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减少减薄碳化硅纹路的方法

一、引言

碳化硅（SiC）作为一种高性能半导体材料，因其出色的热稳定性、高硬度和高

电子迁移率，在电力电子、微电子、光电子等领域得到了广泛应用。在SiC器

件的制造过程中，碳化硅片的减薄是一个重要环节，它可以提高器件的散热性

能，并有助于降低制造成本。然而，在减薄过程中，碳化硅表面往往会出现纹

路，这些纹路不仅影响器件的外观质量，还可能对器件的电学性能和可靠性产

生不利影响。因此，如何减少减薄碳化硅纹路成为了一个亟待解决的问题。

二、现有减薄方法及纹路产生原因

目前，碳化硅片的减薄主要通过机械研磨、化学机械抛光（CMP）和湿法腐蚀

等方法实现。机械研磨是常用的减薄方法，但该方法容易在碳化硅表面留下研

磨纹路，且加工效率相对较低。CMP方法可以在一定程度上弥补机械研磨的不

足，通过化学腐蚀和机械摩擦的共同作用，实现碳化硅表面的平滑化，但该方

法对加工参数的控制要求较高，否则容易出现表面不均匀或均匀度差的问题。

湿法腐蚀则是一种制备高纯度、高质量薄膜的方法，但该方法需要花费较长时

间，且需要一个良好的器皿配合。

碳化硅纹路产生的主要原因包括：

研磨颗粒的大小和分布：研磨颗粒过大或分布不均会导致研磨过程中碳化硅表

面受力不均，从而产生纹路。

研磨压力和研磨时间：过高的研磨压力或过长的研磨时间都会加剧碳化硅表面

的损伤，导致纹路产生。

研磨液的配比：研磨液中各成分的比例不当也会影响研磨效果，导致纹路产

生。

碳化硅本身的性质：碳化硅的硬度和脆性较高，使得在研磨过程中更容易产生

裂纹和纹路。

三、减少纹路的方法

针对碳化硅减薄过程中出现的纹路问题，可以从以下几个方面入手，以减少纹

路的产生：

优化研磨参数

精细控制研磨颗粒的大小和分布：选择适当的研磨颗粒大小，并确保其分布均

匀，以减少研磨过程中碳化硅表面的受力不均。

严格调控研磨压力和研磨时间：根据碳化硅的硬度和脆性，合理设置研磨压力

和研磨时间，避免过高的压力和过长的时间导致的表面损伤。

优化研磨液的配比：通过试验确定最佳的研磨液配比，确保各成分之间的相互

作用能够最大限度地减少碳化硅表面的损伤。

改进研磨工艺

采用多步研磨工艺：将研磨过程分为粗磨、半精磨和精磨等多个步骤，逐步减

小研磨颗粒的大小，以减少碳化硅表面的损伤和纹路。

引入超声波辅助研磨：超声波的振动作用可以均匀分散研磨颗粒，提高研磨效

率，同时减少碳化硅表面的损伤。

应用先进的抛光技术

化学机械抛光（CMP）：通过化学腐蚀和机械摩擦的共同作用，实现碳化硅表

面的平滑化。在CMP过程中，需要严格控制抛光液的成分、抛光压力和抛光

时间等参数。

激光烧蚀加超声波剥离：这是一种新型的碳化硅减薄方法，通过激光形成炸

点，并配合超声波进行剥离，可以大幅度降低工艺成本，同时减少碳化硅表面

的损伤和纹路。剥离下来的材料经过打磨抛光后还可以继续外延生长或用于其

他用途。

加强质量控制和检测

定期检测研磨设备和工艺参数：确保研磨设备和工艺参数的稳定性和准确性，

避免因设备故障或参数偏差导致的碳化硅表面损伤和纹路产生。

采用先进的检测技术：如原子力显微镜（AFM）、扫描电子显微镜（SEM）

等，对碳化硅表面进行高精度检测，及时发现并处理纹路问题。

四、结论

减少减薄碳化硅纹路是提高SiC器件质量和可靠性的重要环节。通过优化研磨

参数、改进研磨工艺、应用先进的抛光技术以及加强质量控制和检测等措施，

可以有效地减少碳化硅表面的纹路产生。随着SiC技术的不断发展和应用领域

的拓展，减少减薄碳化硅纹路的方法将不断得到完善和推广，为SiC器件的制

造和应用提供更加可靠的技术支持。

五、高通量晶圆测厚系统

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