侃技术|8英寸衬底的超精密加工：现状与展望

1. 大尺寸衬底的均匀性：随着衬底尺寸的增加，保持整个衬底表面的均匀性变得更加困难。这包括平整度、厚度一致性和表面粗糙度。
   
   

2. 高表面质量：SiC衬底对表面质量的要求极高，需要实现原子级的表面粗糙度，同时要控制和减少次表面损伤。
   
   

3. 材料去除率（MRR）：SiC的硬度和脆性导致其去除率较低，这会影响加工效率和成本。
   
   

4. 加工损伤：在加工过程中容易产生微裂纹、位错和其他形式的损伤，这些损伤可能会影响器件的性能。
   
   

5. 化学机械抛光（CMP）的挑战：CMP是实现高平整度和低表面粗糙度的关键步骤，但对于大尺寸SiC衬底，CMP过程中的均匀性和可重复性难以保证。
   
   

6. 热管理：在加工过程中，SiC衬底可能会因为摩擦和切削力而产生热量，需要有效的冷却和热管理策略来防止热损伤。
   
   

7. 加工设备的能力：现有的加工设备可能需要升级或改进以适应8英寸衬底的加工，包括提高设备的刚性和稳定性。
   
   

8. 加工参数的优化：找到最佳的加工参数，如切削速度、进给率和切削深度，对于提高加工质量和效率至关重要。
   
   

9. 材料特性的理解：SiC的不同晶体取向和相变对加工过程有重要影响，需要深入理解这些特性以优化加工策略。
   
   

近日，大连理工大学高性能精密制造国家重点实验室的王浩翔, 康仁科, 董志刚, 高尚等科研人员，发布了一份论文材料去除机理和超精密加工技术两个部分介绍了SiC的研究进展，详细介绍了国内外SiC的材料去除与损伤形成机理以及研磨、抛光技术、超精密磨削技术的研究进展。分析表明，不同学者对SiC的去除机理研究存在一定的差异。另外，缺乏合理的表面完整性理论模型，阻碍了SiC晶片磨削高效、低损伤的工艺参数选取。

在单晶SiC超精密加工方面，现阶段较为成熟的加工方法主要经过双面研磨、单面研磨和化学机械抛光三个步骤，每个步骤的加工效率和表面完整性影响最终产品的生产效率和废品率。随着SiC晶片尺寸不断增大，利用工件旋转磨削原理的超精密磨削技术作为一种高效、低损伤的SiC晶片加工方法应运而生，有望取代传统的研磨加工。

接下俩我们来看一下这篇论文。

论文中提出的技术观点对于优化8英寸SiC衬底的制造加工具有重要意义。以下是这些技术观点如何帮助解决8英寸SiC衬底制造中的加工难点：

1. 双面研磨和单面研磨：通过改进双面研磨和单面研磨的工艺参数，可以提高晶片的平整度和均匀性，同时减少表面和次表面损伤。这对于8英寸衬底尤为重要，因为更大的尺寸意味着在加工过程中更难保持一致性。
2. 化学机械抛光（CMP）：通过优化CMP过程，可以进一步提高衬底的表面质量和平整度。使用合适的抛光浆料和优化的抛光参数，可以实现原子级平滑的表面，这对于8英寸衬底的高性能应用至关重要。
3. 超精密磨削技术：采用超精密磨削技术可以减少加工过程中的损伤，提高加工效率。这种技术利用工件旋转磨削原理，可以更精确地控制材料去除率和表面完整性，这对于制造大尺寸SiC衬底非常有帮助。
4. 材料去除和损伤形成机制的理解：深入理解材料去除和损伤形成机制可以帮助优化加工参数，减少加工过程中的不期望损伤。例如，通过控制切削深度和载荷，可以抑制微裂纹的产生和扩展。
5. 表面完整性预测模型：开发和使用表面完整性预测模型可以帮助预测和控制加工过程中的表面和次表面损伤。这对于制造高质量的8英寸SiC衬底至关重要，因为这些衬底将用于高性能电子器件。
6. 加工设备的发展：论文中提到了国内外在超精密磨削设备方面的发展，这对于8英寸SiC衬底的制造尤为重要。拥有先进的加工设备可以提高加工效率和质量，降低生产成本。
7. 加工参数优化：通过系统地研究不同加工参数对材料去除率（MRR）、表面粗糙度和次表面损伤深度的影响，可以为8英寸SiC衬底的加工提供优化的参数设置。
8. 新型抛光技术：论文中提到的新型抛光技术，如电化学机械抛光（ECMP）、激光辅助抛光（LAP）和紫外辅助抛光（UAP），可以作为传统CMP的替代或补充，以实现更高效和更低损伤的加工。

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