Ränikarbiidi (SiC) kristallmaterjal on tüüpiline kolmanda{0}}põlvkonna pooljuht. Võrreldes esimese-põlvkonna elementaalpooljuhtide ja teise-põlvkonna liitpooljuhtidega, on ränidioksiidil suurepärased füüsikalised omadused, sealhulgas lai ribalaius, suur elektronide triivi kiirus, suur kriitiline läbilöögi elektrivälja tugevus, madal dielektriline konstant, kõrge soojusjuhtivus ja madal soojuspaisumise koefitsient ning suurepärane keemiline inertsus. Nende eeliste tõttu kasutatakse laia ribalaiusega{5}}pooljuhtmaterjale, nagu SiC, laialdaselt äärmuslikes tingimustes, mis hõlmavad kõrget temperatuuri, kõrget sagedust, suurt võimsust ja kiirguskindlust. Suure jõudlusega mikroelektrooniliste ja optoelektrooniliste seadmete substraatplaatidena mõjutab ränikarbiidi substraatide pinna ja pinna kvaliteet pärast töötlemist kriitiliselt seadme jõudlust. Seetõttu peab töötlemine mitte ainult saavutama suure vormitäpsuse ja sub-nanomeetrilise kareduse, vaid vältima ka pinna- ja aluspinna kahjustusi.
Lihvimine on SiC substraadi valmistamise põhiprotsess. Selle põhiülesanneteks on traatsaagimisel tekkivate lõikejälgede ja maa-aluse kahjustuskihi kõrvaldamine ning pinnakareduse ja vormi täpsuse optimeerimine. See protsess moodustab 70% kogu materjali eemaldamisest kogu tootmisvoo jooksul ning lihvimise kvaliteet mõjutab otseselt järgneva poleerimise raskust ja tõhusust. Kõvade ja rabedate materjalide (nt ränikarbiidi) puhul on abrasiivne lihvimine peamine materjali eemaldamise meetod, mis jaguneb peamiselt lahtiseks abrasiivseks lihvimiseks ja fikseeritud abrasiivseks lihvimiseks. Põhiprintsiip on see, et abrasiivsete terade valtsimine ja mikro{5}lõikamine substraadi pinnal tekitavad tihedaid mikro-pragusid; praod levivad ja ristuvad, põhjustades materjali lõhenemist ja seega tõhusat eemaldamist.
SiC materjalide lahtine abrasiivlihvimine
Lahtine abrasiivne lihvimine on kolmest{0}}keha eemaldamise protsess, kus materjali eemaldamine saavutatakse katteplaadi, abrasiivsete terade ja aluspinna koosmõjul. Lihvimise ajal jaotuvad abrasiivsed terad substraadi pinnale juhuslikult. Terade pinnale surumiseks rakendatakse survet ja kui lapitusplaat pöörleb, rulluvad terad aluspinna pinnale, põhjustades pinnamaterjali rullimise eemaldamist. Teadlased on kasutanud ränikarbiidi töötlemiseks erinevaid abrasiive ja leidnud, et teemantabrasiive on hea materjali eemaldamise kiirus. Yu et al. täheldati pärast lappimist SiC pinnavormi täpsuse olulist paranemist. Pan et al. kasutasid SiC substraatide lihvimiseks teemantlihvkettaid, saavutades pinna kareduse Ra=12 nm ja vahvli paksuse kogumuutuse alla 3 µm.
SiC materjalide fikseeritud abrasiivlihvimine
Fikseeritud abrasiivne lihvimine on kahe{0}}keha eemaldamise protsess, kus substraadi pinna täpne töötlemine saavutatakse abrasiivsete terade ja substraadi vastasmõju kaudu. Kuna abrasiivsed terad on kinnitatud katteplaadile, ei saa need veereda nagu lahtisel abrasiivsel lihvimisel. Selle asemel, kui lappplaat pöörleb, teostavad terad substraadi pinnal kündmist ja mikro{3}lõikamist, eemaldades seeläbi pinnamaterjali. Fikseeritud abrasiivne lihvimine, kasutades fikseeritud abrasiivseid lappplaate või lihvkettaid, võib abrasiivi kasutamist tõhusalt parandada. Kuid abrasiivsete terade ebaühtlase väljaulatuva kõrguse tõttu võivad ränikarbiidi pinnal tekkida tõsised kriimustused ja pinna-/pinnalõhed, mistõttu on raske täita -poleerimiseelseid pinnakvaliteedi nõudeid. Teadlased on ränikarbiidi substraatide mehaaniliseks poleerimiseks kasutanud nanomõõtmelisi teemant-abrasiive, saavutades sub-nanomeetrilise pinnakareduse, kuid see nõuab pikka töötlemisaega ja suuri kulusid. Kuigi pinnakahjustused ja karedus paranevad pärast poleerimist, jäävad töödeldud pinnale siiski kriimustused, mis muudab substraatide aatomitase{10}}nõuete täitmise keeruliseks.
Kõrge jõudlusega{0}}SiC-substraatide saamiseks on tööstus välja töötanud arvukalt täppisleppimise ja poleerimise tehnoloogiaid. Materjalide eemaldamise mehhanismide järgi saab need liigitada mehaaniliseks lappimis-/poleerimistehnoloogiateks, mis põhinevad peamiselt mehaanilisel eemaldamisel, ja keemilisel reaktsioonil{2}}põhinevateks lappimis-/poleerimistehnoloogiateks. Mehaaniline lappimine/poleerimine tagab materjali kiire eemaldamise ja hea pinnakvaliteedi abrasiivide mehaanilise toime või erienergia abil. Keemilisel reaktsioonil{5}}põhine lappimine/poleerimine kutsub esmalt esile keemilise reaktsiooni substraadi pinnal, moodustades pehmema muudetud kihi, mis seejärel eemaldatakse abrasiivse kriimustusega, et saada sub-nanomeetriline pinnakaredus. SiC kristallide kasvatamise tehnoloogia piirangute tõttu on raske saada ülisuuri{8}}rulle nagu räni või safiiriga. Tulevikus liiguvad ränikarbiidi substraadid suuremate mõõtmete ja õhemate vormide poole, mistõttu on hädavajalik pidevalt uuendada lapeerimis- ja poleerimistehnoloogiaid, et pakkuda tehnilisi võimalusi suure-tõhususe,{11}}kvaliteetse ja madala{12}}kuluga tööstuslikuks tootmiseks.