SiC晶圓
關注創建者：匿名 創建時間：2021-07-22
SiC晶圓的實例教程
SiC材料由于具有高硬度、耐熱性和耐高壓能力，可實現高效率和穩健的功率半導體，越來越廣泛被應用于太陽光電(PV)、工業電源和電動車(EV)的充電基礎設施。然而，SiC仍存在生產瓶頸尚未解決、原料晶柱質量不穩定導致良率問題以及SiC組件的成本過高等挑戰，使得SiC市場仍面臨巨大的產能缺口。
碳化硅(SiC)芯片經常出現在媒體報導中，這一事實充份預告著這種寬能隙(wide bandgap；WBG)半導體材料已經認證，可望成為打造更小、更輕且更高效的電力電子組件之顛覆性半導體技術。
圖1：因應基于SiC的功率半導體需求旺盛，包括意法半導體和英飛凌科技等芯片制造商正競爭收購晶圓。（數據源：Infineon Technologies）
意法半導體(STMicroelectronics；ST)宣布開始在其最近收購的瑞典Norrk?ping廠生產200mm SiC晶圓，以用于功率組件的原型設計。這是意法半導體目前在其于意大利卡塔尼亞(Catania)和新加坡宏茂橋(Ang Mo Kio)的兩條150mm晶圓產線生產大量STPOWER SiC產品之外的重大轉變。
2019年，意法半導體以近1.375億美元完成對瑞典SiC晶圓制造商Norstel AB的收購。雖然意法半導體持續其生產150mm裸晶和外延SiC晶圓，但這筆交易顯然針對的是200mm晶圓生產的研發。更先進、更具成本效益的200mm SiC量產，將有助于推動意法半導體為汽車和工業設計制造MOSFET和二極管。
盡管如此，為了加強SiC供應鏈，在此SiC功率組件成長時期，意法半導體也與Cree簽署晶圓供應協議。意法半導體將持續采用Cree的150mm SiC裸晶和外延晶圓，用于打造汽車和工業應用所需的功率組件。
展開 計劃搶先將 SiC 晶圓的產能從 2021 年的 30,000片提高到 2025 年的 600,000，以將其全球市場份額從 5% 擴大到 26%。
SK集團選擇碳化硅晶圓和功率半導體作為新的增長動力，多年來一直對其進行大量投資。SK Siltron 于 2019 年以 4.5 億美元從美國杜邦公司手中收購了 SiC 晶圓業務部門，從而進軍 SiC 晶圓業務。2021 年 1 月，SK Inc. 向韓國生產 SiC 功率半導體的公司 Yes Power Technics 投資 268 億韓元，收購該公司 33.6% 的股份。7 月，SK Siltron 的美國子公司 SK Siltron CSS 決定在密歇根州投資 3 億美元，以擴大 SiC 晶圓生產設施。當所有設施完成并準備投入使用時，SK Siltron 的生產能力將增加6倍。包括這筆 7000 億韓元的投資，SK 集團僅在 SiC 晶圓技術和生產方面就投資了至少 1.6 萬億韓元。
領先企業也在繼續進行大規模投資。排名第一的科銳自2019年起投資10億美元在美國紐約州建設45萬平方米的碳化硅晶圓廠。如果晶圓廠按計劃于2022年投產，科銳的碳化硅晶圓廠產能將比2017年增加30倍以上。
來源：摩爾芯聞
展開 CINNO Research產業資訊，SiC(碳化硅)材料專業廠商Arche啟動硅碳化(SiC)核心材料國產化。
