SiC新技術(shù)：成本降70%，工時(shí)降低90%

襯底是碳化硅半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的瓶頸環(huán)節(jié)，除了長(zhǎng)晶慢（7天）、晶體厚度低（30mm左右）、直徑小（≤8吋）、成本高等問(wèn)題外，碳化硅晶體加工也存在2大挑戰(zhàn)：材料損耗、耗時(shí)。

碳化硅晶體加工包括：晶錠滾圓、切割、研磨、拋光等，由于碳化硅太硬，晶體加工各個(gè)環(huán)節(jié)都存在挑戰(zhàn)。以晶錠滾圓為例，通常需要包含以下步驟：

- 用X射線(xiàn)確定晶向

- 外徑研磨

- 去除籽晶面

- 去除圓頂面

據(jù)美國(guó)設(shè)備企業(yè)Hardinge全球銷(xiāo)售總監(jiān)Jeff Gum介紹，晶錠滾圓這個(gè)步驟需要多臺(tái)設(shè)備，整體加工過(guò)程通常需要24-36個(gè)小時(shí)。

為此，亟需通過(guò)創(chuàng)新的設(shè)備來(lái)解決碳化硅晶錠加工設(shè)備投資、加工時(shí)間和成本問(wèn)題。GTAT前CEO Greg Knight的新公司Hardinge提供了新的思路。

近日，Hardinge展示了新的碳化硅晶錠加工設(shè)備BoulePro-200AX，通過(guò)新增的單步雙面補(bǔ)償（SSDC）功能，簡(jiǎn)化了碳化硅晶錠滾圓等加工制造工藝。

目前，Hardinge公司正在進(jìn)行擴(kuò)展計(jì)劃，以應(yīng)對(duì)產(chǎn)量的增加。2023年他們將進(jìn)行設(shè)備演示，年底前機(jī)器將在客戶(hù)端投入使用。

據(jù)Hardinge介紹，他們?cè)?022年12月推出的BoulePro設(shè)備，使用自動(dòng)化的單一設(shè)置解決方案，可以將現(xiàn)有的碳化硅晶錠加工工藝縮短到2-3小時(shí)。該公司估計(jì)，如果考慮到勞動(dòng)力、設(shè)備占地面積、廢品、產(chǎn)能效率和消耗品，其設(shè)備可將碳化硅晶錠加工的總成本減少近70%。

該設(shè)備有多個(gè)優(yōu)勢(shì)：

首先，由于內(nèi)置X射線(xiàn)衍射（XRD）機(jī)，該公司新的BoulePro-200AX設(shè)備具有精確的準(zhǔn)確性，由于各種參數(shù)控制得非常嚴(yán)格，該機(jī)器的晶向角度校正比目前的手工設(shè)備要精確100倍，因此可以滿(mǎn)足并超越SiC客戶(hù)的期望和要求。

其次，在一個(gè)典型的生產(chǎn)設(shè)施中，需要幾臺(tái)支持不同工藝步驟的設(shè)備進(jìn)行SiC晶錠滾圓，然后再將其切成晶圓。這些設(shè)備不僅占用了工廠內(nèi)的大量空間，而且這些工藝是手工操作，勞動(dòng)密集型。Hardinge的BoulePro-200AX具有集成的XRD工具和5軸能力，使其能夠在一臺(tái)全自動(dòng)化的機(jī)器上操作、X射線(xiàn)、研磨和/或切斷零件，達(dá)到客戶(hù)所需的規(guī)格，可將設(shè)備占地面積可以大大減少，大大加快SiC晶錠的生產(chǎn)效率。

再次，該機(jī)器能夠處理目前所有相關(guān)尺寸的碳化硅晶錠，包括100毫米、150毫米和200毫米材料。

據(jù)該公司測(cè)算，采用BoulePro-200AX具備以下優(yōu)勢(shì)：

● 一臺(tái)機(jī)床就能在完全自動(dòng)化的過(guò)程中完成所有必要的步驟，只需兩到三個(gè)小時(shí)

● 先進(jìn)的自動(dòng)化程度提高了工藝的可重復(fù)性

● 勞動(dòng)力成本減少85%

● 設(shè)備占地面積減少80%

● 與現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)相比，總成本（資本支出、運(yùn)營(yíng)支出、耗材）減少近70%