隨著5G等新應(yīng)用的興起，以氮化鎵、碳化硅為代表的第三代半導(dǎo)體材料開始受到重視。其中，碳化硅襯底加工技術(shù)是器件制作的重要基礎(chǔ)，其表面加工的質(zhì)量和精度的優(yōu)劣直接影響外延薄膜的質(zhì)量和器件的性能。

碳化硅單晶片的加工工藝按順序主要分為以下幾個步驟：定向切割、研磨（包括粗研磨和精研磨）、拋光和超精密拋光。

多線切割工藝

多線切割工藝是將碳化硅晶棒按照一定的晶向切割成表面平整、厚度均勻一的切割片，以便于后續(xù)的研磨加工。其基本原理是，優(yōu)質(zhì)鋼線在晶棒表面高速來回運動，附著在鋼絲上的切割液中的金剛石顆粒會對晶棒產(chǎn)生劇烈摩擦，從而使材料碎裂并從母體表面脫落，以達到切割的目的。

研磨工藝

研磨根據(jù)工藝可分為粗磨和精磨。粗磨主要是去除碳化硅切片表面切割刀痕以及切割引起的變質(zhì)層，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，以便于后續(xù)拋光。由于碳化硅斷裂韌性較低，其在研磨過程中易于開裂，因此，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和表面完整性。

機械拋光

粗拋主要是采用機械拋光的方式和更小粒徑的硬磨料對晶片表面進行修整，以便去除研磨過程的殘留應(yīng)力層和機械損傷層，提高晶片表面的平面度和表面質(zhì)量，高效地完成材料去除，并為后續(xù)的超精密拋光奠定基礎(chǔ)。

超精密拋光

經(jīng)過傳統(tǒng)的粗拋工藝后，晶片表面的平面度得到大幅改善，但仍然存在很多劃痕，且有較深的殘留應(yīng)力層和機械損傷層。為進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)符合后序加工的精度要求，超精密拋光成為碳化硅表面加工工序的重要環(huán)節(jié)。目前適用于碳化硅晶片超精密拋光的方法有機械研磨、磁流變拋光、離子束拋光、化學(xué)機械拋光等，其中，化學(xué)機械拋光是實現(xiàn)碳化硅晶片全局平坦化最有效的方法。

在第三代半導(dǎo)體材料中，碳化硅具有禁帶寬度大、擊穿電場高、飽和電子漂移速度高、熱導(dǎo)率大等特點，在嚴(yán)苛環(huán)境中具有明顯優(yōu)勢。同時，碳化硅晶體因其與外延層材料氮化鎵具有高匹配的晶格常數(shù)、熱膨脹系數(shù)和良好的熱導(dǎo)率，是氮化鎵基器件的理想襯底材料。因此，碳化硅晶體材料已經(jīng)成為半導(dǎo)體照明技術(shù)領(lǐng)域不可缺少的襯底材料。