1月26日，Arche在京畿道華城市安寧洞Arche公司總部舉行“開幕式（Opening Ceremony ）”活動，宣布SiC Epi晶圓開始量產。
出席此次活動的有國會議員楊向茲(半導體特委會主席)、高振委員長(總統直屬數字平臺委員會)、前國會議員金炳寬，成均館大學校長劉志凡，前三星顯示器副總裁邱惠勇等。
Arche公司成立于2014年，是一家專注于通過蒸鍍SiC Epi，為半導體設備廠商供應SiC材料的專業廠商。成果開發出電力半導體核心技術之一SiC Epitaxy（Epi）晶圓。去年成功引進了100億韓元（約5496萬人民幣）的投資，今年開始預計將正式產生銷售額。
基于SiC的電力半導體市場一般按照SiC晶圓→SiC Epi→芯片廠商→模組→需求企業的結構構成價值鏈。Arche生產從晶圓到芯片的中間過程SiC Epi晶片，并供應給芯片廠商。
Arche目前擁有德國芯片設備制造商愛思強（Aixtron）生產的G4蒸鍍設備。Arche方面進一步引進了新的G5蒸鍍設備(MOCVD)，預計3月份完成建設。在完成對相關設備的爬坡及良率穩定工作后，預計從今年第四季度開始正式量產產品。
展開 此外，高速拋光的 SiC 晶圓的 Ra 約為 0.5 nm，實現了與傳統鏡面研磨工藝相同的表面質量。(圖 3) 從這些結果可以看出固定磨粒平臺和高速拋光裝置組合的優越性。
此外，與使用漿料的拋光不同，由于僅使用水作為處理液，因此環境負荷小，并且通過控制供給的水量能夠在充分冷卻平臺的同時確保拋光效率的優點也得到了證明。
使用平臺的拋光主要通過平臺的處理壓力和轉數來控制處理速度，因此可以同時處理多個晶圓的批處理類型。圖4表示同時加工多個SiC晶圓時的平臺轉速與研磨速度的關系。確認了即使晶圓數量增加和處理面積增加也可以保持拋光效率。通過增加每批處理的晶圓數量可以顯著縮短每個晶圓的處理時間。此外，通過使用抑制磨損的高硬度磨石，與磨削相比，可以降低磨石的磨損成本，因此在大直徑SiC晶圓的量產過程中，可以同時實現高速和低成本。
該團隊表示，擬將本次研發的拋光技術引入先進電力電子研究中心的6英寸兼容SiC晶圓集成加工工藝，并應用于同一研究中心的功率器件開發，促進技術示范.
來源：內容來自半導體行業觀察（ID：icbank）來自日經
展開 此外，高速拋光的 SiC 晶圓的 Ra 約為 0.5 nm，實現了與傳統鏡面研磨工藝相同的表面質量。
(圖 3)
從這些結果可以看出固定磨粒平臺和高速拋光裝置組合的優越性。
此外，與使用漿料的拋光不同，由于僅使用水作為處理液，因此環境負荷小，并且通過控制供給的水量能夠在充分冷卻平臺的同時確保拋光效率的優點也得到了證明。
使用平臺的拋光主要通過平臺的處理壓力和轉數來控制處理速度，因此可以同時處理多個晶圓的批處理類型。圖4表示同時加工多個SiC晶圓時的平臺轉速與研磨速度的關系。確認了即使晶圓數量增加和處理面積增加也可以保持拋光效率。通過增加每批處理的晶圓數量可以顯著縮短每個晶圓的處理時間。此外，通過使用抑制磨損的高硬度磨石，與磨削相比，可以降低磨石的磨損成本，因此在大直徑SiC晶圓的量產過程中，可以同時實現高速和低成本。
該團隊表示，擬將本次研發的拋光技術引入先進電力電子研究中心的6英寸兼容SiC晶圓集成加工工藝，并應用于同一研究中心的功率器件開發，促進技術示范.
