碳化硅單晶襯底精密加工技術(shù)研究

趙歲花，梁津，王家鵬，衣忠波

(中國電子科技集團公司第四十五研究所，北京 100176)

SiC作為第三代半導體材料的核心之一，是半導體界公認的“一種未來的材料”，是21世紀有廣闊發(fā)展?jié)摿Φ男滦桶雽w材料[1]。與Si、GaAs相比，具有禁帶寬、導熱率高、電子飽和漂移速率大、化學穩(wěn)定性好等優(yōu)點，被用于制作高溫、高頻、抗輻射、大功率和高密度集成電子器件。利用其寬禁帶的特性還可以制作藍、綠光和紫外光的發(fā)光器件和光電探測器。

本文簡單介紹了SiC材料的結(jié)構(gòu)和特性，以及其在半導體領(lǐng)域的應(yīng)用，重點分析研究了SiC單晶襯底精密加工技術(shù)，即減薄-研磨-拋光技術(shù)的方法、原理，以及加工工藝參數(shù)對襯底加工效率及表面質(zhì)量的影響，對提高SiC單晶襯底加工工藝具有重要的指導意義。

1 SiC材料的結(jié)構(gòu)和特性

SiC是IV-IV族二元化合物半導體，也是元素周期表中IV族元素中唯一的一種固態(tài)化合物。SiC具有250多種同素異構(gòu)類型，其中最為重要的兩種為 β-SiC 和 α-SiC。β-SiC，即 3C-SiC，為立方密堆積的閃鋅礦結(jié)構(gòu)，α-SiC為六角密堆積的纖維鋅礦結(jié)構(gòu)，包括6H、4H、15R等。表1為其幾種半導體材料性能參數(shù)。

從表1中可以看出，SiC具有寬禁帶、高熱導率、快的電子飽和漂移速率及好的化學穩(wěn)定性。這些特性使SiC成為目前發(fā)展最快的高溫寬禁帶半導體材料之一。

表1 SiC材料與Si、GaAs材料性能參數(shù)對比

SiC是一種寬禁帶半導體，不同的結(jié)晶狀態(tài)具有不同的帶隙，可以用作不同顏色的發(fā)光材料。SiC材料具體特性：

（1）SiC材料的寬禁帶特點，大大降低了SiC器件的泄露電流，加上SiC的耐高溫特性，使得SiC器件在高溫電子工作方面具有獨特的優(yōu)勢。……