01

襯底

碳化硅襯底是第三代半導(dǎo)體材料中氮化鎵、碳化硅應(yīng)用的基石。

碳化硅襯底以碳化硅粉末為主要原材料，經(jīng)過(guò)晶體生長(zhǎng)、晶錠加工、切割、研磨、拋光、清洗等制造過(guò)程后形成的單片材料。

按照電學(xué)性能的不同，碳化硅襯底可分為兩類：一類是具有高電阻率（電阻率≥10^5Ω·cm）的半絕緣型碳化硅襯底，另一類是低電阻率（電阻率區(qū)間為15~30mΩ·cm）的導(dǎo)電型碳化硅襯底。

02

外延

在碳化硅襯底上，主要使用化學(xué)氣相沉積法（CVD法）在襯底表面生成所需的薄膜材料，即形成外延片，進(jìn)一步制成器件。

其中，在導(dǎo)電型碳化硅襯底上生長(zhǎng)碳化硅外延層制得碳化硅同質(zhì)外延片，可進(jìn)一步制成肖特基二極管、MosFET、IGBT等碳化硅功率器件，這些器件應(yīng)用于新能源汽車的充電系統(tǒng)、光伏發(fā)電的逆變器、軌道交通的牽引系統(tǒng)、數(shù)據(jù)中心的電源管理、智能電網(wǎng)和航空航天等下游領(lǐng)域。

在半絕緣型碳化硅襯底上生長(zhǎng)的GaN異質(zhì)外延層制得碳化硅基氮化鎵（GaN-on-碳化硅）外延片，可制成HEMT等微波射頻器件。這些器件主要應(yīng)用于5G通信的基站和終端設(shè)備、車載通信的智能互聯(lián)系統(tǒng)、國(guó)防應(yīng)用的雷達(dá)和電子對(duì)抗設(shè)備、數(shù)據(jù)傳輸?shù)母咚?a href="http://www.www27dydycom.cn/tongxin/" target="_blank">通信網(wǎng)絡(luò)以及航空航天的飛行器電子系統(tǒng)等領(lǐng)域。

相比襯底，外延材料厚度、摻雜濃度均勻性好、片間一致性優(yōu)、缺陷率低，有效提高了下游產(chǎn)品的一致性和良率。

目前的外延生產(chǎn)工藝，一般在碳化硅拋光片上生產(chǎn)外延層。依據(jù)不同器件的設(shè)計(jì)，所需的外延參數(shù)也不同。一般而言，外延的厚度越大，器件能夠承受的電壓也就越高。針對(duì)600V~6500V的應(yīng)用，碳化硅外延層的厚度一般在1~40μm。目前國(guó)產(chǎn)6英寸碳化硅外延產(chǎn)已經(jīng)實(shí)現(xiàn)商用化，8英寸量產(chǎn)產(chǎn)品正在推進(jìn)中。

03

切割要點(diǎn)

碳化硅是強(qiáng)共價(jià)鍵化合物（約88%共價(jià)性），具有類似金剛石的密排四面體結(jié)構(gòu)，其莫氏硬度高達(dá) 9.2-9.5（僅次于金剛石10），在所有半導(dǎo)體材料中最高。

摻雜會(huì)引起局部晶格應(yīng)變或缺陷，重?fù)诫s可能會(huì)導(dǎo)致位錯(cuò)密度升高或微區(qū)應(yīng)力集中，使材料在機(jī)械應(yīng)力下更易產(chǎn)生裂紋。

同時(shí)，導(dǎo)電型碳化硅，在切割時(shí)劃片刀摩擦可能產(chǎn)生局部放電（微小電火花），加劇磨粒磨損或引起熱沖擊裂紋。而半絕緣碳化硅因?yàn)闊o(wú)放電效應(yīng)，切割過(guò)程中不會(huì)有這方面的擔(dān)憂。

切割碳化硅晶圓的核心挑戰(zhàn)始終是其超高硬度和脆性，選擇切割工藝時(shí)，除了重點(diǎn)關(guān)注碳化硅晶圓的厚度、晶體質(zhì)量和減薄后的表面狀態(tài)外，還可以關(guān)注不同導(dǎo)電類型襯底的細(xì)微差別。

詳細(xì)切割方案請(qǐng)咨詢西斯特硬刀應(yīng)用團(tuán)隊(duì)。

西斯特科技

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