碳化硅单晶抛光片加工技术研究

摘要

随着现代科技的发展，谁首先控制新一代材料，必然会控制新一代器件，必然会走在科技发展的前列。以碳化硅单晶材料为首的第三代宽禁带半导体材料是一种新型材料，具有禁带宽度大、击穿电场强度高、饱和电子漂移速度高、热导率大、介电常数小、抗辐射能力强以及良好的化学稳定性等特点，非常适合于制作抗辐射、高频、大功率和高密度集成的电子器件，已成为国际关注的焦点。对于碳化硅单晶材料制备技术而言主要是由晶体生长技术和晶片的加工技术共同构成，二者缺一不可。晶片加工技术是器件生产的重要基础和基本保证，任何具有优异特性的材料只有在成功有效的晶片加工技术的支持下，才能推进器件制备工艺的进步。要想完全体现出其优异的性能，加工技术是我们必须攻克的“堡垒”。
　　 本文首先分析了碳化硅单晶材料的加工难点，主要体现在：硬度大、化学稳定性高、加工机理的研究欠缺、检测设备和检测方法有待完善等几方面，然后根据碳化硅单晶材料的固有特性并借鉴传统半导体加工方法确立了工艺路线及工艺方案。通过分析，要制备出完美的单晶抛光片，必须突破加工的关键技术。本文重点论述了碳化硅单晶切割、研磨、抛光等关键技术难点。在研究过程中，首先从机理入手，而后分析影响工艺的各项工艺参数，通过分析、研究，合理配置各项工艺参数。
　　 通过分析及工艺试验研究，在切割工艺中，推进方式、刀片转速、进刀速度以及切割速率对切割质量影响很大；在研磨工艺中，研磨压力、磨盘转速、磨液浓度、流量大小、研磨时间必须有效配合；在抛光工艺中，抛光液的种类、抛光垫的选择、抛光压力、温度、抛光盘转速、加工时间等诸多条件都是决定抛光质量的重要因素。最后，初步确立了表征碳化硅单晶抛光片质量的测试方法。通过本次研究得到了总厚度变化(TTV)小于20μm，表面粗糙度小于1.0nm的碳化硅抛光片。

目录

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第一章 绪论

1.1引言

1.2碳化硅材料发展现状

1.2.1国外发展现状

1.2.2国内发展现状

1.3碳化硅单晶材料加工难点

1.4本论文研究的背景及意义

第二章 工艺方案与实验设备

2.1工艺方案

2.1.1碳化硅单晶样品制备

2.1.2晶体的定向、滚圆和定位面制作工艺

2.1.3晶体切割工艺

2.1.4晶片研磨工艺

2.1.5晶片抛光工艺

2.2实验设备

2.2.1 J4-KX-1型滚圆磨床

2.2.2 Struers Accutom-50型外圆切割机

2.2.3 LP-50型精密研磨抛光机

2.2.4.ZYD280型旋转摆动重力式研磨抛光机

2.3本章小结

第三章 碳化硅单晶抛光片加工关键技术研究

3.1引言

3.2碳化硅单晶抛光片加工过程

3.3关键工艺技术研究

3.3.1单晶切割技术研究

3.3.2单晶片研磨技术研究

3.3.3单晶片抛光技术研究

3.4本章小结

第四章 碳化硅单晶抛光片质量综合评价

4.1碳化硅单晶晶向的测试

4.1.1基本原理

4.1.2测试方法

4.1.3晶向偏差的计算

4.2碳化硅单晶片直径测试

4.3碳化硅单晶片厚度和总厚度变化的测试

4.3.1测试方法

4.3.2测试程序

4.4碳化硅抛光片表面粗糙度的测试

4.4.1测试方法

4.4.2测试程序

4.5碳化硅单晶抛光片表面质量测试

4.5.1基本原理

4.5.2测试程序

4.6本章小结

第五章 结论及展望

参考文献

发表论文和科研情况说明

致谢