電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）近日，由西湖大學(xué)孵化的西湖儀器成功實(shí)現(xiàn)12英寸碳化硅襯底激光剝離自動(dòng)化解決方案，大幅降低損耗，提升加工速度，推進(jìn)了碳化硅行業(yè)的降本增效。

碳化硅產(chǎn)業(yè)當(dāng)前主流的晶圓尺寸是6英寸，并正在大規(guī)模往8英寸發(fā)展，在最上游的晶體、襯底，業(yè)界已經(jīng)具備大量產(chǎn)能，8英寸的碳化硅晶圓產(chǎn)線也開(kāi)始逐漸落地，一些頭部的襯底廠商已經(jīng)開(kāi)始批量出貨。

而在去年11月，天岳先進(jìn)一鳴驚人，發(fā)布了行業(yè)首款12英寸N型碳化硅襯底。在今年3月，天岳先進(jìn)又展出了12英寸高純半絕緣、p型碳化硅襯底。

爍科晶體在去年12月宣布成功研制出12英寸高純半絕緣碳化硅單晶襯底，并同期研制成功12英寸N型碳化硅單晶襯底。

更大尺寸的碳化硅襯底材料，能夠進(jìn)一步擴(kuò)大單片晶圓上可用于芯片制造的面積，大幅提升合格芯片產(chǎn)量。在同等生產(chǎn)條件下，顯著提升產(chǎn)量，降低單位成本，進(jìn)一步提升經(jīng)濟(jì)效益，為碳化硅材料的更大規(guī)模應(yīng)用提供可能。

從產(chǎn)量提升的角度，12英寸晶圓表面積是8英寸的1.75倍，理想情況下，不考慮良率時(shí)，12英寸晶圓能夠產(chǎn)出的32mm2面積裸片數(shù)量，是8英寸的兩倍以上。由于邊緣弧度更大，在產(chǎn)出小面積裸片時(shí)，12英寸的晶圓利用率還會(huì)進(jìn)一步提高。

晶圓尺寸變大，意味著原本的產(chǎn)線上，很多設(shè)備不能共通，因此在晶圓尺寸切換的過(guò)程中，往往需要多年時(shí)間。由于半導(dǎo)體制造流程冗長(zhǎng)，從襯底材料成功制造樣品，到真正的量產(chǎn)，需要與中下游產(chǎn)業(yè)鏈進(jìn)行配合，畢竟單有材料沒(méi)有制造設(shè)備也無(wú)法生產(chǎn)出芯片。

比如8英寸碳化硅襯底早在2016年就有國(guó)際廠商推出樣品，但實(shí)際量產(chǎn)是到2022年的Wolfspeed才真正開(kāi)始。

而隨著天岳先進(jìn)等企業(yè)陸續(xù)展出12英寸的碳化硅襯底樣品，相關(guān)設(shè)備廠商也開(kāi)始推出面向12英寸的產(chǎn)品。

文章開(kāi)頭提到的西湖儀器就是其中之一。碳化硅襯底需要從晶錠上切出，在碳化硅襯底材料切割的過(guò)程中，由于碳化硅本身硬度極高，莫氏硬度高達(dá)9.2僅次于金剛石，屬于高硬脆性材料，切割過(guò)程中易產(chǎn)生裂片、微裂紋等問(wèn)題。

傳統(tǒng)上，如砂漿線切割存在加工效率低（切割速度約0.1-0.5mm/h）、磨粒利用率低、材料損耗大（切縫寬度達(dá)200-300μm）等問(wèn)題。目前主流采用的金剛石線切割雖然改進(jìn)了效率，但仍需面對(duì)線徑控制、TTV（總厚度偏差）等精度問(wèn)題。

激光剝離技術(shù)是最新的切割技術(shù)，與傳統(tǒng)切割技術(shù)相比，激光剝離過(guò)程無(wú)材料損耗，原料損耗大幅下降，效率是金剛石線切割的3倍以上。但需要解決激光聚焦深度控制、改質(zhì)層均勻性等技術(shù)瓶頸，尤其是在12英寸的碳化硅晶錠上。

大尺寸會(huì)帶來(lái)新的工藝控制難題，12英寸襯底尺寸增大后，切割過(guò)程中熱應(yīng)力分布更復(fù)雜，厚度偏差可能導(dǎo)致后續(xù)器件性能不穩(wěn)定；切割后表面粗糙度需達(dá)到納米級(jí)，對(duì)化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）工藝提出更高要求。

西湖儀器開(kāi)發(fā)的技術(shù)實(shí)現(xiàn)了碳化硅晶錠減薄、激光加工、襯底剝離等過(guò)程的自動(dòng)化，解決了12英寸及以上超大尺寸碳化硅襯底切片難題。

在襯底材料上，12英寸碳化硅襯底已經(jīng)進(jìn)入良率改善的階段，而未來(lái)隨著碳化硅市場(chǎng)降本需求的進(jìn)一步升級(jí)，或許在五到六年內(nèi)，12英寸碳化硅也將實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)。