碳化硅单晶衬底加工技术现状及发展趋势综述

1、背景与意义

作为半导体产业中的衬底材料，碳化硅单晶具有优异的热、电性能，在高温、高频、大功率、抗辐射集成电子器件领域有着广泛的应用前景。碳化硅衬底加工精度直接影响器件性能，因此外延应用对碳化硅晶片表面质量的要求极为严苛。碳化硅硬度高、脆性大、化学性质稳定，传统加工方法不完全适用。受加工技术的制约，目前高表面质量碳化硅晶片的加工效率极低。

碳化硅单晶的加工过程主要分为切片、薄化和抛光。全球碳化硅制造加工技术和产业尚未成熟，在一定程度上限制了碳化硅器件市场的发展，要充分实现碳化硅衬底的优异性能，开发高表面质量碳化硅晶片加工技术是关键所在。本文主要针对碳化硅晶片的加工工艺做相关论述。

2 碳化硅单晶的切片

作为碳化硅单晶加工过程的第一道工序，切片的性能决定了后续薄化、抛光的加工水平。切片加工易在晶片表面和亚表面产生裂纹，增加晶片的破片率和制造成本，因此控制晶片表层裂纹损伤，对推动碳化硅器件制造技术的发展具有重要意义。

2. 1 切片技术发展现状及趋势

传统的锯切工具如内圆锯片、金刚石带锯，转弯半径受限，切缝较宽，出片率较低，不适用于碳化硅晶体切割。目前报道的碳化硅切片加工技术主要包括固结、游离磨料切片、激光切割、冷分离和电火花切片，不同技术对应的性能指标如表 1 所示，其中往复式金刚石固结磨料多线切割是最常应用于加工碳化硅单晶的方法。