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此前，我们探讨了降低碳化硅衬底成本的方法（.点这里.），今天来聊聊如何降低碳化硅抛光加工成本。 “三代半风向”注意到，最近台湾工研院有一项新发明——“超音波&电浆辅助加工技术”，它可以将4英寸碳化硅晶圆的材料移除效率提升36倍，而且加工后的表面粗度Ra仅为1-2nm，这大幅降低了薄化设备的成本。同时，碳化硅的抛光速率也提升了5倍以上，能够将加工成本降低50%左右。 整个设备构成是这样的↓↓↓↓  大概思路，可以看下面这张图↓↓↓↓  详细内容，大家往下拉——（想看完整论文，私信回复“抛光”或添加“三代半”助手微信，可获得PDF文档） 传统制程缺陷： 材料移除率太低，耗时超过10小时 众所周知，碳化硅的莫氏硬度达到9.25-9.5，用传统的CMP抛光移除材料1-2μm深度，需要数十小时才能完成，因此不仅影响产能，也导致成本居高不下。据台湾工研院测算，碳化硅晶圆制造成本约占售价的一半，而硅晶圆只需26%，看图1。  图1：碳化硅晶圆与硅晶圆成本构成对比。 传统的研磨(lapping)和轮磨(grinding)，通常存在表面微细刮痕、降低元件效率、效率低和表面粗糙度不佳等缺点。而且粗加工后，还要用化学机械抛光(CMP)制程进行精抛处理。  图2：现有技术的优劣对比。 目前，业界提出了改良式的化学机械抛光制程，比如混合了胶态二氧化硅和奈米钻石磨料，用二氧化钛(TiO2)和氧化铈(CeO2)做为研磨液，利用水气大气电浆进行碳化硅表面氧化。 然而，这些加工制程的材料移除率(MRR)都相当低，传统材料移除率 超声波辅助轮磨 效率提升36倍 为了解决效率问题，需要导入复合式加工概念，比如导入化学、振动、电化学改质或激光加工等复合机制。而台湾工研院采用的是“超音波和电浆辅助加工技术”。 据介绍，超音波辅助轮磨主要针对晶圆立式高耗数轮磨制程(>8000号)，通过导入超音波振动机制，来降低砂轮填塞，并增进砂轮自锐功效。 测试对比发现，无超音波辅助进给速率为2um/min，移除量约2um；而超音波辅助进给提升至12um/min，移除量约17um，材料移除效率提升约36倍。 而且，加工完后的芯片表面粗度Ra达1-2nm，传统粗抛光表面Ra约10nm，大幅降低细抛制程的加工负荷，每台薄化设备成本也将大幅下降。  图3：超声波辅助轮磨加工平台。 电浆复合加工技术 抛光速度提升5倍 通常，碳化硅晶圆整个抛光过程需花费10小时左右。行业是通过添加KMnO7、KNO3等添加剂来提升抛光速度，但这对人体和环境有害，也可能造成机台损伤。 台湾工研院的方法是——在传统CMP中搭配大面积大气电浆系统。电浆辅助加工是一种电浆氧化、蚀刻的工艺，可以促使SiC晶圆表面软化或形成气态物种脱离表面，从而提高抛光加工制程的移除率。 测试结果发现，相比传统机械抛光，这种方式将抛光速率提升了5倍以上，有望降低30-50%加工成本。   图5：测试场地：电浆机台（左）、市售抛光机（右）。  图6：抛光完成后的4英寸碳化硅晶圆。
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