電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/梁浩斌）在SiC行業(yè)逐步進(jìn)入8英寸時(shí)代后，業(yè)界并沒(méi)有停下腳步，開始投入到12英寸襯底的開發(fā)中。

去年11月，天岳先進(jìn)率先出手，發(fā)布了行業(yè)首款12英寸碳化硅襯底；一個(gè)月后，爍科晶體也宣布成功研制差距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；今年三月，天科合達(dá)、晶盛機(jī)電等也展出了其12英寸SiC襯底；最近，南砂晶圓公開展示了12英寸導(dǎo)電型SiC襯底，國(guó)內(nèi)12英寸SiC又添一名新玩家。

為什么要12英寸？

正如硅晶圓從6英寸到8英寸，再到如今的12英寸，SiC襯底尺寸從8英寸升級(jí)至12英寸也是行業(yè)的重要趨勢(shì)，核心目的只有一個(gè)，那就是提高器件生產(chǎn)效率以降低成本。

12英寸SiC襯底相比8英寸，能夠進(jìn)一步擴(kuò)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(chǎn)量。在同等生產(chǎn)條件下，顯著提升產(chǎn)量，降低單位成本，進(jìn)一步提升經(jīng)濟(jì)效益，為碳化硅材料的更大規(guī)模應(yīng)用提供可能。

更大的晶圓尺寸，意味著單片晶圓所能夠制造的芯片數(shù)量更多，晶圓邊緣的浪費(fèi)減少，單芯片成本降低。Wolfspeed的報(bào)告顯示，以32mm為例，8英寸晶圓上的裸片數(shù)量相比6英寸增加近90%，同時(shí)邊緣裸片數(shù)量占比從14%降低至7%，也就是說(shuō)8英寸晶圓利用率相比6英寸提升了7個(gè)百分點(diǎn)。

從產(chǎn)能提升的角度，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(shí)，12英寸晶圓能夠產(chǎn)出的32mm2面積裸片數(shù)量，是8英寸的兩倍以上。由于邊緣弧度更大，在產(chǎn)出小面積裸片時(shí)，12英寸的晶圓利用率還會(huì)進(jìn)一步提高。

盡管當(dāng)前SiC器件大量產(chǎn)線能仍停留在6英寸，并且成本經(jīng)過(guò)近幾年的上游材料產(chǎn)能擴(kuò)張，以及下游需求端增速開始逐步放緩，實(shí)際上SiC器件的價(jià)格已經(jīng)大幅下降。

那么更大尺寸的襯底是不是沒(méi)有意義了？也不是，升級(jí)12英寸對(duì)于SiC產(chǎn)業(yè)而言仍是有重要的戰(zhàn)略意義的。一方面，由于產(chǎn)能的大幅提升，可以顯著降低成本，同時(shí)產(chǎn)線的復(fù)雜度不會(huì)產(chǎn)生太大變化，對(duì)于企業(yè)運(yùn)營(yíng)來(lái)說(shuō)，有效降本能增加利潤(rùn)空間，且先發(fā)者會(huì)有更大的優(yōu)勢(shì)；其次，12英寸襯底對(duì)工藝要求更高，能夠推動(dòng)設(shè)備的升級(jí)，能夠一定程度提高器件性能和良率。

設(shè)備和工藝上的難點(diǎn)

最近，隨著上游的襯底廠商紛紛展出12英寸SiC襯底，給產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)了信號(hào)，中游的設(shè)備廠商也在加快相關(guān)12英寸SiC的產(chǎn)線設(shè)備研發(fā)，我們也注意到，今年以來(lái)已經(jīng)有不少?gòu)S商推出了針對(duì)12英寸SiC制造的設(shè)備。

比如，大尺寸會(huì)帶來(lái)新的工藝控制難題，12英寸襯底尺寸增大后，切割過(guò)程中熱應(yīng)力分布更復(fù)雜，厚度偏差可能導(dǎo)致后續(xù)器件性能不穩(wěn)定；切割后表面粗糙度需達(dá)到納米級(jí)，對(duì)化學(xué)機(jī)械拋光（CMP）工藝提出更高要求。
此前西湖大學(xué)孵化的西湖儀器成功實(shí)現(xiàn)12英寸碳化硅襯底激光剝離自動(dòng)化解決方案，實(shí)現(xiàn)了碳化硅晶錠減薄、激光加工、襯底剝離等過(guò)程的自動(dòng)化，解決了12英寸及以上超大尺寸碳化硅襯底切片難題，大幅降低損耗，提升加工速度，推進(jìn)了碳化硅行業(yè)的降本增效。

此外，天晶智能、大族半導(dǎo)體等都推出了針對(duì)12英寸SiC的多線切割機(jī)產(chǎn)品。

在長(zhǎng)晶方面，更大尺寸的SiC也面臨很多難題，比如熱場(chǎng)均勻性控制，在使用物理氣相傳輸法PVT生長(zhǎng)碳化硅時(shí)，12英寸晶圓需要更大的石墨坩堝和更高的溫度。溫度梯度不均會(huì)導(dǎo)致晶格缺陷（如微管、位錯(cuò)）增加，且熱應(yīng)力易引發(fā)晶體開裂。

又比如在晶體尺寸增大時(shí)，雜質(zhì)擴(kuò)散和界面不穩(wěn)定易導(dǎo)致缺陷密度上升，如何做好缺陷密度控制也需要設(shè)備的參數(shù)調(diào)整。

針對(duì)晶體生長(zhǎng)，目前國(guó)內(nèi)晶馳機(jī)電、山西天成、山東力冠都已經(jīng)宣布推出12英寸SiC長(zhǎng)晶爐設(shè)備。

小結(jié)：

作為降本的關(guān)鍵，目前產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)都開始積極投入12英寸SiC的開發(fā)中，但總體對(duì)于產(chǎn)業(yè)鏈而言還處于起步階段。目前8英寸的產(chǎn)線才剛剛開始進(jìn)入規(guī)模量產(chǎn)階段，晶圓制造側(cè)的8英寸產(chǎn)線目前市場(chǎng)上的保有量和產(chǎn)能還有很大的提升空間。從過(guò)去8英寸從首次亮相到真正量產(chǎn)用了7年多時(shí)間來(lái)看，相信碳化硅從8英寸切換到12英寸，中間還需要很長(zhǎng)一段時(shí)間。