本發(fā)明涉及半導(dǎo)體材料加工，具體而言，涉及一種基于熱氣體輔助的碳化硅晶片的拋光方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)：

1、碳化硅(sic)作為一種寬禁帶半導(dǎo)體材料，因其高擊穿電場(chǎng)、高熱導(dǎo)率和高電子飽和漂移速度等優(yōu)異特性，在功率電子器件、射頻器件和高溫器件等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。碳化硅晶片作為制造這些器件的關(guān)鍵襯底材料，其表面質(zhì)量、晶體完整性及后續(xù)器件性能直接受到表面處理工藝的影響。

2、在現(xiàn)有技術(shù)中，碳化硅晶片的表面處理主要依賴于機(jī)械研磨和化學(xué)機(jī)械拋光(cmp)等方法。機(jī)械研磨雖然具有較高的去除率，但在加工過(guò)程中容易導(dǎo)致碳化硅表面和亞表面產(chǎn)生損傷，如裂紋和缺陷，從而影響晶片的晶體完整性和器件性能。另一方面，化學(xué)機(jī)械拋光雖然能夠獲得較好的表面質(zhì)量，但其去除效率較低，且使用的化學(xué)試劑可能對(duì)環(huán)境和操作人員的健康造成危害。因此，現(xiàn)有的碳化硅晶片研磨方法普遍存在效率低的問(wèn)題，嚴(yán)重阻礙了碳化硅基器件的大范圍應(yīng)用和推廣。

3、鑒于此，特提出本發(fā)明。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種基于熱氣體輔助的碳化硅晶片的拋光方法及其應(yīng)用，以解決上述技術(shù)問(wèn)題。

2、本發(fā)明是這樣實(shí)現(xiàn)的：

3、第一方面，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種基于熱氣體輔助的碳化硅晶片的拋光方法，該拋光方法包括如下步驟：對(duì)碳化硅晶片的氣體研磨、精研磨和化學(xué)機(jī)械拋光；

4、其中，氣體研磨包括：

5、加熱區(qū)的壓縮氣體經(jīng)噴射區(qū)以氣流的形式噴出，噴射氣流攜帶研磨介質(zhì)進(jìn)入研磨區(qū)后，噴射于碳化硅晶片的待研磨面進(jìn)行研磨處理；

6、其中，壓縮氣體的溫度為200℃-400℃；噴嘴相對(duì)于碳化硅晶片待研磨面的入射角度為80°-100°；單位時(shí)間單位體積的噴射氣體中研磨介質(zhì)的量為15g-30g。

7、第二方面，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種如前述的拋光方法制得的碳化硅晶片在如下至少一種領(lǐng)域中的應(yīng)用，領(lǐng)域包括新能源、6g通信、航空航天與國(guó)防和半導(dǎo)體器件。

8、本發(fā)明具有以下有益效果：

9、本發(fā)明實(shí)施例提供的基于熱氣體輔助的碳化硅晶片的拋光方法，加熱區(qū)將壓縮氣體加熱后，噴射區(qū)以超音速的流速攜帶研磨介質(zhì)共同組成研磨區(qū)，實(shí)現(xiàn)對(duì)碳化硅晶片的待研磨面進(jìn)行研磨處理；其中，加熱區(qū)促進(jìn)碳化硅表面原子振動(dòng)的弱化，噴射區(qū)攜帶研磨介質(zhì)增強(qiáng)研磨區(qū)的沖擊穿透能力，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)碳化硅晶片低損傷高效的研磨，達(dá)到高移除量的研磨效果；再經(jīng)過(guò)精磨、化學(xué)機(jī)械拋光，整個(gè)工藝的實(shí)施，在效率與質(zhì)量間找到最佳平衡點(diǎn)，具有產(chǎn)品良率高且研磨成本低的特點(diǎn)，有望推動(dòng)sic在新能源、6g通信、航空航天與國(guó)防等領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用。

技術(shù)特征：

1.一種基于熱氣體輔助的碳化硅晶片的拋光方法，其特征在于，所述拋光方法包括如下步驟：對(duì)碳化硅晶片的氣體研磨、精研磨和化學(xué)機(jī)械拋光；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光方法，其特征在于，所述研磨區(qū)，噴嘴相對(duì)于碳化硅晶片待研磨面的噴射距離為150mm-200mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光方法，其特征在于，所述噴射氣流的工作壓力為0.3mpa-1mpa；優(yōu)選為0.5mpa-0.8mpa。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光方法，其特征在于，所述噴射區(qū)的噴嘴選自拉瓦爾噴嘴或塞式噴嘴。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光方法，其特征在于，噴射移動(dòng)速度為20mm/s-40mm/s；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光方法，其特征在于，所述研磨介質(zhì)的材質(zhì)選自金剛石、氧化鈰、碳化硅和氮化硼中的至少一種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光方法，其特征在于，所述研磨介質(zhì)的粒徑為5μm-12μm；優(yōu)選為8μm-10μm。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光方法，其特征在于，氣體研磨后的碳化硅晶片依次進(jìn)行精研磨和化學(xué)機(jī)械拋光；

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拋光方法，其特征在于，化學(xué)機(jī)械拋光后，碳化硅晶片待研磨面的材料去除率為0.1μm/min-3.5μm/min；

10.一種如權(quán)利要求1-9任一項(xiàng)所述的拋光方法制得的碳化硅晶片在如下至少一種領(lǐng)域中的應(yīng)用，其特征在于，所述領(lǐng)域包括新能源、6g通信、航空航天與國(guó)防和半導(dǎo)體器件。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于熱氣體輔助的碳化硅晶片的拋光方法及應(yīng)用，涉及半導(dǎo)體材料加工技術(shù)領(lǐng)域。拋光方法包括對(duì)碳化硅晶片的氣體研磨、精研磨和化學(xué)機(jī)械拋光；氣體研磨中，加熱區(qū)的壓縮氣體經(jīng)噴射區(qū)以氣流的形式噴出，噴射氣流攜帶研磨介質(zhì)進(jìn)入研磨區(qū)后，噴射于碳化硅晶片的待研磨面進(jìn)行研磨處理。通過(guò)溫度、氣流和研磨介質(zhì)的協(xié)同作用，實(shí)現(xiàn)對(duì)碳化硅晶片待研磨面的研磨，達(dá)到高移除量的研磨效果；再經(jīng)過(guò)精磨、化學(xué)機(jī)械拋光，整個(gè)工藝的實(shí)施，在效率與質(zhì)量間找到最佳平衡點(diǎn)，具有產(chǎn)品良率高且研磨成本低的特點(diǎn)，有望推動(dòng)SiC在新能源、6G通信、航空航天與國(guó)防等領(lǐng)域的規(guī)?；瘧?yīng)用。

技術(shù)研發(fā)人員：楊雙澤,牛玉龍,林亮,嚴(yán)海超
受保護(hù)的技術(shù)使用者：通威微電子有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/7/28