通过上一篇文章我们知道，碳化硅晶体具有高硬、高脆、耐磨性好、化学性质极其稳定的特点，这使得碳化硅晶片加工变得非常困难。今天的文章我们主要讲碳化硅晶片的加工。

碳化硅晶片的超精密加工，按照其加工顺序，主要经历以下几个过程：切割、研磨、粗抛和超精密抛光四个步骤。

第一步：切割

切割是将碳化硅晶棒沿着一定的方向切割成晶体薄片的过程。将碳化硅晶棒切割成翘曲度小、厚度均匀、低切损的晶片，对于后续的研磨和抛光至关重要。与传统的内圆、外圆切割相比，多线切割具有大切削速度、高加工精度、高效率和较长的寿命等优点，已广泛应用于晶片的高效切割。

多线切割工艺原理：多线切割工艺就是将晶锭按照一定的晶向，将晶锭切割成表面平整、厚度均匀一的切割片，以便于后面的研磨加工。

其基本原理是优质钢线在晶锭表面高速来回运动，附着在钢丝上的切割液中的金刚石颗粒对晶锭产生剧烈摩擦，使得材料碎裂并从母体表面脱落，达到切割的效果。

第二步：研磨

研磨的目的是去除切割过程中造成的碳化硅切片表面的刀痕以及表面损伤层。由于碳化硅的高硬度，研磨过程中必须使用高硬度的磨料（如碳化硼或金刚石粉）研磨碳化硅切片的晶体表面。研磨根据工艺的不同可分为粗磨和精磨。

粗磨主要是去除切割造成的刀痕以及切割引起的变质层，使用粒径较大的磨粒，提高加工效率。精磨主要是去除粗磨留下的表面损伤层，改善表面光洁度，并控制表面面形和晶片的厚度，利于后续的抛光，因此使用粒径较细的磨粒研磨晶片。

由于碳化硅断裂韧性较低，使得其在研磨过程中易于开裂，造成碳化硅晶片的研磨非常困难。有效的研磨需要选择合适的研磨参数以获得最大的材料去除率并控制表面完整性。

-碳化硅反射镜-

第三步：粗抛

粗抛主要采用机械抛光方式，采用更小粒径的硬磨料，如B4C、金刚石等，对晶片表面进行修整。

用来去除研磨过程的残留应力层和机械损伤层，提高表面平面度及表面质量，高效地完成材料去除，为后续的超精密抛光奠定基础。

第四步：超精密抛光

经传统粗抛工艺，使用微小粒径的金刚石或B4C抛光液，对碳化硅晶片进行机械抛光加工后，晶片表面的平面度大幅改善，但加工表面存在很多划痕，且有较深的残留应力层和机械损伤层。

为进一步提高晶片的表面质量，改善表面粗糙度及平整度，使其表面质量特征参数符合后序加工中的精度要求，超精密抛光是碳化硅表面加工工序中非常关键的一个环节。

随着超精密抛光技术的发展，目前适合碳化硅单晶片的超精密抛光加工方法主要有CCOS小磨头抛光、磁流变抛光、离子束抛光等。

采用这些方法可以对碳化硅晶片进行确定性去除抛光，具有比传统抛光工艺更高的抛光效率，且可以解决传统抛光很难去除的局部面形误差，有效提高元件抛光面形的精度指标，加工精度可以达到纳米级和亚纳米级，表面粗糙度优于0.5nmRMS。

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