SiC新技术：成本降70%，工时降低90%

衬底是碳化硅半导体产业的瓶颈环节，除了长晶慢（7天）、晶体厚度低（30mm左右）、直径小（≤8吋）、成本高等问题外，碳化硅晶体加工也存在2大挑战：材料损耗、耗时。

碳化硅晶体加工包括：晶锭滚圆、切割、研磨、抛光等，由于碳化硅太硬，晶体加工各个环节都存在挑战。以晶锭滚圆为例，通常需要包含以下步骤：

- 用X射线确定晶向

- 外径研磨

- 去除籽晶面

- 去除圆顶面

据美国设备企业Hardinge全球销售总监Jeff Gum介绍，晶锭滚圆这个步骤需要多台设备，整体加工过程通常需要24-36个小时。

为此，亟需通过创新的设备来解决碳化硅晶锭加工设备投资、加工时间和成本问题。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锭加工设备BoulePro-200AX，通过新增的单步双面补偿（SSDC）功能，简化了碳化硅晶锭滚圆等加工制造工艺。

目前，Hardinge公司正在进行扩展计划，以应对产量的增加。2023年他们将进行设备演示，年底前机器将在客户端投入使用。

据Hardinge介绍，他们在2022年12月推出的BoulePro设备，使用自动化的单一设置解决方案，可以将现有的碳化硅晶锭加工工艺缩短到2-3小时。该公司估计，如果考虑到劳动力、设备占地面积、废品、产能效率和消耗品，其设备可将碳化硅晶锭加工的总成本减少近70%。

该设备有多个优势：

首先，由于内置X射线衍射（XRD）机，该公司新的BoulePro-200AX设备具有精确的准确性，由于各种参数控制得非常严格，该机器的晶向角度校正比目前的手工设备要精确100倍，因此可以满足并超越SiC客户的期望和要求。

其次，在一个典型的生产设施中，需要几台支持不同工艺步骤的设备进行SiC晶锭滚圆，然后再将其切成晶圆。这些设备不仅占用了工厂内的大量空间，而且这些工艺是手工操作，劳动密集型。Hardinge的BoulePro-200AX具有集成的XRD工具和5轴能力，使其能够在一台全自动化的机器上操作、X射线、研磨和/或切断零件，达到客户所需的规格，可将设备占地面积可以大大减少，大大加快SiC晶锭的生产效率。

再次，该机器能够处理目前所有相关尺寸的碳化硅晶锭，包括100毫米、150毫米和200毫米材料。

据该公司测算，采用BoulePro-200AX具备以下优势：

● 一台机床就能在完全自动化的过程中完成所有必要的步骤，只需两到三个小时

● 先进的自动化程度提高了工艺的可重复性

● 劳动力成本减少85%

● 设备占地面积减少80%

● 与现有标准相比，总成本（资本支出、运营支出、耗材）减少近70%

来源：行家说三代半