碳化硅晶片质量管理体系咨询方案（二）

02 研磨

研磨的目的是去除切割过程中造成的SiC切片表面的刀痕以及表面损伤层。由于SiC的高硬度，研磨过程中必须使用高硬度的磨料（如碳化硼或金刚石粉）研磨SiC切片的晶体表面。研磨根据工艺的不同可分为粗磨和精磨。

粗磨主要是去除切割造成的刀痕以及切割引起的变质层，使用粒径较大的磨粒，提高加工效率。精磨主要是去除粗磨留下的表面损伤层，改善表面光洁度，并控制表面面形和晶片的厚度，利于后续的抛光，因此使用粒径较细的磨粒研磨晶片。

由于SiC断裂韧性较低，使得其在研磨过程中易于开裂，造成SiC晶片的研磨非常困难。有效的研磨需要选择合适的研磨参数以获得最大的材料去除率并控制表面完整性。

03 粗抛

粗抛主要采用机械抛光方式，采用更小粒径的硬磨料，如B4C、金刚石等，对晶片表面进行修整。

用来去除研磨过程的残留应力层和机械损伤层，提高表面平面度及表面质量，高效地完成材料去除，为后续的超精密抛光奠定基础。

04 超精密抛光

经传统粗抛工艺，使用微小粒径的金刚石或B4C抛光液，对SiC晶片进行机械抛光加工后，晶片表面的平面度大幅改善，但加工表面存在很多划痕，且有较深的残留应力层和机械损伤层。

为进一步提高晶片的表面质量，改善表面粗糙度及平整度，使其表面质量特征参数符合后序加工中的精度要求，超精密抛光是SiC表面加工工序中非常关键的一个环节。

随着超精密抛光技术的发展，目前，适合SiC单晶片的超精密抛光加工方法主要有机械研磨、磁流变抛光、离子束抛光、化学机械抛光等，其中化学机械抛光（CMP）技术是目前实现SiC晶片全局平坦化最有效的方法。

GMP过程示意图

化学机械抛光是通过化学腐蚀和机械磨损协同作用，实现工件表面材料去除及平坦化的过程。晶片在抛光液的作用下发生化学氧化作用，表面生成化学反应层，随后该反应软化层在磨粒的机械作用下被除去。

由于化学机械抛光技术涉及多学科知识，如化学、物理、摩擦、力学和材料学等，因此影响其抛光效果的因素很多，主要为抛光液（磨粒、氧化剂、pH值、添加剂等），抛光垫（硬度、弹性、表面形貌等）和抛光参数（抛光压力、抛光头/抛光盘转速、抛光液流量等）。

其中，抛光液是化学机械抛光技术的核心，因此它带来的影响是决定性的。一般来说，CMP抛光液由磨粒、氧化剂、去离子水和添加剂（组成，因此可从这些因素入手对抛光效果进行调控——比如说单纯磨粒这一块就包括了磨料种类、磨粒粒径、磨粒浓度等方面。

目前，常用于CMP抛光液中的氧化剂主要是H2O2和KMnO4，磨粒主要有SiO2、CeO2和Al2O3。冯玢等通过采用30~135nm的改性硅溶液对SiC晶片进行精抛处理，发现粗抛工序后残留下的损伤层可被完全去除，从而获得高质量的抛光表面。

CMP抛光后抛光片SEM检测图

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