碳化硅加工工藝流程
信息來(lái)源于：互聯(lián)網(wǎng) 發(fā)布于：2021-12-10
碳化硅晶片是以高純硅粉和高純碳粉作為原材料，采用物理氣相傳輸法（PVT） 生長(zhǎng)碳化硅晶體，加工制成碳化硅晶片。
①原料合成。將高純硅粉和高純碳粉按一定配比混合，在 2,000℃以上的高溫下反應(yīng)合成碳化硅顆粒。再經(jīng)過(guò)破碎、清洗等工序，制得滿足晶體生長(zhǎng)要求的高純度碳化硅微粉原料。
②晶體生長(zhǎng)。以高純度碳化硅微粉為原料，使用自主研制的晶體生長(zhǎng)爐，采用物理氣相傳輸法（PVT 法）生長(zhǎng)碳化硅晶體。
將高純碳化硅微粉和籽晶分別置于單晶生長(zhǎng)爐內(nèi)圓柱狀密閉的石墨坩堝下部和頂部，通過(guò)電磁感應(yīng)將坩堝加熱至 2,000℃以上，控制籽晶處溫度略低于下部微粉處，在坩堝內(nèi)形成軸向溫度梯度。碳化硅微粉在高溫下升華形成氣相的 Si2C、 SiC2、 Si 等物質(zhì)，在溫度梯度驅(qū)動(dòng)下到達(dá)溫度較低的籽晶處，并在其上結(jié)晶形成圓柱狀碳化硅晶錠。
③晶錠加工。將制得的碳化硅晶錠使用 X 射線單晶定向儀進(jìn)行定向，之后磨平、滾磨，加工成標(biāo)準(zhǔn)直徑尺寸的碳化硅晶體。
④晶體切割。使用多線切割設(shè)備，將碳化硅晶體切割成厚度不超過(guò) 1mm 的薄片。
⑤晶片研磨。通過(guò)不同顆粒粒徑的金剛石研磨液將晶片研磨到所需的平整度和粗糙度。
⑥晶片拋光。通過(guò)機(jī)械拋光和化學(xué)機(jī)械拋光方法得到表面無(wú)損傷的碳化硅拋光片。
⑦晶片檢測(cè)。使用光學(xué)顯微鏡、 X 射線衍射儀、原子力顯微鏡、非接觸電阻率測(cè)試儀、表面平整度測(cè)試儀、表面缺陷綜合測(cè)試儀等儀器設(shè)備，檢測(cè)碳化硅晶片的微管密度、結(jié)晶質(zhì)量、表面粗糙度、電阻率、翹曲度、彎曲度、厚度變化、表面劃痕等各項(xiàng)參數(shù)指標(biāo)，據(jù)此判定晶片的質(zhì)量等級(jí)。
⑧晶片清洗。以清洗藥劑和純水對(duì)碳化硅拋光片進(jìn)行清洗處理，去除拋光片上殘留的拋光液等表面沾污物，再通過(guò)超高純氮?dú)夂退Ω蓹C(jī)將晶片吹干、甩干；將晶片在超凈室封裝在潔凈片盒內(nèi)，形成可供下游即開(kāi)即用的碳化硅晶片。
晶片尺寸越大，對(duì)應(yīng)晶體的生長(zhǎng)與加工技術(shù)難度越大，而下游器件的制造效率越高、單位成本越低。目前國(guó)際碳化硅晶片廠商主要提供 4 英寸至 6英寸碳化硅晶片， CREE、 II-VI 等國(guó)際龍頭企業(yè)已開(kāi)始投資建設(shè) 8 英寸碳化硅晶片生產(chǎn)線。
