導讀：天域半導體提出的碳化硅外延片去除外延再生襯底方案，能夠加工更高效、精確更高的去除外延層，保留襯底厚度，并提高CMP的加工效率和質量，從而實現不合格外延片再生襯底的重利用。

碳化硅同質外延生長后，如果外延不合格則需要將外延去除，然后進行化學機械拋光（CMP），最后恢復至與原襯底相當的品質。

現有的去除不合格外延的方式是：先進行單面研磨，再進行單面初拋光，最后再進行CMP處理。單面研磨是將外延片固定在模具上，施加一定的加壓，在金屬盤上用磨料對外延片進行研磨切削，單面研磨的精度低，并且精度難以控制，表面質量較差，容易引入深劃傷。

此外，研磨技術的缺點還有統一性不高，多片加工時對外延片的厚度的組合比較苛刻，并且加工效率較低。如果將研磨后的外延片再進行CMP處理，則需要較長的時間才能去除掉損傷層。并且由于襯底的厚度不同，外延的厚度也不同，因此每一片外延片的減薄要求也不同，整體加工效率較低。

因此，為了盡可能的降低損傷層厚度、保留襯底厚度，并提高CMP的加工效率和質量，進而實現不合格外延片再生襯底的重利用，天域半導體在2022年6月1日申請了一項名為“碳化硅外延片去除外延再生襯底的方法”的發明專利（申請號：202210617214.8），申請人為東莞市天域半導體科技有限公司。

根據該專利目前公開的相關資料，讓我們一起來看看這項技術方案吧。

如上圖，為該專利中提出的碳化硅外延片去除外延再生襯底的方法的流程圖。首先，測量外延片的總厚度、其平整度最大值以及其外延層上多個點的厚度，平整度最大值為襯底的生長外延層的側面上的最高位置與最低位置之間的高度差。

如上圖所示，外延片30經過外延生長之后，在其襯底31的一側面上形成一外延層32。該方案中使用表面厚度測量儀來對外延層上的多個點進行厚度測量，例如對外延層上的個點進行測量，得到厚度值hi（i=1,2,...n)，n為大于等于1的正整數。然后，使用表面平整度測量儀來測量外延片的總厚度H以及其平整度最大值TTV.MAX，平整度最大值是指襯底的生長外延層的側面上的最高位置與最低位置之間的高度差。

其次，將外延層上多個點的厚度取平均值以計算出其外延平均厚度，計算外延平均厚度與平整度最大值之和以得出外延片的減薄厚度。如上圖所示，將測量得到的厚度值hi（i=1,2,...n)取平均值，從而計算出其外延片的外延平均厚度。由于去除外延層是需要將襯底上的所有外延層都去除干凈，因此，該方案中的減薄厚度大于等于外延平均厚度與平整度最大值之和。

接著，根據外延平均厚度，依次通過粗砂輪對外延層進行第一減薄處理以及通過細砂輪對外延層進行第二減薄處理，或者通過細砂輪對外延層進行第二減薄處理，再通過雙面刷洗機對減薄處理后的外延片的兩面進行沖刷。

如上圖所示，為該方案中所使用的雙軸減薄機的局部結構示意圖。減薄技術是現有的研磨技術的升級，減薄技術具體是使用雙軸減薄機10，將外延片固定在雙軸減薄機的多孔陶瓷吸附臺12上，采用金剛石粉和樹脂等加工而成的砂輪11在高速旋轉下對外延片的表面進行快速切削，效率高并且精度高。

最后，計算外延片的襯底的厚度，襯底的厚度等于外延片的總厚度減去減薄厚度。并將經過沖刷之后并且襯底的厚度在預設范圍內的多個外延片貼于化學機械拋光設備的陶瓷盤，然后對這些外延片同時進行至少一次化學機械拋光，以完全去除各外延片的外延層。

如上圖，為該方案中使用的化學機械拋光設備的局部結構示意圖。CMP技術是外延片拋光中的最后一道工藝，具體是將外延片貼在化學機械拋光設備的陶瓷盤22上，然后在氣缸21的加壓下使外延片與拋光液和拋光墊23相互作用，可以將外延片表面的損傷層去除，從而降低表面粗糙度。只有經過良好的CMP加工才可以將外延片恢復至與原襯底相當的品質，利用時才能生長較好的外延。

以上就是天域半導體提出的碳化硅外延片去除外延再生襯底方案，該方案能夠加工更高效、精確更高的去除外延層，保留襯底厚度，并提高CMP的加工效率和質量，從而實現不合格外延片再生襯底的重利用。