提升10倍效率！碳化硅又有降成本大招

前段时间，我们介绍了提升5倍速度的碳化硅抛光技术（.点这里.），最近，日本又出现了一项技术，可以将碳化硅抛光速度提升10倍。

“三代半风向”从他们的文献中，发现了几个亮点：

〇 新技术将SiC的抛光效率提高约 10 倍，达到10μm/h；

〇 与传统技术相比，可在更短的时间内实现 1 纳米以下的优异表面粗糙度；

〇 抛光不需要化学电解液，可降低环境负荷；

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切磨抛成本高达67%

面临多项难题

根据露笑科技11月16日的调研纪要，6寸碳化硅的切磨抛环节的成本占比高达2/3。

其中，碳化硅切割是主要的难题。据露笑科技说法，目前最多的是用切割蓝宝石的方案砂浆切，但时间需要100小时。而金刚线方案速度快（据说最快6.5小时），但是会出现翘曲、裂片，所以要切厚一些，2cm只能切25-28片（砂浆可以切30片以上）。

除了切割外，碳化硅晶片抛光也很费劲。

根据台湾工研院的数据，传统CMP抛光技术材料移除率低于0.2μm/h，4英寸碳化硅晶圆的抛光制程需耗时≧10小时，因此产能没法提升，成本下不来。

而且，SiC (0001)面（即Si面）的抛光更具挑战性——在CMP工艺中，Si面的材料去除率仅为C面 (000-1) 的十分之一。

现阶段，有几种Si面CMP技术。

第一种是将H2O2和 KMnO4等强氧化剂加入浆料中,以提高表面的氧化速率，但会缩短聚合物基抛光垫的使用寿命，而且还需要废物处理工艺，从而使得CMP工艺昂贵。

第二种是将等离子体氧化和软磨料相结合，来提高SiC的氧化速率，但是稳定的等离子体难以产生，并且等离子体产生需要耗费大量电能。

第三种是电化学机械抛光(ECMP)，这是很有前途的方法，目前速度超过10μm/h。然而，由于砂轮的直径小于 SiC 晶片的直径，因此只有一部分晶片表面被抛光，而且砂轮可能会损坏晶片。

因此，需要开发新的抛光技术，来降低SiC的使用成本，来实现高效益。

新技术提升10倍效率

更环保、更低成本

12月1日，日本立命馆大学宣布，他们成功开发了一种针对特定SiC（碳化硅）的高效抛光技术。该研究成果于2021年11月6日发表在《Diamond and Related Materials》期刊上。

据介绍，该大学的研究小组主要利用电解技术来使SiC表面发生变化。在这种方法中，碳化硅首先通过电解转化为氧化膜。它的氧化膜是一种玻璃状成分，比碳化硅更软，可以很容易地被磨粒去除。对SiC重复氧化和去除，就可以获得光滑的 SiC 表面。

据实验，这种抛光方法获得了大约10μm/h的抛光效率。在相同的加工条件下，比传统的化学机械抛光效率快约10倍。

而且，抛光约10分钟，SiC的表面粗糙度可以从约50纳米降低到小于1纳米，并且可以获得没有抛光划痕的表面。

此外，立命馆大学这项技术还有个特点——更环保。

以前，使用电解的加工方法通常需要一种称为电解液的化学溶液，但立命馆大学的研究小组发现，可以使用一种称为固体聚合物电解质(SPE)的特殊薄膜来代替电解液。结果表明，仅用水和磨粒抛光，就可以对碳化硅进行抛光，而无需使用化学品。而且在没有电解液的情况下进行抛光时，碳化硅表面粗糙度几乎没有变化。

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