【導讀】如今
，碳化矽用於要求苛刻的半導體應用
，如火車
、渦輪機、電動汽車和智能電網。由於其物理和電氣特性
，基於SiC的器件適用於高溫、高功率密度和高工作頻率是常見要求的應用。盡管 SiC 功率器件推動了電動汽車、5G 和物聯網技術等要求苛刻領域的進步，但高質量 SiC 基板的生產給晶圓製造商帶來了多重挑戰。

如今，碳化矽用於要求苛刻的半導體應用

，如火車、渦輪機

、電動汽車和智能電網。由於其物理和電氣特性，基於SiC的器件適用於高溫、高功率密度和高工作頻率是常見要求的應用。盡管 SiC 功率器件推動了電動汽車、5G 和物聯網技術等要求苛刻領域的進步
，但高質量 SiC 基板的生產給晶圓製造商帶來了多重挑戰。

令人驚訝的是，的潛力仍在我們麵前。基於碳化矽 半導體作為技術的基礎
，將繼續在汽車、消費電子、航空航天和醫藥等各個領域取得重大進步。目前，汽車應用主導著SiC市場，占整個功率SiC器件市場的75%以上。SiC 的加速采用導致 2021-2027 年預測期內的複合年增長率為 34%。

碳化矽應用

SiC是先進半導體的襯底材料，特別是 電力電子
，以管理電子設備不斷增長的需求。它允許更高的擊穿電壓15×，介電擊穿場強10×導熱率提高3×。此外
，SiC 的電流密度高出 2× 至 3×並允許更高的工作溫度（高達 400°C
，而矽為 150°C）。

由於其在高溫、電壓和功率水平下的性能
，各行各業對 SiC 半導體的需求更高。例如
，SiC電源用於數據中心，以顯著減少冷卻係統所需的電量。 不間斷電源係統 還保證了恒定
、可靠的電源。另一個應用是5G基站的增強功率需求，它處理越來越多的數據。SiC 半導體以更小的尺寸提供更高的功率，用於兆赫茲開關。

對汽車行業的好處

汽車行業受益於 SiC 在以下應用中的優勢：

• 車載電池充電器：在此應用中
，SiC 可以將功率提高一倍，同時將尺寸減半。
• 車載 DC/DC 轉換器：SiC 用於將車載電池電壓轉換為幹淨的 12 VDC 總線，為車載設備供電。
• 動力總成：在這裏，SiC 有助於將開關損耗降低到 80% 以下，尺寸縮小 30%。這導致更小的電池（更輕的重量，更少的熱量）和更長的範圍。
• 非車載直流快速充電站

gaixingyedezhangaibujinlaizimanzuweilaiwunianxuqiusuoxudeguipianshuliangpangda，hailaizixiugaijingyuancanshuyipipeiguipiancanshu。dangqianhexiayidaishengchanjishujiangshoudaogengyangedegongchahebiaozhundetuidong。weilekefuzhexiezhangai
，chuangxinzhiguanzhongyao。

Pureon的碳化矽製造解決方案

由於市場的目標是功率器件價格與矽基器件持平，因此SiC襯底生產商有動力提高工藝效率並降低晶圓生產成本。此外，基於SiC的應用和所有其他類型的半導體需求量極高
，因此需要在製造過程中進行創新。

大da多duo數shu製zhi造zao商shang認ren為wei
，減jian少shao加jia工gong時shi間jian或huo使shi用yong較jiao便bian宜yi的de耗hao材cai將jiang節jie省sheng成cheng本ben。然ran而er，通tong過guo提ti高gao產chan量liang，將jiang大da大da降jiang低di擁yong有you成cheng本ben。整zheng個ge製zhi造zao過guo程cheng受shou到dao耗hao材cai和he表biao麵mian處chu理li選xuan項xiang的de影ying響xiang。在zai優you化hua產chan量liang的de過guo程cheng中zhong，墊dian子zi、漿料和模板在運行和批次之間的均勻性至關重要。二十年的SiC市場產品開發和Pureon的半導體經驗幫助公司克服了製造障礙。

圖1：製造碳化矽晶圓（：Pureon）

優化和提高產量的解決方案

Pureon通tong過guo自zi己ji的de拋pao光guang和he表biao麵mian實shi驗yan室shi進jin行xing測ce試shi並bing生sheng成cheng數shu據ju，因yin為wei它ta是shi一yi家jia具ju有you內nei部bu晶jing圓yuan加jia工gong能neng力li的de耗hao材cai製zhi造zao商shang。此ci功gong能neng為wei客ke戶hu提ti供gong了le具ju有you代dai表biao性xing的de數shu據ju
，以yi降jiang低di新xin產chan品pin測ce試shi和he鑒jian定ding的de風feng險xian

，並bing大da大da縮suo短duan了lePureon的開發周期時間。因此，晶圓製造商工廠的測試和驗收過程加快了。

直徑為200毫米的晶圓需要全新的製造工藝和機械。在流程的每個階段都引入了新的製造技術
，以創建滿足這些新要求的大批量製造工藝。Pureon的理想定位是為SiC晶圓生產商提供下一代解決方案，通過提高生產力和降低擁有成本來實現市場的成熟。憑借更短的循環時間和更長的易損件壽命
，Pureon 的解決方案優化和提高了產量。

