通過上一篇文章我們知道，碳化硅晶體具有高硬、高脆、耐磨性好、化學(xué)性質(zhì)極其穩(wěn)定的特點(diǎn)，這使得碳化硅晶片加工變得非常困難。今天的文章我們主要講碳化硅晶片的加工。

碳化硅晶片的超精密加工，按照其加工順序，主要經(jīng)歷以下幾個過程：切割、研磨、粗拋和超精密拋光四個步驟。

第一步：切割

切割是將碳化硅晶棒沿著一定的方向切割成晶體薄片的過程。將碳化硅晶棒切割成翹曲度小、厚度均勻、低切損的晶片，對于后續(xù)的研磨和拋光至關(guān)重要。與傳統(tǒng)的內(nèi)圓、外圓切割相比，多線切割具有大切削速度、高加工精度、高效率和較長的壽命等優(yōu)點(diǎn)，已廣泛應(yīng)用于晶片的高效切割。

多線切割工藝原理：多線切割工藝就是將晶錠按照一定的晶向，將晶錠切割成表面平整、厚度均勻一的切割片，以便于后面的研磨加工。

其基本原理是優(yōu)質(zhì)鋼線在晶錠表面高速來回運(yùn)動，附著在鋼絲上的切割液中的金剛石顆粒對晶錠產(chǎn)生劇烈摩擦，使得材料碎裂并從母體表面脫落，達(dá)到切割的效果。

第二步：研磨

研磨的目的是去除切割過程中造成的碳化硅切片表面的刀痕以及表面損傷層。由于碳化硅的高硬度，研磨過程中必須使用高硬度的磨料（如碳化硼或金剛石粉）研磨碳化硅切片的晶體表面。研磨根據(jù)工藝的不同可分為粗磨和精磨。

粗磨主要是去除切割造成的刀痕以及切割引起的變質(zhì)層，使用粒徑較大的磨粒，提高加工效率。精磨主要是去除粗磨留下的表面損傷層，改善表面光潔度，并控制表面面形和晶片的厚度，利于后續(xù)的拋光，因此使用粒徑較細(xì)的磨粒研磨晶片。

由于碳化硅斷裂韌性較低，使得其在研磨過程中易于開裂，造成碳化硅晶片的研磨非常困難。有效的研磨需要選擇合適的研磨參數(shù)以獲得最大的材料去除率并控制表面完整性。

-碳化硅反射鏡-

第三步：粗拋

粗拋主要采用機(jī)械拋光方式，采用更小粒徑的硬磨料，如B4C、金剛石等，對晶片表面進(jìn)行修整。

用來去除研磨過程的殘留應(yīng)力層和機(jī)械損傷層，提高表面平面度及表面質(zhì)量，高效地完成材料去除，為后續(xù)的超精密拋光奠定基礎(chǔ)。

第四步：超精密拋光

經(jīng)傳統(tǒng)粗拋工藝，使用微小粒徑的金剛石或B4C拋光液，對碳化硅晶片進(jìn)行機(jī)械拋光加工后，晶片表面的平面度大幅改善，但加工表面存在很多劃痕，且有較深的殘留應(yīng)力層和機(jī)械損傷層。

為進(jìn)一步提高晶片的表面質(zhì)量，改善表面粗糙度及平整度，使其表面質(zhì)量特征參數(shù)符合后序加工中的精度要求，超精密拋光是碳化硅表面加工工序中非常關(guān)鍵的一個環(huán)節(jié)。

隨著超精密拋光技術(shù)的發(fā)展，目前適合碳化硅單晶片的超精密拋光加工方法主要有CCOS小磨頭拋光、磁流變拋光、離子束拋光等。

采用這些方法可以對碳化硅晶片進(jìn)行確定性去除拋光，具有比傳統(tǒng)拋光工藝更高的拋光效率，且可以解決傳統(tǒng)拋光很難去除的局部面形誤差，有效提高元件拋光面形的精度指標(biāo)，加工精度可以達(dá)到納米級和亞納米級，表面粗糙度優(yōu)于0.5nmRMS。

-卓精數(shù)控拋光機(jī)（小磨頭和磁流變）加工高精度碳化硅元件-

卓精藝，提供高品質(zhì)超精密光學(xué)智能拋光裝備（小磨頭、磁流變、離子束、超光滑），可對石英、微晶、碳化硅、單晶硅、硫化鋅等材料實現(xiàn)球面、非球面、自由曲面加工，具有20年的工藝研究和裝備研制經(jīng)驗。如果您對我們感興趣，歡迎來電咨詢！