【導讀】SiC單晶是一種硬而脆的材料
，切片加工難度大，磨削精度要求高，因此晶圓製造是一個長時間且難度較高的過程。本文介紹了幾種SiC單晶的切割加工技術以及近年來新出現的晶圓製備方法。

SiC單晶是一種硬而脆的材料，切片加工難度大
，磨削精度要求高

，因此晶圓製造是一個長時間且難度較高的過程。本文介紹了幾種SiC單晶的切割加工技術以及近年來新出現的晶圓製備方法。

將通過升華法製備的SiC單晶從坩堝中取出，經過多個加工工藝製成晶圓。圖1展示了晶圓製造的大致工藝流程。SiC單晶（也稱為SiC boule），首先確認其晶體方向，然後進行外圓磨削
，加工成圓柱形晶體（有時稱為SiC puck）。用於功率器件的n型SiC晶圓
，其圓柱形晶體的上下表麵通常是偏角為4°的{0001}平麵。接下來，形成一個定向邊或定向切口，用於指定晶片表麵的晶體取向。在大口徑的SiC晶圓中
，通常傾向於采用定向切口。之後，將圓柱形的單晶SiC加工成薄片，多數情況下，采用多線切割法進行切片。多線切割是在切割線與SiC晶體之間放入磨粒，按壓切割線的同時讓其移動來進行切割。切割後的SiC板ban由you於yu存cun在zai厚hou度du分fen布bu不bu均jun勻yun以yi及ji表biao麵mian凹ao凸tu等deng問wen題ti
，需xu要yao進jin行xing平ping整zheng化hua處chu理li。在zai平ping整zheng化hua過guo程cheng中zhong，首shou先xian通tong過guo研yan磨mo去qu除chu微wei米mi級ji以yi上shang的de凹ao凸tu。在zai該gai階jie段duan，由you於yu磨mo粒li的de作zuo用yong，表biao麵mian上shang會hui留liu下xia細xi微wei的de劃hua痕hen和he凹ao凸tu。接jie下xia來lai
，通tong過guo精jing加jia工gong拋pao光guang去qu除chu微wei米mi級ji以yi下xia的de凹ao凸tu，使shi表biao麵mian達da到dao鏡jing麵mian效xiao果guo。與yu研yan磨mo相xiang比bi，拋pao光guang使shi用yong的de磨mo粒li顆ke粒li更geng小xiao，並bing且qie在zai加jia工gong過guo程cheng中zhong會hui特te別bie注zhu意yi，避bi免mian在zai表biao麵mian留liu下xia劃hua痕hen，同tong時shi也ye不bu會hui在zai內nei部bu留liu下xia潛qian在zai的de傷shang痕hen。

圖1：SiC晶圓加工工藝概要（a）從坩堝中取出SiC晶錠；（b）外圓磨削；（c）形成定向邊或定向切口
；（d）多線切割形成切片；（e）研磨
、拋光

經過拋光的晶圓外周通常會形成邊緣，在碰到物體時非常容易破裂。因此，需要對晶圓的外周進行邊緣研磨，以避免出現銳角。圖2展示了磨邊前後的外周部的剖麵形狀圖。此外，關於邊緣形狀
，行業協會已製定了相關標準。

圖2：晶圓邊緣在磨邊前後的剖麵形狀圖

SiC是一種非常硬的材料
，常被用作各種材料加工時的磨粒，因此將SiC晶棒加工成晶圓是一個長時間且難度較高的過程
，仍在不斷嚐試改良中。

作為切片加工的新嚐試，有報道稱有利用激光切片的方法。在這種技術中，激光束從圓柱形晶體的頂部照射，在SiC晶(jing)體(ti)內(nei)所(suo)需(xu)的(de)切(qie)片(pian)深(shen)度(du)處(chu)聚(ju)焦(jiao)形(xing)成(cheng)改(gai)質(zhi)區(qu)，通(tong)過(guo)對(dui)整(zheng)個(ge)表(biao)麵(mian)進(jin)行(xing)掃(sao)描(miao)將(jiang)改(gai)質(zhi)區(qu)擴(kuo)展(zhan)為(wei)平(ping)麵(mian)，然(ran)後(hou)剝(bo)離(li)出(chu)薄(bo)片(pian)。一(yi)般(ban)使(shi)用(yong)多(duo)線(xian)切(qie)割(ge)進(jin)行(xing)切(qie)割(ge)時(shi)，會(hui)產(chan)生(sheng)不(bu)可(ke)忽(hu)略(lve)的(de)切(qie)口(kou)損(sun)耗(hao)，同(tong)時(shi)由(you)於(yu)切(qie)割(ge)線(xian)的(de)波(bo)動(dong)會(hui)導(dao)致(zhi)凹(ao)凸(tu)不(bu)平(ping)，因(yin)此(ci)研(yan)磨(mo)量(liang)也(ye)會(hui)增(zeng)加(jia)，導(dao)致(zhi)浪(lang)費(fei)更(geng)多(duo)的(de)晶(jing)體(ti)部(bu)分(fen)。相(xiang)比(bi)之(zhi)下(xia)，采(cai)用(yong)激(ji)光(guang)進(jin)行(xing)切(qie)片(pian)的(de)方(fang)法(fa)，可(ke)以(yi)減(jian)少(shao)切(qie)口(kou)損(sun)耗(hao)，同(tong)時(shi)還(hai)能(neng)縮(suo)短(duan)加(jia)工(gong)時(shi)間(jian)，因(yin)此(ci)被(bei)視(shi)為(wei)一(yi)種(zhong)有(you)前(qian)景(jing)的(de)技(ji)術(shu)。

此外，作為切片加工的另一種方法
，正嚐試在金屬絲與SiC晶體之間施加電壓
，產生放電以進行切割
，從而減少切口損耗，這種方法被稱為金屬絲放電切片加工。

作為一種與傳統SiC單晶製備晶圓不同的方法，已有研究報告提出在異質襯底（支撐襯底）的表麵上粘合SiC單晶薄膜來製備SiC晶圓。圖3展示了粘合和剝離過程的工藝流程示意圖。首先
，氫離子等從SiC單晶的表麵方向注入到剝離深度。在表麵平坦的支撐襯底（多晶SiC等）上疊加SiC單晶的離子注入麵，然後通過加壓和升溫將SiC單晶層轉移至支撐襯底上，然後剝離。此後
，SiC單晶將進行表麵平坦化處理，並再次用於以上粘合過程。與SiC單晶相比，支撐襯底的成本較低，盡管目前仍有許多問題有待解決


，但為了降低晶圓成本

，開發仍在進行中。

圖3：將單晶薄膜壓到支撐襯底上的SiC晶圓製作流程

關於三菱電機

三菱電機創立於1921年，是全球知名的綜合性企業。截至2024年3月31日的財年，集團營收52579億日元（約合美元348億）。作為一家技術主導型企業，三菱電機擁有多項專利技術
，並憑借強大的技術實力和良好的企業信譽在全球的電力設備
、通信設備、工業自動化、電子元器件、家電等市場占據重要地位。尤其在電子元器件市場
，三菱電機從事開發和生產半導體已有68年。其半導體產品更是在變頻家電、軌道牽引

、工業與新能源、電動汽車、模擬/數字通訊以及有線/無線通訊等領域得到了廣泛的應用。

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