碳化硅单晶加工对晶片表面质量的影响2

图4  经不同加工工序后的4H-SiC晶片C面（a~e）

和Si面（f~j）的光学显微镜图片

图5  经CLP、FLP和CMP加工工序后的4H-SiC晶片

C面（a~c）和Si面（d~f）的原子力显微镜图片

机械性质测试显示，晶片C面较Si面材料韧性差，加工过程发生脆性断裂的程度更大，材料去除更快，表面形貌和粗糙度相对较差。去除加工表面损伤层是提高晶片表面质量的关键，通过4H-SiC（0004）摇摆曲线半高宽可以直观准确表征分析晶片表面损伤层情况。

图7  经不同加工工序后的4H-SiC晶片C面和Si面的（0004）摇摆曲线半高宽

结论

研究者通过线切、磨削、粗研、精研、抛光等不同加工工序对4H-SiC晶片进行加工，研究了这些工序对晶片表面质量的影响。

结果表明，随着加工工序的推进，晶片的表面形貌和粗糙度逐步优化，抛光后C面和Si面的粗糙度分别达到0.24nm和0.14nm，满足外延生长需求。晶片C面较Si面材料韧性差，加工过程中更易发生脆性断裂，导致表面形貌和粗糙度相对较差。去除加工表面损伤层是提高晶片表面质量的关键，通过4H-SiC（0004）摇摆曲线半高宽可以直观准确地表征晶片表面损伤层情况。

研究表明，经过4H-SiC晶片加工可以逐步去除晶片表面损伤层，有效提高晶片表面质量，为高效率、低损耗、高质量加工4H-SiC衬底晶圆提供了技术参考。