碳化硅衬底的加工工艺主要包括以下几个关键步骤:
原料准备与晶体生长:
将高纯的硅粉和碳粉按工艺配方均匀混合,高温反应去除杂质,得到特定晶型和颗粒度的碳化硅颗粒。
在接近真空、低压、高温的密闭生长腔内加热碳化硅粉末,使其升华成反应气体。
反应气体在温度梯度驱动下沉积在籽晶表面,形成圆柱状的碳化硅晶锭1。
晶体切割与定向:
使用砂浆线切割、金刚线切割或激光剥离等技术将碳化硅晶锭沿一定方向切割成薄片,得到碳化硅晶片。
通过晶体定向技术控制晶体生长方向,确保晶片的质量。
衬底加工:
切割:初步切割晶片,此过程可能产生切口损耗和磨抛损耗。
研磨:包括粗磨和精磨两个环节。粗磨使用较大粒径的磨粒去除切片表面的损伤层;精磨则使用较小粒径的磨粒进一步去除损伤,保证衬底面型精度。
抛光:采用化学机械抛光(CMP)技术,包括粗抛和超精密抛光,以去除机械损伤,提高镜片表面质量,达到原子级光滑。
清洗与检验:
对加工完成的碳化硅衬底进行清洗,去除表面残留的研磨液和抛光液。
进行严格的质量检验,确保衬底符合规定的尺寸、表面粗糙度、平整度等要求。