高于砷化镓5倍;热导率大于蓝宝石20倍，是砷化镓的10倍；还有它的化学稳定性很好。另外，从结构上比较，蓝宝石不是半导体而是绝缘体，它只能做单面电极；碳化硅是导电的半导体，它可以做垂直结构。碳化硅衬底的导热性能要比蓝宝石高10倍以上。使用碳化硅衬底的芯片电极为L型，两个电极分布在器件的表面和底部，所产生的热量可以通过电极直接导出；同时这种衬底不需要电流扩散层，因此光不会被电流扩散层的材料吸收，这样又提高了出光效率。
由于碳化硅本身的莫氏硬度比较大，在9.2-9.3之间，这就决定了它的精细加工工序很繁琐，精度加工很困难，由于效率太低最终导致产能产量严重不足，不能大规模化量产。目前对碳化硅晶片的加工一般采用莫氏硬度更大、速率更快的金刚石研磨液进行研磨来达到一定的厚度，最后用传统的CMP抛光液精抛到要求的表面状态。

然而，目前的碳化硅衬底加工工序单面加工时间冗长而且工序繁杂，导致效率低下，不能满足下游市场的需要。

有鉴于此，国瑞升特进行碳化硅（SiC）衬底抛光工艺的优化和耗材的开发。

抛光所用测试机台为普通抛光机

碳化硅（SiC）衬底抛光工艺：粗抛测试条件及参数设定：
抛光对象： 4寸4H SiC 衬底片*3 pcs*4 Head（片子厚度约470μm）抛 光 垫：特种聚氨酯粗抛垫
粗 抛 液：GRISH复合粗抛液
黏贴方式：蜡贴
碳化硅（SiC）衬底的优化抛光工艺：

主要涉及粗抛工艺和耗材（GRISH复合粗抛液）以及精抛耗材（CMP抛光液）。可直接由双面研磨后，粗抛30min-60min，精抛120min。粗抛后大大减少精抛时间。

碳化硅（SiC）衬底优化抛光工艺的主要优势：

优化后的工艺条件的优势只要集中在第二道粗抛工序上，这一道工艺由粗抛液（GRISH复合粗抛液）匹配对应的粗抛垫具有较快的抛光速率，关键是表面粗糙度较小，便可大大减少精抛工序的压力。精抛液是针对碳化硅材料做的配方设计，也同时具有较高的抛光速率还能提高产品表面质量。总之整体可减少目前碳化硅衬底的加工工序，提高生产效率。

抛光速率数据：

测量点：

AFM测试（表面粗糙度Ra）：

清洗后CANDELA测试：

总结：

优化后的工艺和耗材对碳化硅（SiC）衬底的加工效率大大提升。

粗抛液 & 精抛液