SiC单晶片加工工艺优化及其表面表征

摘要

碳化硅作为第三代半导体材料，应用广泛。如何获得高质量的晶片表面，是目前必须解决的重要问题。本论文通过线切割、研磨、化学机械抛光及西安工业大学的磁流变抛光等实验设备，对本实验室采用物理气相传输法生长的碳化硅晶锭进行加工。采用金相显微镜、台阶仪和AFM等测试手段对晶片的表面轮廓和粗糙度等进行了测试分析。通过对不同加工工艺对晶片表面质量的影响进行分析，总结出了以下几点：
　　 (1)通过对采用线切割后的碳化硅晶片进行测试分析，得出切割后的晶片表面不但没有光泽而且晶片的表面存在许多的划痕，表面损伤严重。
　　 (2)经过粗磨工艺和精磨工艺加工后的碳化硅晶片表面的切割划痕消失，研磨过后的晶片表面依然无明显光泽；通过台阶仪测试得出粗磨后Ra=210nm，精磨工艺后Ra=78nm。
　　 (3)经过机械抛光(MP)工艺后晶片表面光亮，并且双面抛光样品透明；经过测试，结果表明晶片表面2μm×2μm范围内RMS=1.3nm，Ra=1.0nm，Rz=38.6nm。
　　 (4)化学机械抛光后，经过AFM测试结果表明晶片表面2μm×2μm范围内RMS=1.03nm，Ra=0.76nm，Rz=4.92nm，其测试结果与机械抛光后晶片表面相比明显有所改善；在进一步通过刻蚀工艺对晶片的损伤部分进行处理，晶片表面SDPs的密度有明显减少。
　　 (5)对比化学机械抛光，采用磁流变抛光可以迅速降低表面粗糙度，使工件表面在短时间内能够达到较好的表面质量，大大提高了效率，表面粗糙度Ra为0.7nm。