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经过单晶生长获得 SiC晶碇后 ，紧接着就是 SiC 衬底的制备，通常需要历经磨平、滚圆、切割、研磨（减薄)、机械抛光、化学机械抛光、清洗、检测等众多工序。

这是由于 SiC 晶体硬度高、脆性大、化学性质稳定，受爱赢官方的制约，目前 SiC 衬底的加工损耗极高、效率极低，并且很难获得高表面质量的SiC衬底片，因此需开发先进的衬底加工工艺。SiC衬底的加工主要分为切割、研磨和抛光，下面将展开具体分析。

SiC 衬底平坦化工艺技术分析

SiC器件对衬底片的要求包括：表面厚度变化小于1um，Si面表面粗糙度(Ra) s0.3 nm， C面Ra s 0.5 nm，而且表面要保证低的加工损伤和残余应力。由于切割剥离（砂浆线法）后，SiC衬底通常具有150-250um的损伤层,其表面粗糙度和平整度较差，且存在许多线切割留下的切痕，因此需要采用平坦化工艺对SiC衬底表面加工，最终得到光滑的抛光片供后段外延工艺使用。

目前，国内SiC衬底平坦化加工包括减薄(研磨)、抛光工序。

一、 减薄与研磨工艺

减薄SiC衬底的切割损伤层主要有2种路线，包括研磨(Lapping)和减薄(Grinding)工艺。

研磨工艺目前市占率较高，通常包含粗磨和精磨两个环节，而且在化学机械抛光（CMP）之前还需要增加一道单面机械抛光(DMP)工艺，其优点是加工成本较低,其不足之处在于工序复杂，自动化程度很低，大尺寸晶圆加工破片风险较高，而且灵活度较低、难以单片加工，并且由于需要采用研磨液对环境会造成一定影响。

粗磨是使用粒径较大的磨粒进行研磨，主要是用于去除切片表面损伤层,速率为3-10um/min，表面粗糙度可达0.2um左右；精磨是用粒径较小的磨粒进行研磨，主要去除粗研留下的损伤层,保证衬底面型精度(WARP、BOW、TTV, LTV等) ，效率在5-40um/h，表面粗糙度在0.1um左右，TTV在3-6μm。

而新近推出的减薄(Grinding)工艺路线有望实现对传统研磨工艺的替代，其优点在于可以省去DMP环节，加工工艺更精简；采用磨轮使得加工速度更快；而且加工面型控制能力强,更适合大尺寸晶圆加工；灵活性更好，可以实现单片加工；而且由于无需采用研磨液,加工过程更环保。以北京中电科设备设备为例，6/8英寸SiC减薄后的晶圆片厚度均匀性(TTV) s 2um，衬底片TTV s 3um;翘曲度(WARP) s 30um；表面弯曲程度(BOW)s±15um; UPH24片/小时(激光剥离面 @单面去除80um)， UPH27片/小时(多线切割面，双面去除各70μm)。

现 阶段， 减薄工艺的 不足在于磨轮耗材的成本较高,据了解，北京中电科正在通过对众多关键技术的自主开发，以及联合国内企业对 金刚石磨轮耗 材进行工艺适配，以进一步解决磨轮耗材的品质和成本问题。

二、抛光工艺

经过减薄或研磨后，SiC衬底表面损伤深度通常为2-5um，还需要通过抛光工艺来获得超光滑表面，大多数的抛光技术都具有共同原理都是围绕结合“化学+机械”的复合工艺，即先用浆料将SiC损伤层表面进行氧化，再通过磨粒和抛光垫的机械摩擦去除软化后的氧化层。

目前，业界已经发展出多种抛光技术,例如化学机械抛光(CMP)、电化学抛光(ECMP)、常压等离子体辅助磨粒(PAR)、光催化辅 助化学机械抛光(PCMP)等，目的都是为了增强抛光效果,例如改善表面粗糙度、提高材料去除率(MRR)。化学增效方法主要有电化学、磁流变、等离子体、光催化等,机械增效方法主要有超声辅助、混合磨粒和固结磨粒抛光等方法。

到目前为止，新兴的CMP效率提升技术仍处于从实验室到工厂的工业验证阶段，主流的SiC衬底工艺仍是CMP，其抛光效果主要受工艺参数、抛光液、抛光垫三方面参数的影响。

相对较低的材料去除率仍然是CMP的主要问题，与硅衬底CMP每分钟几微米的MRR相比，目前SiC衬底CMP的MRR仅为每小时几微米，尽管现有的CMP方法可以用来生产合格的4H-SiC衬底，但低MRR意味着CMP步骤需要大量的加工时间和成本。为了提升CMP效率，目前业界已经发展出双面、批量抛光技术，以往4H-SiC 衬底Si面或C面的CMP工时需要3-5小时，通过先进的抛光技术，可以实现1小时完成单批10片衬底的CMP抛光。

此外，一些新的CMP技术也引起了业界的关注和讨论。例如目前, 早稻田 大学 通过氩/氢 气氛氢蚀刻解决了台阶聚束现象，可将聚束台阶从5~ 10nm恢复到1 ~ 1.5nm，有望省去CMP工艺。为了省去研磨和抛光工艺，关西大学和丰田通商联合开发了"Dynamic AGE-ing" 非接触式热工艺。先讲SiC衬底放入超高温气相环境中进行调整表面原子排列，再通过热刻蚀去除损伤层，再进行MOCVD外延沉积时BPD缺陷密度可以从1000-7000个/cm2 降至 0.06-0.015 个 / cm2。