碳化硅需求在三個主要市場快速增長：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（電動汽車、充電站、數(shù)據(jù)中心、風能和太陽能發(fā)電機等）；和5G通信（手機和其中包括的SiC器件和高速GaN系導通的基站SiC器件）。

碳化硅

碳化硅是一種由硅和碳組成的半導體化合物，屬于寬帶隙材料家族。它的物理結合力非常強，使半導體具有很高的機械、化學和熱穩(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溫下使用，甚至超過 200°C。碳化硅在功率應用中的主要優(yōu)勢是其低漂移區(qū)電阻，這是高壓功率器件的關鍵因素。

碳化硅晶圓制造是一個微妙的過程。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非常有趣的過程。“如果設備制造商或工程團隊有一批用于工程測試但不能用于設備的晶圓，您可以通過去除任何損壞的表面層然后重新拋光以恢復設備就緒表面來回收它們成本遠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，對晶圓回收以及工藝優(yōu)化的需求會越來越大。硅技術與 SiC 技術不同，因此幾乎肯定必須為 SiC 重新開發(fā)適用于硅的工藝。這些高壓器件的測試和制造技術可能與自動化測試公司可能用于硅器件的測試和制造技術大不相同。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，因為材料非常堅硬，因此您必須調整切片方法。切割 SiC 圓盤所需的時間比相同直徑的硅晶錠長 10 倍或 20 倍，因此調整線材的類型、張力、進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，但許多客戶報告了一些技術問題。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。這需要更長的時間，因為您可能必須運行晶片兩次，但有一些優(yōu)點。每個客戶都需要根據(jù)他們想要控制邊緣輪廓的緊密程度以及對成本和吞吐量的其他選擇做出大量決策。這是一組非常復雜的工藝步驟，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的砂輪，則您可能需要在拋光時去除比從研磨系統(tǒng)上脫落的材料更少的材料。這需要更長的時間，因為您可能必須運行晶片兩次，但有一些優(yōu)點。每個客戶都需要根據(jù)他們想要控制邊緣輪廓的緊密程度以及對成本和吞吐量的其他選擇做出大量決策。這是一組非常復雜的工藝步驟，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的砂輪，則您可能需要在拋光時去除比從研磨系統(tǒng)上脫落的材料更少的材料。這需要更長的時間，因為您可能必須運行晶片兩次，但有一些優(yōu)點。每個客戶都需要根據(jù)他們想要控制邊緣輪廓的緊密程度以及對成本和吞吐量的其他選擇做出大量決策。這是一組非常復雜的工藝步驟，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的砂輪，則您可能需要在拋光時去除比從研磨系統(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的砂輪，則您可能需要在拋光時去除比從研磨系統(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的砂輪，則您可能需要在拋光時去除比從研磨系統(tǒng)上脫落的材料更少的材料。

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

需要時，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 晶片上構建器件，或者您可能需要生長外延層，尤其是對于 600-、900-、1,200-V 和更高的電壓。“X-Trinsic 將與可以進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行外延，這樣他們就可以將摻雜情況作為商業(yè)機密，而不是將技術規(guī)格中的這些細節(jié)分享給外部供應商?！?/font>