碳化硼在晶圓拋光的應用

碳化硼（B₄C）在半導體晶圓拋光的優勢

1. 它的硬度介於碳化矽和鑽石之間，具有適中的切割能力，且不易產生深層刮痕和邊緣崩裂缺陷。
2. 它化學性質穩定，在拋光過程中不會與晶圓基板發生反應，有效減少表面污染。
3. 它可以加工成亞微米級和奈米級超細粉末，以滿足晶圓超精密鏡面拋光的要求。
4. 優異的熱穩定性；在研磨和拋光過程中產生的熱量下不會發生軟化或團聚。

適用晶圓類型

1. 碳化矽（SiC）晶片

   作為第三代半導體的核心基板材料，碳化硼是碳化矽晶片粗磨和精磨的主流磨料之一。它能以遠低於鑽石粉末的成本，確保穩定的材料去除率。

2. 藍寶石（Al₂O₃）晶片

   LED外延晶片的基材，用於切片後的減薄、雙面研磨、邊緣倒角和預拋光。

3. 氮化鋁、氮化鎵和氧化鋁陶瓷晶片

   適用於功率元件基板和散熱基板的粗拋光和中拋光。

4. 石英晶片和矽晶片（預粗研磨處理）

   用於矽片的切割和減薄粗拋光；部分替代綠色碳化矽以提高研磨效率。

具體加工應用

1. 晶圓切片後粗磨

   採用微米級碳化硼粉末，消除線鋸痕跡、表面不規則性和亞表面損傷層，並快速整平晶圓厚度。

2. 雙面精細研磨

   控制 TTV（總厚度變化）和翹曲值，提高晶圓平行度，並作為 CMP 化學機械拋光前的預處理。

3. 晶圓邊緣倒角研磨

   防止後續加工過程中出現裂痕和崩刃；在刃磨床上進行濕式倒角時，採用碳化硼漿料。

4. 中級預拋光

   它介於粗磨和最終 CMP 拋光之間，可快速降低表面粗糙度，並減少後續拋光耗材的消耗。

5. 陶瓷載體和吸盤的表面處理

   修整研磨板和陶瓷背板的平整度，以確保晶圓加工的平整度精度。

半導體級碳化硼的等級要求

1. 高純度：遊離碳和金屬雜質（Fe、Al、Ca、Mg）含量極低，避免晶圓受到金屬離子污染。
2. 粒徑分佈窄：不含過大顆粒，防止晶圓表面刮傷。
3. 可控制顆粒成型/球化：可依需求對粉末進行形狀修改，以平衡材料去除率和表面粗糙度。
4. 優異的分散性：配製成水性拋光漿料時，可抵抗沉澱和結塊。

與鑽石和碳化矽相比的比較優勢

1. 與鑽石粉末相比：在大批量粗磨和中磨方面具有顯著的成本優勢，避免了因過度切削鑽石磨料而造成的深層亞表面損傷。
2. 與綠色碳化矽相比：硬度更高，材料去除率更快，在碳化矽和藍寶石等超硬基材上表現出優異的性能。