電子發(fā)燒友網報道（文/梁浩斌）近日，由西湖大學孵化的西湖儀器成功實現12英寸碳化硅襯底激光剝離自動化解決方案，大幅降低損耗，提升加工速度，推進了碳化硅行業(yè)的降本增效。

碳化硅產業(yè)當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)界已經具備大量產能，8英寸的碳化硅晶圓產線也開始逐漸落地，一些頭部的襯底廠商已經開始批量出貨。

而在去年11月，天岳先進一鳴驚人，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，能夠進一步擴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量。在同等生產條件下，顯著提升產量，降低單位成本，進一步提升經濟效益，為碳化硅材料的更大規(guī)模應用提供可能。

從產量提升的角度，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，12英寸晶圓能夠產出的32mm2面積裸片數量，是8英寸的兩倍以上。由于邊緣弧度更大，在產出小面積裸片時，12英寸的晶圓利用率還會進一步提高。

晶圓尺寸變大，意味著原本的產線上，很多設備不能共通，因此在晶圓尺寸切換的過程中，往往需要多年時間。由于半導體制造流程冗長，從襯底材料成功制造樣品，到真正的量產，需要與中下游產業(yè)鏈進行配合，畢竟單有材料沒有制造設備也無法生產出芯片。

比如8英寸碳化硅襯底早在2016年就有國際廠商推出樣品，但實際量產是到2022年的Wolfspeed才真正開始。

而隨著天岳先進等企業(yè)陸續(xù)展出12英寸的碳化硅襯底樣品，相關設備廠商也開始推出面向12英寸的產品。

文章開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程中，由于碳化硅本身硬度極高，莫氏硬度高達9.2僅次于金剛石，屬于高硬脆性材料，切割過程中易產生裂片、微裂紋等問題。

傳統上，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200-300μm）等問題。目前主流采用的金剛石線切割雖然改進了效率，但仍需面對線徑控制、TTV（總厚度偏差）等精度問題。

激光剝離技術是最新的切割技術，與傳統切割技術相比，激光剝離過程無材料損耗，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、改質層均勻性等技術瓶頸，尤其是在12英寸的碳化硅晶錠上。

大尺寸會帶來新的工藝控制難題，12英寸襯底尺寸增大后，切割過程中熱應力分布更復雜，厚度偏差可能導致后續(xù)器件性能不穩(wěn)定；切割后表面粗糙度需達到納米級，對化學機械拋光（CMP）工藝提出更高要求。

西湖儀器開發(fā)的技術實現了碳化硅晶錠減薄、激光加工、襯底剝離等過程的自動化，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進入良率改善的階段，而未來隨著碳化硅市場降本需求的進一步升級，或許在五到六年內，12英寸碳化硅也將實現量產。