中国粉体网讯 7月9日，由中国粉体网主办的“2024高端研磨抛光材料技术大会”在河南郑州成功召开。会议期间，我们邀请到多位专家学者、企业家代表做客“对话”栏目，围绕高端研磨抛光材料的技术与应用现状及发展方向进行了访谈交流。本期，我们分享的是河南工业大学栗正新教授的专访。
粉体网：请问栗教授，相比传统的硅衬底，碳化硅衬底的加工难点有哪些？
栗教授：碳化硅晶圆衬底的莫氏硬度在9以上，属于硬脆的难加工材料，加工精度要求很高，包括形状、尺寸和表面精度都属于超精密范围，例如TTV达到微米级，Ra要达到0.2nm以下。因此，碳化硅衬底对加工技术要求非常高，包括切割、磨削和抛光，从工具到工艺和装备都具有很大的难度。
粉体网：目前碳化硅衬底在切磨抛工序中，存在哪些问题？
栗教授：目前碳化硅衬底的成本占整个产业链成本的50%左右，其中碳化硅衬底的加工难度大，是它成本占比较高的一个重要原因。从切割、减薄磨削到抛光，现在都还存在着很多问题。切割工序的高效率、高质量目前还是降本增效的瓶颈。现有金刚石微粉砂浆切割工艺正像光伏硅大发展前期一样，游离磨粒加工带来的低效率和TTV、Ra以及表面损伤层厚度的质量问题，使得碳化硅衬底的成本和良品率难以改善。
在减薄工序目前有固结磨具、研磨液的单面和双端面加工工艺。固结磨具包括气孔、陶瓷结合剂和金刚石磨粒三要素，其锋利度、耐用度尤其是形状精度保持能力在磨削硬脆和加工精度要求很高的场景下很难调控，也是瓶颈问题。
在后面的研磨和抛光工序，最终要达到超平坦超光滑的表面，Ra为0.2nm。这样便带来了一个棘手的问题，前道工序带来的加工余量会较大。所以每片的抛光周期在3-5天，造成它的成本高。
粉体网：目前碳化硅衬底主流的切割技术、减薄技术和抛光技术分别有哪些？
栗教授：目前碳化硅衬底的主流切割技术仍然是料浆切割，就是用金属丝把金刚石微粉做的料浆不断的带入到切缝进行切割。光伏硅晶体的技术发展表明这种切割技术效率低、成本高、质量差。至于它的发展趋势，一个是用固结的金刚石切割线，还有一个是采用水导激光，又叫冷激光来进行切割，这是它的发展趋势。
在减薄磨削方面，目前固结磨具代替研磨液是一大趋势。固结磨具可以实现高速度、高效率、高精度加工，优势显而易见。线速度达到120s/m，砂轮的转速会越来越高，但是这对磨床和磨具就提出了一个很高的要求。
抛光方面，因为CMP的效率非常低，目前的主要问题是如何从切割、磨削、研磨到抛光的系统化研究，实现加工质量、效率和成本的最优化。提高抛光液的氧化化学作用、激光辅助、超声辅助等技术都是发展方向。抛光工序之前工艺实现高精度加工就会留给抛光阶段的小加工余量，从而提高效率。
目前SiC衬底产能过剩导致价格大幅下滑，影响了企业可持续发展的能力，在降本增效的主题中，切割、磨削和抛光如何提高效率是当前面临的主要技术问题
粉体网：据您了解，在碳化硅衬底切磨抛设备及材料方面，国内厂商能否满足实际需求？
栗教授：来自于国内比较权威的机构的数据表明，目前我国从装备到工具对国外的依赖度仍达到90%左右。现在我们国内研发的企业很多，但是真正能够完全替代进口，目前还没有形成一个大的趋势，但是将来肯定是要替代的。
粉体网：请问栗教授，您的研究方向有哪些，近年来取得的研究成果有哪些？
栗教授：河南工大材料学院的超硬材料磨料磨具专业是1956年成立的，近70年的发展形成了有实力的超硬材料研究团队，这个团队主要研究金刚石和立方氮化硼的合成以及制品制备，包括金刚石在难加工硬脆材料磨削加工方面的应用等。近几年在金刚石功能性材料，即在声光热电方面应用也形成了一批成果。
在碳化硅晶圆衬底的加工方面，我们成立了一个跨学科的团队。包括材料、机械两个方向。2022年11个产学研用单位合作，申报承担了一个河南省重大科技专项，主要的研究方向就是SiC衬底的高精度、高效率和低成本的加工技术，目前我们已经取得了一些成果，还需要一段时间项目结题。我们从切割到磨、抛的体系优化的集成研究，能够使整个环节加工精度、效率和成本得到有效的控制。我们将进一步加快进度，希望尽快解决目前第三代半导体碳化硅衬底加工的卡脖子问题和瓶颈问题，为我们国家半导体产业发展壮大做出我们的一些贡献。
粉体网：好的，栗教授，今天的采访就到这里，谢谢。
（中国粉体网编辑整理/山川）
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