碳化硅（SiC）半導(dǎo)體雖能承受高電壓，但將原始晶錠磨削成鏡面晶圓時(shí)，易因微觀裂紋導(dǎo)致芯片失效。燕山大學(xué)黃水權(quán)、中山大學(xué)黃涵及合作團(tuán)隊(duì)在《極端制造期刊》發(fā)表研究，提出利用高速切削產(chǎn)生的摩擦熱觸發(fā)化學(xué)反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)脆性晶體的平滑加工。

傳統(tǒng)嵌入金剛石顆粒的砂輪可快速平整SiC表面，但劇烈沖擊會留下深層亞表面斷裂。為消除裂紋，廠商需依賴緩慢的化學(xué)漿料，數(shù)日僅能平滑一毫米材料。早期策略曾嘗試用高能激光軟化晶體，但易致晶圓過熱變形，或使用腐蝕性化學(xué)氧化劑，逐漸損壞精密研磨設(shè)備。

該團(tuán)隊(duì)采用源自3D打印技術(shù)的非毒性偶氮化合物ACVA作為化學(xué)添加劑，將其溶解于常規(guī)液態(tài)聚合物冷卻液中。論文指出，該混合物在靜止?fàn)顟B(tài)下表現(xiàn)為標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)潤滑劑；當(dāng)金剛石顆粒接觸晶圓瞬間，局部微接觸摩擦溫度迅速升至超過45℃。短暫的熱量使添加劑裂解為瞬時(shí)自由基，立即攻擊表層硅原子。

原子模擬與電子顯微鏡顯示，該靶向反應(yīng)臨時(shí)重構(gòu)晶體表面，形成一層10納米厚的無定形氧碳化硅柔韌表層。該玻璃態(tài)頂層充當(dāng)犧牲分子緩沖層，在金剛石顆粒作用下平滑變形，使無裂紋切割深度幾乎翻倍，從29納米提升至51納米。此工藝將亞表面晶體缺陷控制在70納米以內(nèi)，完全杜絕隱藏微裂紋。

研究人員表示，該工藝允許芯片制造商跳過繁瑣的中間拋光階段，直接從快速研磨進(jìn)入Zui終精加工，有望簡化SiC制造流程。下一步擬將該化學(xué)體系擴(kuò)展至商用8英寸晶圓加工設(shè)備，并為大型工業(yè)晶圓廠設(shè)計(jì)閉環(huán)流體回收系統(tǒng)。