來源：微納研究院

碳化硅有著卓越的物理、化學及電學性能，其高硬度、高熔點、高熱導率以及低熱膨脹系數等物理特性，賦予了碳化硅在高溫、高壓、高頻等極端環境下工作的強大能力；而耐酸、耐堿、耐氧化、耐輻射的化學穩定性，則進一步拓寬了其應用領域。電學性質上，碳化硅的寬禁帶、高擊穿電壓以及相對較高的電子遷移率（盡管低于硅但在特定應用中依然優勢顯著），為高效能電子器件的設計提供了無限可能。然而，卻在晶圓拋光后的顆粒清洗環節上遭遇了一些挑戰。

一、碳化硅晶圓拋光后的顆粒殘留問題探析

顆粒殘留的根源

碳化硅晶圓在化學機械拋光（CMP）過程中，盡管能夠實現表面的超精密平整化，但隨之而來的磨料殘留物（如金剛石、二氧化硅微粒）以及CMP過程中產生的副產物（如金屬離子、有機物等），卻成為了污染表面的元兇。這些微小顆粒及化學物質，在強大的機械力和復雜的化學環境下，可能被機械嵌入碳化硅襯底表面，或通過與表面化學基團結合而牢固附著，形成難以去除的污染層。這不僅嚴重影響了SiC晶圓的表面質量，還可能對后續工藝如薄膜沉積、光刻等造成不利影響，甚至直接威脅到最終器件的性能與可靠性。

二、改善碳化硅晶圓拋光后顆粒清洗的策略

1. CMP后精細化清洗技術

PVA刷洗結合超聲波清洗

利用聚乙烯醇（PVA）材質的軟毛刷，結合超聲波的振動能量，對SiC晶圓表面進行精細化清洗。PVA刷子的柔軟性確保了清洗過程中不會對晶圓表面造成機械損傷，而超聲波的引入則顯著增強了清洗液的滲透力和顆粒的剝離效果。此外，根據SiC表面的具體污染情況，選擇合適的化學清洗劑也是關鍵。這些清洗劑需具備高效去除磨料殘留、化學副產物及有機污染物的能力，同時保持對SiC材料本身的低腐蝕性。

兩步或多步清洗流程

為進一步提高清洗效率與效果，可以采用兩步或多步清洗流程。首先，使用初步清洗液去除大部分松散的顆粒和雜質；隨后，采用更為精細的清洗液和工藝，針對頑固殘留的顆粒進行深度清潔。這種分階段、多層次的清洗策略，能夠更有效地解決SiC晶圓表面的復雜污染問題。

2. 優化CMP工藝參數

降低拋光壓力和速度

適當降低CMP過程中的拋光壓力和速度，可以減少磨料顆粒對SiC表面的沖擊力，從而降低顆粒嵌入表面的風險。這一策略需要綜合考慮拋光效率與表面質量之間的平衡，通過反復試驗找到最佳工藝參數組合。

改進拋光墊與拋光液

拋光墊的材質、硬度、表面形貌以及拋光液的成分、濃度、pH值等因素，均會對CMP過程中的顆粒殘留產生重要影響。因此，定期更換磨損嚴重的拋光墊，選用與SiC材料相匹配的拋光液，以及通過調整拋光液的配方來優化CMP效果，都是減少顆粒殘留的有效手段。

3. 引入新型清洗技術與材料

等離子清洗技術

等離子清洗利用活性等離子體對晶圓表面進行轟擊，能夠有效去除表面附著的微小顆粒和有機物污染。該技術具有清洗效率高、對晶圓表面損傷小等優點，但成本相對較高且需要嚴格控制工藝條件。

納米材料輔助清洗

隨著納米技術的不斷發展，一些具有特殊物理化學性質的納米材料被應用于晶圓清洗領域。例如，利用納米顆粒的強吸附性和高比表面積特性，可以開發出新型的清洗劑或添加劑，提高清洗效果并減少化學藥品的使用量。

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審核編輯 黃宇