來源：微納研究院

碳化硅有著卓越的物理、化學及電學性能，其高硬度、高熔點、高熱導率以及低熱膨脹系數(shù)等物理特性，賦予了碳化硅在高溫、高壓、高頻等極端環(huán)境下工作的強大能力；而耐酸、耐堿、耐氧化、耐輻射的化學穩(wěn)定性，則進一步拓寬了其應用領(lǐng)域。電學性質(zhì)上，碳化硅的寬禁帶、高擊穿電壓以及相對較高的電子遷移率（盡管低于硅但在特定應用中依然優(yōu)勢顯著），為高效能電子器件的設計提供了無限可能。然而，卻在晶圓拋光后的顆粒清洗環(huán)節(jié)上遭遇了一些挑戰(zhàn)。

一、碳化硅晶圓拋光后的顆粒殘留問題探析

顆粒殘留的根源

碳化硅晶圓在化學機械拋光（CMP）過程中，盡管能夠?qū)崿F(xiàn)表面的超精密平整化，但隨之而來的磨料殘留物（如金剛石、二氧化硅微粒）以及CMP過程中產(chǎn)生的副產(chǎn)物（如金屬離子、有機物等），卻成為了污染表面的元兇。這些微小顆粒及化學物質(zhì)，在強大的機械力和復雜的化學環(huán)境下，可能被機械嵌入碳化硅襯底表面，或通過與表面化學基團結(jié)合而牢固附著，形成難以去除的污染層。這不僅嚴重影響了SiC晶圓的表面質(zhì)量，還可能對后續(xù)工藝如薄膜沉積、光刻等造成不利影響，甚至直接威脅到最終器件的性能與可靠性。

二、改善碳化硅晶圓拋光后顆粒清洗的策略

1. CMP后精細化清洗技術(shù)

PVA刷洗結(jié)合超聲波清洗

利用聚乙烯醇（PVA）材質(zhì)的軟毛刷，結(jié)合超聲波的振動能量，對SiC晶圓表面進行精細化清洗。PVA刷子的柔軟性確保了清洗過程中不會對晶圓表面造成機械損傷，而超聲波的引入則顯著增強了清洗液的滲透力和顆粒的剝離效果。此外，根據(jù)SiC表面的具體污染情況，選擇合適的化學清洗劑也是關(guān)鍵。這些清洗劑需具備高效去除磨料殘留、化學副產(chǎn)物及有機污染物的能力，同時保持對SiC材料本身的低腐蝕性。

兩步或多步清洗流程

為進一步提高清洗效率與效果，可以采用兩步或多步清洗流程。首先，使用初步清洗液去除大部分松散的顆粒和雜質(zhì)；隨后，采用更為精細的清洗液和工藝，針對頑固殘留的顆粒進行深度清潔。這種分階段、多層次的清洗策略，能夠更有效地解決SiC晶圓表面的復雜污染問題。

2. 優(yōu)化CMP工藝參數(shù)

降低拋光壓力和速度

適當降低CMP過程中的拋光壓力和速度，可以減少磨料顆粒對SiC表面的沖擊力，從而降低顆粒嵌入表面的風險。這一策略需要綜合考慮拋光效率與表面質(zhì)量之間的平衡，通過反復試驗找到最佳工藝參數(shù)組合。

改進拋光墊與拋光液

拋光墊的材質(zhì)、硬度、表面形貌以及拋光液的成分、濃度、pH值等因素，均會對CMP過程中的顆粒殘留產(chǎn)生重要影響。因此，定期更換磨損嚴重的拋光墊，選用與SiC材料相匹配的拋光液，以及通過調(diào)整拋光液的配方來優(yōu)化CMP效果，都是減少顆粒殘留的有效手段。

3. 引入新型清洗技術(shù)與材料

等離子清洗技術(shù)

等離子清洗利用活性等離子體對晶圓表面進行轟擊，能夠有效去除表面附著的微小顆粒和有機物污染。該技術(shù)具有清洗效率高、對晶圓表面損傷小等優(yōu)點，但成本相對較高且需要嚴格控制工藝條件。

納米材料輔助清洗

隨著納米技術(shù)的不斷發(fā)展，一些具有特殊物理化學性質(zhì)的納米材料被應用于晶圓清洗領(lǐng)域。例如，利用納米顆粒的強吸附性和高比表面積特性，可以開發(fā)出新型的清洗劑或添加劑，提高清洗效果并減少化學藥品的使用量。

【近期會議】

10月30-31日，由寬禁帶半導體國家工程研究中心主辦的“化合物半導體先進技術(shù)及應用大會”將首次與大家在江蘇·常州相見，邀您齊聚常州新城希爾頓酒店，解耦產(chǎn)業(yè)鏈市場布局！https://w.lwc.cn/s/uueAru

11月28-29日，“第二屆半導體先進封測產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新大會”將再次與各位相見于廈門，秉承“延續(xù)去年，創(chuàng)新今年”的思想，仍將由云天半導體與廈門大學聯(lián)合主辦，雅時國際商訊承辦，邀您齊聚廈門·海滄融信華邑酒店共探行業(yè)發(fā)展！誠邀您報名參會：https://w.lwc.cn/s/n6FFne

聲明：本網(wǎng)站部分文章轉(zhuǎn)載自網(wǎng)絡，轉(zhuǎn)發(fā)僅為更大范圍傳播。 轉(zhuǎn)載文章版權(quán)歸原作者所有，如有異議，請聯(lián)系我們修改或刪除。聯(lián)系郵箱：viviz@actintl.com.hk， 電話：0755-25988573

審核編輯 黃宇