Pureon解決方案的使用地點

必須首先切割單晶或錠的晶圓坯料，以準備用於器件製造的SiC基板。實現此目的的主要方法是使用多線鋸從 SiC 鑄錠上切割晶圓坯料
，細線與金剛石磨料漿一起高速運行。圖1顯示了製造SiC晶圓的一般工藝流程。

在(zai)製(zhi)造(zao)晶(jing)圓(yuan)的(de)過(guo)程(cheng)中(zhong)
，在(zai)線(xian)鋸(ju)步(bu)驟(zhou)中(zhong)成(cheng)功(gong)切(qie)割(ge)出(chu)高(gao)質(zhi)量(liang)的(de)坯(pi)料(liao)可(ke)能(neng)是(shi)關(guan)鍵(jian)的(de)一(yi)步(bu)

，因(yin)為(wei)後(hou)期(qi)晶(jing)圓(yuan)形(xing)狀(zhuang)的(de)改(gai)進(jin)非(fei)常(chang)具(ju)有(you)挑(tiao)戰(zhan)性(xing)。在(zai)線(xian)鋸(ju)工(gong)藝(yi)方(fang)麵(mian)，Pureon 提供油基和非油基金剛石磨料漿作為選擇。為了進一步改進這一過程，Pureon yuxianjuyuanshishebeizhizaoshanghekehumiqiehezuo。jiangliaodezhuanyouhuaxuechengfenhefenleizuanshikequebaopicijiandeyizhixing
，congerzaikehuxianchangshixiankezhongfudegongyi
，bingtigaojingyuanchanlianghezhiliang。

高表麵質量和令人印象深刻的切削率

使用包括金剛石和拋光墊在內的拋光漿料對晶圓進行機械拋光是生產SiC基板的下一個重要步驟。在雙麵、單麵或雙麵和單麵拋光工具的組合上，執行典型的工藝。該生產步驟的結果是晶圓非常平坦，並且在準備進行終拋光時具有低粗糙度。

長期以來，製造金剛石漿料一直是 Pureon 創新團隊的首要任務。該企業已經找到了高度優化的配方，可以調節各種SiC基板麵上的材料去除率。Pureon開發了用於研磨SiC晶圓的新解決方案，同時可實現高表麵質量和令人印象深刻的庫存去除率。

圖 2：使用 3 μm 單晶金剛石的三組分混合物設計中的代表性矽麵 MRR（μm/小時）響應表麵（：Pureon）

使用 CMP 拋光墊獲得更好的效果

化學機械拋光（CMP）是SiC晶(jing)圓(yuan)製(zhi)造(zao)中(zhong)一(yi)個(ge)重(zhong)要(yao)階(jie)段(duan)的(de)名(ming)稱(cheng)。該(gai)工(gong)藝(yi)步(bu)驟(zhou)的(de)目(mu)的(de)是(shi)準(zhun)備(bei)用(yong)於(yu)外(wai)延(yan)生(sheng)長(chang)的(de)基(ji)板(ban)表(biao)麵(mian)，無(wu)需(xu)或(huo)很(hen)少(shao)對(dui)晶(jing)圓(yuan)形(xing)狀(zhuang)進(jin)行(xing)修(xiu)飾(shi)。這(zhe)通(tong)常(chang)是(shi)通(tong)過(guo)使(shi)用(yong)高(gao)反(fan)應(ying)性(xing)化(hua)學(xue)拋(pao)光(guang)漿(jiang)料(liao)和(he)聚(ju)氨(an)酯(zhi)基(ji)或(huo)聚(ju)氨(an)酯(zhi)浸(jin)漬(zi)毛(mao)氈(zhan)型(xing)拋(pao)光(guang)墊(dian)僅(jin)從(cong)晶(jing)圓(yuan)表(biao)麵(mian)去(qu)除(chu)幾(ji)微(wei)米(mi)來(lai)實(shi)現(xian)的(de)。在(zai)單(dan)麵(mian)批(pi)處(chu)理(li)工(gong)具(ju)中(zhong)，晶(jing)圓(yuan)被(bei)輸(shu)送(song)到(dao)拋(pao)光(guang)墊(dian)並(bing)使(shi)用(yong)模(mo)板(ban)固(gu)定(ding)。在(zai)單(dan)晶(jing)圓(yuan)工(gong)具(ju)中(zhong)，晶(jing)圓(yuan)使(shi)用(yong)真(zhen)空(kong)卡(ka)盤(pan)和(he)背(bei)膜(mo)固(gu)定(ding)。這(zhe)些(xie)晶(jing)圓(yuan)載(zai)體(ti)的(de)材(cai)料(liao)必(bi)須(xu)對(dui)拋(pao)光(guang)漿(jiang)料(liao)的(de)高(gao)反(fan)應(ying)性(xing)化(hua)學(xue)具(ju)有(you)很(hen)強(qiang)的(de)抵(di)抗(kang)力(li)，因(yin)為(wei)它(ta)們(men)會(hui)暴(bao)露(lu)在(zai)拋(pao)光(guang)漿(jiang)料(liao)中(zhong)。

為了降低擁有成本並延長使用壽命，Pureon 不斷創建用於此工藝的晶圓模板和薄膜。由於Pureon與業界的密切合作，兩種用於SiC CMP的新型拋光墊已投放市場。由於這些新的CMP拋光墊，CMP程序現在更有效率並產生更好的結果。

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