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SiC晶圓的最新內容
從成本上看，SiC晶圓價格已從 2023 年的 0.2 美元/A降至 0. 12 美元/A ，預計 2026 年接近硅基IGBT 2 倍價差。
? 智能溫控：油冷+扁線組合成為主流， 電機繞組熱點溫度降低 18℃；數字孿生算法實時監控溫度、振動、絕緣，預測性維護周期由 1 萬公里延長 至 4 萬公里。
電機行業已從“拼產能 ”進入“拼技術 ”階段。
CINNO Research產業資訊，日本半導體材料加工設備廠商高鳥株式會社（Takatori，以下簡稱為“高鳥”）近日推出了一款用于切割功率半導體方向碳化硅（SiC）晶圓的新型切割設備。該設備不僅支持切割當下主流的直徑為6吋（約15厘米）的晶圓，還可用于切割10吋晶圓（約25厘米），可顯著提升半導體芯片的生產效率。
SiC晶圓方面，盡管今年全球經濟和其他半導體材料市場普遍出現放緩，但SiC晶圓將持續強勁增長。據TECHCET發布了最新的碳化硅晶圓材料報告預計，SiC晶圓市場將在2023年進一步增長，達到107.2萬片晶圓，同比增長約22%。2022-2027年的整體復合年增長率估計約為17%。
ST通過基于溝槽技術生產具有新厚度和外延的SiC晶圓來重塑制造技術。安森美也將在下一代技術平臺M4從平面結構升級為溝槽結構。
不過雖說各家都在“挖溝”，但是方式略微有所不同。接下來讓我們細細看來。
此外，諸多新興領域的需求也有望擴大，如用于碳化硅（SiC）晶圓的激光切割機等。
針對日本廣島縣吳市政府售出“綜合體育中心”地塊的事宜，DISCO獲得了優先溝通權，并與吳市政府簽署了選址協議。如果談判順利，雙方將于今年之內簽署買賣合同。簽署合同后，DISCO將按計劃開始動工建廠。
新工廠占地面積為24萬平方米左右，是附近DISCO主力工廠一一桑畑工廠的兩倍左右。
市場調查公司Yole Development預測，基于SiC晶圓的電力半導體市場將從今年的1.1萬億韓元（約60.5億人民幣）增長到2030年的12.28萬億韓元（約675億人民幣）。相應地，SiC晶圓市場預計需求將繼續增長。
8吋SiC晶圓供應計劃采用SK Siltron和SOITEC。兩家企業都在進行投資，以期在2025年至2026年左右量產8吋SiC晶圓。
沈千萬常務表示，“SiC晶圓供應是相關業務的最大挑戰之一”，并稱“Wolfspeed、Ⅱ-Ⅵ等公司已經與IDM企業簽訂長期供應合同，正在與SK Slittron和SOITEC就晶圓供應展開討論”。
1）更大尺寸晶圓將成為主流，材料質量與器件性能不斷提升
生產成本成為推動大尺寸晶圓的主要推動力，較大的晶圓直徑能提升單晶利用率降低晶圓制造成本，且全球先進水平已經突破大尺寸晶圓生長技術，如wolfspeed即將實現8英寸SiC晶圓量產，而國內主流尺寸為4英寸，加速實現6英寸SiC襯底和外延材料的產業化轉移成為中國企業的必然選擇。
電子科技大學鄧小川教授在碳化硅功率器件特性與優勢以及可靠性研究兩大方面作了詳細報告，報告中指出目前國際上SiC功率器件面臨的技術難度正在逐步降低，隨著大尺寸SiC晶圓的發展，價格最終不會成為制約的瓶頸；在混合電動汽車、電動汽車以及智能電網等節能減排行業的大力牽引下，SiC功率器件正在逐步邁向普及化。
而在7月22日，基本半導體還與廣汽埃安簽訂了《戰略合作協議》和《長期采購合作協議》，意味著國產SiC MOSFET加速“上車”
天岳先進
襯底是SiC晶圓產能的關鍵制約點，未來取得SiC襯底資源將成為進入下一代電動車功率器件的入場門票。而天岳先進作為國內襯底產業的龍頭企業，廣汽自然是要“搶占”投資位的。
