原创碳化硅衬底背面减薄过程，对碳化硅衬底TTV的管控

 2025-3-12 13:40  56 2 2 分类: 测试测量

在半导体材料领域，碳化硅（SiC）作为一种高性能的半导体材料，因其独特的物理和化学性质，正逐步成为功率器件、高频器件以及高温、高压环境下的首选材料。在碳化硅衬底的加工过程中，背面减薄是一个至关重要的环节，旨在降低衬底厚度，减少电阻，提高器件的性能。然而，背面减薄过程往往会对碳化硅衬底的总厚度变化（Total Thickness Variation, TTV）产生显著影响。本文旨在探讨碳化硅衬底背面减薄过程中对TTV的管控策略，以确保碳化硅衬底的高质量加工和器件的可靠性。

碳化硅衬底背面减薄的作用

碳化硅衬底的背面减薄主要是为了降低衬底的厚度，从而减少电阻，提高器件的导电性能和热传导性能。在器件制备过程中，碳化硅衬底的初始厚度通常设定在350微米左右，以防止在切割过程中破损。然而，较厚的衬底会导致器件电阻较高，影响器件的性能。因此，背面减薄成为提高器件性能的关键步骤之一。

背面减薄对TTV的影响

碳化硅衬底背面减薄过程中，由于机械应力、热应力以及工艺参数的精确控制难度，往往会导致衬底表面TTV的变化。TTV的变化不仅会影响碳化硅衬底的尺寸精度和表面质量，还会对后续的加工工序和最终产品的性能产生负面影响。例如，TTV的增大可能会导致器件的可靠性降低，甚至影响器件的电气性能。

TTV管控策略

为了有效管控碳化硅衬底背面减薄过程中TTV的变化，可以采取以下策略：

1.优化减薄工艺：根据碳化硅衬底的物理性质和加工要求，选择合适的减薄工艺。目前，常用的减薄工艺包括研磨（Lapping）和磨削（Grinding）工艺。通过优化研磨和磨削的工艺参数，如磨料的选择、研磨液的浓度、研磨垫的材质和硬度等，以减少TTV的变化。

2.提高设备精度：采用高精度的减薄设备，确保减薄过程中的稳定性和精确性。高精度的设备能够更精确地控制减薄过程，从而减少TTV的变化。同时，定期对设备进行维护和校准，以保证其长期使用的精度和可靠性。

3.严格检测与反馈：在减薄过程中，采用高精度的测量仪器对衬底的TTV进行实时监测和反馈。根据测量结果，及时调整减薄工艺和参数，确保产品质量的稳定性和一致性。高精度的测量仪器能够准确反映衬底表面的微小变化，为优化减薄工艺提供有力支持。

4.实施质量控制体系：建立完善的质量控制体系，对减薄过程中的各个环节进行严格控制。通过定期的质量检测和数据分析，及时发现和解决潜在的质量问题，确保碳化硅衬底的质量稳定可靠。

5.采用先进的抛光技术：在减薄后，采用先进的抛光技术，如化学机械抛光（CMP），进一步改善衬底表面的光滑度和平整度，减少TTV的变化。CMP技术能够去除减薄过程中产生的表面损伤和残留物，提高衬底表面的质量。

实际应用与展望

碳化硅衬底背面减薄过程中TTV的管控对于提高器件的性能和可靠性至关重要。通过优化减薄工艺、提高设备精度、严格检测与反馈、实施质量控制体系以及采用先进的抛光技术，我们可以有效降低碳化硅衬底背面减薄过程中TTV的变化，提高衬底的一致性和可靠性。

未来，随着碳化硅材料在半导体领域的广泛应用，对碳化硅衬底TTV控制的要求将越来越高。结合高通量晶圆测厚系统等先进检测技术，可以实现对碳化硅衬底TTV的高精度、高效率测量，为碳化硅器件的制造提供更加精准的数据支持。这将有助于推动碳化硅半导体产业的发展，为高性能电子器件的制造提供有力保障。

结论

碳化硅衬底背面减薄过程中TTV的管控是确保碳化硅衬底高质量加工和器件可靠性的重要环节。通过采取一系列有效的管控策略，我们可以有效降低TTV的变化，提高碳化硅衬底的一致性和可靠性。未来，随着技术的不断进步和应用的拓展，碳化硅衬底的加工水平和应用前景将更加广阔。

高通量晶圆测厚系统

高通量晶圆测厚系统以光学相干层析成像原理，可解决晶圆/晶片厚度TTV（Total Thickness Variation，总厚度偏差）、BOW（弯曲度）、WARP（翘曲度），TIR（Total Indicated Reading 总指示读数，STIR（Site Total Indicated Reading 局部总指示读数），LTV（Local Thickness Variation 局部厚度偏差）等这类技术指标。