碳化硅半导体 — 材料、挑战与解决方案
碳化硅半导体
半导体是电子设备的支柱，在控制和小型化之间实现了完美的平衡。半导体通常由硅和锗等纯元素或砷化镓等化合物制成，是实现当今许多设备所需的复杂电子功能的基石。半导体的市场需求发生了变化，这对制造商利用创新材料提高生产率提出了新的挑战。
消费电子、汽车和人工智能等各行各业对半导体的需求不断增长，导致制造能力捉襟见肘。半导体制造商经历了快速的技术进步和供应链中断，这促使企业投资新的制造工厂，并迫使他们寻找新的方法来更快、更高效地开发半导体芯片。
碳化硅（SiC）受到了半导体制造商的极大关注，可以帮助他们克服加工半导体时的效率难题。碳化硅是一种宽禁带半导体材料，与硅相比能够在更高的温度和电压下工作，因此特别适用于大功率和高温应用。由于其具有较高的热导率，碳化硅半导体在电力电子、电动汽车和可再生能源系统等行业的应用日益广泛。
碳化硅的优点
碳化硅器件市场预计到 2030 年将达到 140 亿美元，年复合增长率约为 26%。主要受电动汽车、太阳能和风能以及智能电网电源开关高速增长的推动，对碳化硅的需求正在急剧上升。尽管目前市场上仍主要使用硅，但对于半导体制造商来说，碳化硅与硅相比具有多项优势，包括：
- 更高的效率--与硅相比，碳化硅具有更宽的带隙，使其能够在更高的温度和电压下工作，从而为制造商带来更高的效率和更低的功率损耗。
- 更高的功率密度 - 碳化硅半导体的功率密度比硅更高，能在更小的封装内保持更高的功率。
- 更高的工作频率--碳化硅的热导率比硅更高，能够承受极高的温度，因此适用于航空航天和汽车应用。
- 更长的使用寿命--由于碳化硅半导体具有诸多特性，例如出色的热导率、宽禁带、高电子迁移率和高功率密度，因此寿命比硅更长。通过改用碳化硅，制造商的产品随着时间的推移需要更少的维护和更换。
加工碳化硅
由于碳化硅独特的材料特性，为半导体制造商加工碳化硅材料带来一定的挑战性。碳化硅的硬度和脆性极高，是半导体的理想材料，但很多材料都难以对其进行加工。在使用不适当的材料进行加工时，如果用力过猛，可能会导致碳化硅出现裂纹、缺陷和崩裂，从而无法用于制造精密的半导体元件。
碳化硅晶圆制造商需要用最好的材料来最大限度地提高产量和生产率，因此合成金刚石是加工碳化硅的理想材料。
金刚石被誉为市场上最坚硬的材料，是加工碳化硅最有效的选择之一。金刚石砂粒具有合适的尺寸、强度和切削刃，有助于对精密的碳化硅晶片进行精确加工。金刚石具有较低的脆性和优异的导热性，可大大降低产生裂纹或断裂的风险，这对散去加工过程中产生的热量至关重要，从而避免因过高的温度导致碳化硅材料变硬。
服务于碳化硅半导体行业的海博锐解决方案
海博锐材料科技诞生于通用电气、Diamond Innovations公司和山特维克硬质材料公司。研发是我们的根基，与客户合作创造创新技术是我们持续发展的源泉。海博锐拥有七十多年开发硬质和超硬材料的丰富经验，提供全系列的合成金刚石，特别适用于加工半导体行业的碳化硅晶片。海博锐的金刚石包含亚微米级尺寸、微米级尺寸和目数尺寸，可为精密加工应用提供多种优势，包括：
- 提高碳化硅性能和产量 — 海博锐提供独特的亚微米和微米级金刚石选项，与单晶或多晶微米级金刚石相比，具有更多的精细切割点。由于切割点更多，海博锐独特的金刚石解决方案有助于提高材料去除率，同时降低碳化硅晶片的表面粗糙度。
- 无与伦比的耐用性和控制性 — 海博锐的微米级金刚石不易粉碎，在整个碳化硅加工过程中都能很好地保持其尺寸和有效性，提供极其耐用且一致的刃口。
- 出色的刃口质量 — 海博锐的亚微米级和微米级解决方案的特点是具有锋利的刃口，可最大限度地减少工具磨损。出色的刃口质量提高了生产灵活性，延长了工具寿命，提高了控制和精度，使海博锐的解决方案成为研磨和抛光应用的首选。
- 优异的晶片表面质量 — 海博锐提供独特的微米级金刚石，能够检测到过大的颗粒。这些颗粒可能会导致晶片出现崩裂、刮伤和瑕疵，从而有可能导致完全报废。
碳化硅半导体产品
海博锐为半导体行业提供多种金刚石产品。
海博锐金刚石研磨液
海博锐金刚石研磨液是一种已获专利的独特微米级金刚石浆料和悬浮液，旨在提高碳化硅晶片加工等精密应用中的研磨和抛光性能。其所含的金刚石具有经过改良的表面，带有多个精细微切点，可大幅降低工件的表面粗糙度，有助于提供更快、更高效、更高产的外延准备好的碳化硅晶圆生产工艺。
金刚石微粉
超级磨料金刚石粉末为线锯、蓝宝石、玻璃和陶瓷应用的抛光和研磨提供了前所未有的材料一致性、切削性能和表面质量。海博锐提供从亚微米到 50 微米的金刚石微粉，有金属结合剂和树脂结合剂可供选择，以及获得专利的蚀刻金刚石表面。海博锐的金刚石微粉用于研磨工具，可产生比其他磨料更精细、更光滑的表面，使其成为精密砂轮和抛光垫的理想选择。
了解更多有关海博锐用于加工半导体的合成金刚石解决方案的信息，了解它如何通过减少高达 50% 的CMP 抛光量来提高碳化硅晶圆的产量的。
