襯底是碳化硅半導體產(chǎn)業(yè)的瓶頸環(huán)節，除了長(cháng)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：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)節都存在挑戰。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

據美國設備企業(yè)Hardinge全球銷(xiāo)售總監Jeff Gum介紹，晶錠滾圓這個(gè)步驟需要多臺設備，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 )新的設備來(lái)解決碳化硅晶錠加工設備投資、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備BoulePro-200AX，通過(guò)新增的單步雙面補償(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)行擴展計劃，以應對產(chǎn)量的增加。2023年他們將進(jìn)行設備演示，年底前機器將在客戶(hù)端投入使用。

據Hardinge介紹，他們在2022年12月推出的BoulePro設備，使用自動(dòng)化的單一設置解決方案，可以將現有的碳化硅晶錠加工工藝縮短到2-3小時(shí)。該公司估計，如果考慮到勞動(dòng)力、設備占地面積、廢品、產(chǎn)能效率和消耗品，其設備可將碳化硅晶錠加工的總成本減少近70%。

該設備有多個(gè)優(yōu)勢：

首先，由于內置X射線(xiàn)衍射(XRD)機，該公司新的BoulePro-200AX設備具有精確的準確性，由于各種參數控制得非常嚴格，該機器的晶向角度校正比目前的手工設備要精確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)設施中，需要幾臺支持不同工藝步驟的設備進(jìn)行SiC晶錠滾圓，然后再將其切成晶圓。這些設備不僅占用了工廠(chǎng)內的大量空間，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，使其能夠在一臺全自動(dòng)化的機器上操作、X射線(xiàn)、研磨和/或切斷零件，達到客戶(hù)所需的規格，可將設備占地面積大大減少，大大加快SiC晶錠的生產(chǎn)效率。

再次，該機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。

據該公司測算，采用BoulePro-200AX具備以下優(yōu)勢：

·一臺機床就能在完全自動(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性

·勞動(dòng)力成本減少85%

·設備占地面積減少80%

·與現有標準相比，總成本(資本支出、運營(yíng)支出、耗材)減少近70%。