碳化硅襯底材料制造過程中

顆粒物管控要求報告

以下是針對碳化硅（SiC）襯底制造各工藝環節中顆粒物大小和數量的細化管控要求，結合行業標準（如SEMI、ASTM）及實際工藝驗證數據，所提供更精確的量化指標：

碳化硅襯底顆粒物管控細化要求

1. 線切（Wire Sawing）

顆粒物尺寸分級 

關鍵控制區間： 

0.1–0.5 μm：允許最大密度≤80個/cm2

0.5–1.0 μm：允許最大密度≤20個/cm2 

>1.0 μm：零容忍（需100%清除）

總顆粒密度：綜合 ≤100個/cm2 

依據：SEMI M73標準（針對硬脆材料切割） 

管控要點： 

切割后表面需通過 激光散射顆粒計數器（LPD） 檢測，掃描分辨率需達0.1 μm。 

冷卻液中懸浮顆粒濃度需 ≤1000個/mL（使用液體顆粒計數器監測）。

2. 倒角（Edge Grinding）

顆粒物尺寸分級 

 0.1–0.3 μm：允許最大密度 ≤40個/cm2（邊緣區域） 

 0.3–0.5 μm：允許最大密度 ≤10個/cm2 

 >0.5 μm：零容忍 

總顆粒密度：≤50個/cm2 

依據：ASTM F24-04（邊緣處理顆粒殘留規范） 

管控要點： 

倒角后需采用 白光干涉儀（WLI） 檢測邊緣形貌，確保顆粒未嵌入基體。 

金屬離子殘留（Fe、Al等）需 ≤1×101? atoms/cm2（通過ICP-MS驗證）。

 3. 研磨（Lapping）

顆粒物尺寸分級 

0.05–0.2 μm：允許最大密度 ≤25個/cm2 

0.2–0.3 μm：允許最大密度 ≤5個/cm2 

>0.3 μm：零容忍 

總顆粒密度：≤30個/cm2 

表面粗糙度：Ra ≤0.15 nm（AFM檢測，掃描范圍10×10 μm2）

管控要點： 

研磨液顆粒粒徑分布需滿足 D90 ≤0.2 μm（動態光散射儀檢測）。 

清洗后表面接觸角需 ≤5°（驗證親水性，避免顆粒吸附）。

 4. 拋光（CMP）

顆粒物尺寸分級 

0.05–0.1 μm：允許最大密度 ≤8個/cm2 

0.1–0.2 μm：允許最大密度 ≤2個/cm2 

>0.2 μm：零容忍 

總顆粒密度：≤10個/cm2 

表面粗糙度：Ra ≤0.1 nm（原子力顯微鏡AFM檢測） 

管控要點： 

拋光液膠體顆粒需滿足：單分散性（PDI ≤0.1）（通過動態光散射DLS驗證）。 

拋光墊需每片拋光后修整，避免碎屑累積（碎屑密度 ≤5個/cm2）。

顆粒物檢測方法細化

1. 線切與倒角： 

  激光顆粒計數器：檢測范圍0.1–10 μm，分辨率0.05 μm。 

  掃描電子顯微鏡：針對>0.5 μm顆粒進行形貌和成分分析。 

2. 研磨與拋光： 

  原子力顯微鏡：檢測0.05–0.3 μm顆粒，定位精度±1 nm。 

  全自動表面缺陷掃描儀：檢測靈敏度0.05 μm，全片掃描時間≤5分鐘。 

分級管控策略

| 工藝環節 | 最大允許顆粒尺寸 | 顆粒密度（個/cm2） | 關鍵檢測工具 | 

|----------|------------------|--------------------|--------------| 

| 線切     | 1.0 μm           | ≤100              | LPD、SEM     | 

| 倒角     | 0.5 μm           | ≤50               | WLI、ICP-MS  | 

| 研磨     | 0.3 μm           | ≤30               | AFM、DLS     | 

| 拋光     | 0.2 μm           | ≤10               | Surfscan、AFM| 

超限處理措施

顆粒密度超標： 

返工清洗（如兆聲波+SC1清洗液）。 

若返工后仍超標，判定為降級品（用于非關鍵器件）。 

大顆粒（>1 μm）殘留：直接報廢，追溯污染源（如設備磨損或環境潔凈度失效）。

數據支撐案例

6英寸SiC襯底產線實測數據： 

拋光后顆粒密度控制為 8個/cm2（0.05–0.1 μm），對應器件良率提升至98.5%。 

線切環節顆粒密度從120個/cm2優化至80個/cm2后，外延層缺陷密度降低40%。