CN / EN
NEWS CENTER
新闻中心
碳化硅衬底的生长加工流程概述
发布时间:2025.10.14 浏览次数:13

一、SiC单晶晶体生长:

       1955年,Lely等首次提出了一种用于制备碳化硅晶体的升华技术,自此开启了碳化硅材料制备及器件制造的新局面。遗憾的是,由于该方法所得晶体尺寸有限、形状不规则且容易包含多种晶型,难以应用于实际器件制造。1978年,Tairov等通过在石墨坩埚上部低温区引入SiC籽晶,成功解决了多晶成核问题,为实现高质量大尺寸碳化硅单晶的可控生长提供了可能,该方法被称为改良Lely法或物理气相传输法(简称PVT法),是目前工业生产所采用的主要方法。

改良的Lely方法最重要的特征是在SiC生长过程中引入SiC籽晶来保证SiC晶型的稳定,故生长中作为“种子”的籽晶显得尤为重要。除了要求籽晶具有特定偏轴角度(一般为4°)外,还要求籽晶的面型、电阻率、缺陷等指标要控制在一定范围内。其中,必须管控的缺陷有:微管、多型、包裹、颜色不均、六方空洞等生长缺陷,以及划痕、崩边、裂纹、坑点等加工缺陷。

经过层层选拔的合格籽晶,进行粘接、装炉。碳化硅原料在高温下经过分解与升华,从料面传输至上部籽晶表面,进而在籽晶生长面沉积并结晶,最终形成碳化硅单晶晶锭。

二、SiC晶锭加工:

出炉的碳化硅晶锭,其表面及四周并不规则,要先经过X射线定向、滚外圆和磨平面,将晶锭加工成标准尺寸形状的光滑圆柱体,才能进入晶锭加工的关键步骤:切割,即使用精密的切割技术将SiC晶锭分割成多个薄片。

      目前主要的切割技术包括砂浆线切割、金刚线切割和激光剥离技术。其中,砂浆线切割利用含有磨料的线和砂浆来切割SiC晶锭。在几种方式中是最为传统的方法,成本较低,但切割速度较慢,且可能在衬底表面留下较深的损伤层。这些深层损伤即使经过后续的研磨和CMP工艺,也无法良好去除,容易在外延工艺中继承、产生划痕,台阶线等缺陷。