咨询电话
13691609757
products
产品分类
更新时间：2026-01-14 
浏览次数：23Noritake针对碳化硅（SiC）单晶传统抛光工艺中存在的效率低下与表面损伤难以兼顾的问题，本研究提出了一种基于LHA（Loosely Held Abrasive）半固着磨粒抛光垫的新型抛光工艺。通过在φ6英寸4H-SiC单晶晶圆上的应用实验，验证了该技术在保持高表面质量的同时，将研磨效率提升了1.7倍，并实现了原子级无损伤的表面结构，为下一代功率半导体器件的制造提供了高效、高品质的加工解决方案。
在功率半导体领域，碳化硅（SiC）因其禁带宽度大、临界电场高、热导率高等优异性能，被视为继硅（Si）之后的下一代核心半导体材料，广泛应用于电动汽车、光伏逆变器等领域。然而，SiC极的高的硬度（莫氏硬度接近金刚石）导致其加工极其困难。
传统的SiC抛光主要依赖游离磨粒抛光（Free Abrasive Polishing）和固结磨粒抛光（Fixed Abrasive Polishing）两种方式，二者均存在显著局限性：
游离磨粒抛光： 磨粒分散在液体中，作用点分散不均，难以实现高平坦化，且极易产生划痕（Scratch）。
固结磨粒抛光： 磨粒固定在基体中，虽然平坦度较好，但有效作用磨粒数少，导致研磨效率低，且单颗磨粒负荷大，容易产生加工损伤。
为了解决上述矛盾，Noritake（则武）开发了LHA（Loosely Held Abrasive）半固着磨粒抛光垫。该技术旨在结合游离磨粒的高效率与固结磨粒的高平坦性，实现“加工的高能率化与加工面的高品位化"。
LHA抛光垫的核心在于其独特的微观结构设计。与传统抛光垫不同，LHA采用网状树脂结构（Mesh Resin Structure），将磨粒“夹持"在其中（如文档图3、图4所示）。
作用机制： 磨粒不能从原位大幅移动，但可以在网状结构中发生滚动（Rolling）。
工作原理：
均匀作用： 磨粒被限制在特定区域，作用点分散无偏移，克服了游离磨粒分布不均的缺点。
高效切削： 相比固结磨粒，LHA结构拥有更多的有效作用磨粒数，且磨粒能以滚动方式切削工件，显著降低了单颗磨粒的负荷。
配合强氧化剂： 实验中配合使用了强氧化剂抛光液（LSC-1），利用化学机械协同作用软化SiC表面，进一步提升研磨能率。
为了验证LHA抛光垫在大尺寸SiC晶圆上的应用潜力，本研究进行了针对性的实验。
实验设备： φ36英寸单面抛光机。
实验对象（Workpiece）： φ6英寸SiC单晶（4H型），切出角4°，共3片。
对比组： 传统无纺布抛光垫（游离磨粒法） vs LHA抛光垫 + 强氧化剂抛光液。
工艺参数：
压力：30kPa
转速：35 rpm
加工时间：2小时
实验数据表明，LHA抛光垫在φ6英寸4H-SiC单晶加工中表现出卓的越的性能，具体分析如下：
4.1 研磨效率的显著提升如文档图8所示，LHA抛光垫的研磨速率（Removal Rate）达到了传统游离磨粒法的1.7倍。
这一数据打破了“高效率往往伴随高粗糙度"的传统认知。LHA技术通过网状结构的滚动切削机制，在大幅提升Material Removal Rate (MRR)的同时，保持了优异的加工性能。
4.2 表面粗糙度与微观形貌
表面粗糙度（Ra）： 实验结果显示，LHA抛光后的表面粗糙度与传统游离磨粒法基本保持同等水平（文档图9），并未因效率提升而变差。
微观凹凸： 如文档图10所示，LHA抛光后的表面微观凹凸更加细密、均匀。这表明LHA技术能实现更均质的研磨效果，有效解决了游离磨粒法中因磨粒分布不均导致的表面起伏问题。
4.3 表面完整性与损伤分析（TEM观测）这是本研究最关键的发现。利用透射电子显微镜（TEM）对抛光后的SiC晶圆截面进行观察，结果如下：
晶体结构： 文档图12清晰显示，LHA抛光后的SiC晶圆表层，原子排列清晰可见，无任何晶体紊乱（Disorder）。
损伤层： 与传统方法相比，LHA抛光实现了真正的“无损伤"加工。这意味着在去除材料的同时，没有对晶格结构造成破坏，晶圆达到了可直接制造功率器件的高品质要求。
划痕对比： 文档图11直观展示了传统游离磨粒法存在明显的划痕，而LHA抛光完的全无划痕。
本研究表明，基于LHA半固着磨粒抛光垫的工艺，成功解决了SiC单晶加工中效率与质量难以平衡的难题。
高效性： 相比传统无纺布抛光，效率提升了70%（1.7倍），大幅降低了制造成本。
高品质： 实现了原子级平整的表面，且无晶体损伤和划痕，满足了高的端功率器件的制造标准。
应用前景： LHA技术不仅适用于SiC，目前已确认在硅（Si）晶圆、GaN（氮化镓）等硬脆材料加工中同样具有巨大潜力。其独特的“网状树脂夹持磨粒"结构，为电子、半导体及MEMS领域的精密抛光提供了一种革命性的技术路径。
您的位置：
在线咨询
返回顶部