碳化硅需求在三個(gè)主要市場(chǎng)快速增長：用于提高能效的分立功率器件（MOSFET 和二極管）；功率逆變器和穩(wěn)壓器（電動(dòng)汽車、充電站、數(shù)據(jù)中心、風(fēng)能和太陽能發(fā)電機(jī)等）；和5G通信（手機(jī)和其中包括的SiC器件和高速GaN系導(dǎo)通的基站SiC器件）。

碳化硅

碳化硅是一種由硅和碳組成的半導(dǎo)體化合物，屬于寬帶隙材料家族。它的物理結(jié)合力非常強(qiáng)，使半導(dǎo)體具有很高的機(jī)械、化學(xué)和熱穩(wěn)定性。寬帶隙和高熱穩(wěn)定性使 SiC 器件能夠在高于硅的結(jié)溫下使用，甚至超過 200°C。碳化硅在功率應(yīng)用中的主要優(yōu)勢(shì)是其低漂移區(qū)電阻，這是高壓功率器件的關(guān)鍵因素。

碳化硅晶圓制造是一個(gè)微妙的過程。并非所有晶圓都適用于最終解決方案，例如二極管和 MOSFET。Rhoades 指出，X-Trinsic 提供的晶圓回收是一個(gè)非常有趣的過程。“如果設(shè)備制造商或工程團(tuán)隊(duì)有一批用于工程測(cè)試但不能用于設(shè)備的晶圓，您可以通過去除任何損壞的表面層然后重新拋光以恢復(fù)設(shè)備就緒表面來回收它們成本遠(yuǎn)低于購買新晶圓的成本，”他說。

更重要的是，隨著行業(yè)的不斷發(fā)展，越來越多的公司處理更多的晶圓，對(duì)晶圓回收以及工藝優(yōu)化的需求會(huì)越來越大。硅技術(shù)與 SiC 技術(shù)不同，因此幾乎肯定必須為 SiC 重新開發(fā)適用于硅的工藝。這些高壓器件的測(cè)試和制造技術(shù)可能與自動(dòng)化測(cè)試公司可能用于硅器件的測(cè)試和制造技術(shù)大不相同。圖 1 顯示了制造 SiC 晶片的工藝示例。

圖 1：碳化硅晶圓加工序列（來源：X-Trinsic）

“切片 SiC 與硅晶片非常不同，因?yàn)椴牧戏浅?jiān)硬，因此您必須調(diào)整切片方法。切割 SiC 圓盤所需的時(shí)間比相同直徑的硅晶錠長 10 倍或 20 倍，因此調(diào)整線材的類型、張力、進(jìn)給率等都是在碳化硅切片中優(yōu)化的重要因素， ”羅德斯說。“另一種選擇是采用更新的激光分裂技術(shù)，但許多客戶報(bào)告了一些技術(shù)問題。無論您選擇哪種方法，您只需要經(jīng)過工程和開發(fā)工作，使其適用于您的特定碳化硅晶錠。邊緣研磨與硅相比并沒有太大的變化。成型步驟可以是研磨或表面研磨之間的選擇，尤其是在 150 毫米和更小的晶片上。雙面研磨有一些問題，使單面研磨更具吸引力，很多人發(fā)現(xiàn)它更容易一些。這需要更長的時(shí)間，因?yàn)槟赡鼙仨氝\(yùn)行晶片兩次，但有一些優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)客戶都需要根據(jù)他們想要控制邊緣輪廓的緊密程度以及對(duì)成本和吞吐量的其他選擇做出大量決策。這是一組非常復(fù)雜的工藝步驟，直到最后的拋光步驟。但是，您在晶圓成型步驟中所做的選擇將影響您在拋光時(shí)必須去除的數(shù)量。如果您在表面研磨的最后一步使用非常非常精細(xì)的砂輪，則您可能需要在拋光時(shí)去除比從研磨系統(tǒng)上脫落的材料更少的材料。這需要更長的時(shí)間，因?yàn)槟赡鼙仨氝\(yùn)行晶片兩次，但有一些優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)客戶都需要根據(jù)他們想要控制邊緣輪廓的緊密程度以及對(duì)成本和吞吐量的其他選擇做出大量決策。這是一組非常復(fù)雜的工藝步驟，直到最后的拋光步驟。但是，您在晶圓成型步驟中所做的選擇將影響您在拋光時(shí)必須去除的數(shù)量。如果您在表面研磨的最后一步使用非常非常精細(xì)的砂輪，則您可能需要在拋光時(shí)去除比從研磨系統(tǒng)上脫落的材料更少的材料。這需要更長的時(shí)間，因?yàn)槟赡鼙仨氝\(yùn)行晶片兩次，但有一些優(yōu)點(diǎn)。每個(gè)客戶都需要根據(jù)他們想要控制邊緣輪廓的緊密程度以及對(duì)成本和吞吐量的其他選擇做出大量決策。這是一組非常復(fù)雜的工藝步驟，直到最后的拋光步驟。但是，您在晶圓成型步驟中所做的選擇將影響您在拋光時(shí)必須去除的數(shù)量。如果您在表面研磨的最后一步使用非常非常精細(xì)的砂輪，則您可能需要在拋光時(shí)去除比從研磨系統(tǒng)上脫落的材料更少的材料。這是一組非常復(fù)雜的工藝步驟，直到最后的拋光步驟。但是，您在晶圓成型步驟中所做的選擇將影響您在拋光時(shí)必須去除的數(shù)量。如果您在表面研磨的最后一步使用非常非常精細(xì)的砂輪，則您可能需要在拋光時(shí)去除比從研磨系統(tǒng)上脫落的材料更少的材料。這是一組非常復(fù)雜的工藝步驟，直到最后的拋光步驟。但是，您在晶圓成型步驟中所做的選擇將影響您在拋光時(shí)必須去除的數(shù)量。如果您在表面研磨的最后一步使用非常非常精細(xì)的砂輪，則您可能需要在拋光時(shí)去除比從研磨系統(tǒng)上脫落的材料更少的材料。

“在拋光之后，對(duì)于需要多少步驟以及需要什么樣的清潔化學(xué)品和化學(xué)浴有不同的看法，但它有點(diǎn)類似于傳統(tǒng)的原始硅最終清潔順序，”他補(bǔ)充道。

需要時(shí)，外延層的厚度和摻雜水平取決于您嘗試制造的器件類型，尤其是您想要的工作電壓。您可能能夠直接在 SiC 晶片上構(gòu)建器件，或者您可能需要生長外延層，尤其是對(duì)于 600-、900-、1,200-V 和更高的電壓。“X-Trinsic 將與可以進(jìn)行外延的合作伙伴公司合作，”Rhoades 說。“許多客戶可能更愿意自己進(jìn)行外延，這樣他們就可以將摻雜情況作為商業(yè)機(jī)密，而不是將技術(shù)規(guī)格中的這些細(xì)節(jié)分享給外部供應(yīng)商?！?/font>