sic单晶材料加工工艺研究进展

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1、·6·材料导报A：综述篇2014年1月(上)第28卷第1期SiC单晶材料加工工艺研究进展肖强，何雪莉(1西安工业大学机电工程学院，西安710032；2陕西师范大学，西安710062)摘要SiC单晶片是第三代宽禁带半导体材料，其特有的晶体结构及高的材料硬度使其加工过程成为难点，突出表现为加工效率低、表面质量不稳定等问题，因此SiC单晶片的高效低损伤加工技术成为研究的焦点。介绍了SiC单晶材料去除机理，总结了高效精密加工SiC单晶的工艺现状及发展趋势，这对于提高SiC单晶片加工技术和应用水平有重要的理论意义和实用价值。关键词SiC单晶精密磨削化学机械抛光表面质量中

2、图分类号：TB321；TG580．68文献标识码：ARecentProgressinMachiningProcessofSiCSingleCrystalXIAOQiang，HEXueli。(1School0fMechanicalandElectronicEngineering，Xi’anTechnologicalUniversity，Xi’an710032；2ShaanxiNorma1University，Xi’an710062)AbstractSiCsinglecrystalisanimportantthirdgenerationofsemiconducto

3、rmaterials．However，asatypicalmaterialdifficulttOmachine，thereisnomaturemachiningtechnologyforSiCsinglecrysta1．Highefficientandlowdamagemachiningtechnologyhasbecomethemainobstacleforitsindustrialapplication．Thematerialremo-va1me-chanismofSiCsinglecrystalisanalyzedindetailandnewmachin

4、ingprocessesaresummarized．Theproblemsthatstillexistbynowarepointedoutandthedevelopmenttendencyisdiscussed．TheyhavegreattheoreticalsignificanceandappliedvaluetOpromotetheapplicationofSiCsinglecrystalinthesemiconductorfield．KeywordsSiCsinglecrystal，finegrinding，chemomechanica1polishin

5、g，surfacequality0引言1SiC单晶材料去除机理研究进展SiC单晶片是继第一代元素半导体材料(Ge和Si)、第二SiC单晶材料技术的发展势必给SiC晶片表面质量的提代化合物半导体材料(GaAs、InP等)之后发展起来的第三代高带来更大的挑战。SiC单晶基器件性能的优劣程度极大地宽禁带半导体材料，其特有的大禁带宽度、高临界击穿场强依赖于生长于SiC单晶衬底上的外延层晶格的完整性及平等特性，使其成为制造高频、大功率、抗辐照及光电集成器件整度，在外延生长之前的衬底表面加工工艺对外延层的质量的理想材料l_】]。SiC单晶基器件制造工艺已成为国际上半有很大

6、的影响，因此低粗糙度、无缺陷的表面是高质量外延导体材料领域的一个研究热点。SiC单晶的制备与应用虽取层生长的关键。由此可见，SiC单晶表面品质的优劣直接关得了长足的进步，但大规模应用还有一定距离。因为SiC单系着其应用价值的高低及SiC技术的可持续发展。但以往晶莫氏硬度为9．2～9．3，远大于刚玉、石英，硬度仅小于金刚对SiC单晶材料去除机理以及表面形成机理的认知非常有石。SiC单晶的抗压强度高于其抗弯强度，材料表现为较大限，这严重阻碍了SiC单晶精密加工的进一步发展和推广应的硬脆性，且表面材料易产生裂纹扩展和微破碎。因此SiC用。近几十年来，众多专家学者对单

7、晶材料的去除机理做了单晶体的加工效率低，容易产生裂纹和缺陷，不易得到表面大量研究，对SiC单晶材料去除机理的研究表明，材料的去粗糙度低、变质层浅的完美表面，其工艺过程亦成为应用的除主要基于以下方式：脆性去除、塑性去除。在脆性去除模难点_41]。目前，如何生产出高质量、低缺陷密度的SiC单晶式中，单个磨粒压人SiC单晶表面引起的挤压应力使SiC单已成为制约该领域发展的关键性问题，成为SiC单晶广泛应晶表面产生微观裂纹并扩展直至断裂成屑，加工表面存在横用所须解决的重要问题。2O世纪9O年代以来，SiC单晶制向、纵向裂纹，亚表面损伤较深，因此表面质量较差。在塑性备及

8、加工工艺受到美、日、俄、西欧等的极大关