碳化硅晶片质量管理体系咨询方案（一）

一、碳化硅 SiC 为第三代半导体材料

1.1、半导体材料市场广阔

半导体行业市场规模较大，产业链较长，技术门槛较高且应用广泛，是现代电子信息产业的基础。

全球半导体产业规模呈现不断上升趋势，半导体材料是半导体产业链上游的主要组成部分。近年来全球导体产业规模呈现不断上升趋势，2014 至 2020年全球半导体销售额年复合增长率为 4.6%。中国半导体产业同样呈现规模持续扩大，在政策大力支持与下游应用快速繁荣等因素的推动下，2014 至 2020 年中国半导体销售 额年复合增长率达 8.7%，占全球半导体销售额比例由 2014 年的 27%上升至 2020 年的 34%，是当前全球最大的半导体消费市场。半导体材料在集成电路和分立器件等半导产品生产制造过程中起关键作用。常见的半导体 制造材料包括硅（Si）、锗（Ge）等元素半导体及砷化镓（GaAs）、碳化硅（SiC）、氮化镓（GaN）等化合物半导体材料，其中以碳化硅、氮化镓等化合物为材料的半导属于第三代化合物半导体材料。

1.2、第三代半导体制造材料碳化硅性能优势突出

目前全球95%以上的半导体元件，都是以第一代半导体材料硅作为基础功能材料，不过随着电动车、5G等新应用兴起，硅基半导体受限硅材料的物理性质，在性能上有不易突破的瓶颈，因此以氮化镓（GaN）、碳化硅（SiC）为代表的第三代半导体材料开始受到重视。

在第三代半导体材料中，SiC具有禁带宽度大、击穿电场高、饱和电子漂移速度高、热导率大等特点，可应用于1200伏特以上的高压环境，因此在严苛环境中有着明显优势。

同时，SiC晶体因其与外延层材料GaN具有高匹配的晶格常数和热膨胀系数及良好的热导率，是GaN基器件的理想衬底材料，如LED和LD（半导体机关器，laser diode）。因此，SiC晶体材料已经成为半导体照明技术领域不可缺少的衬底材料。

其中，SiC衬底加工技术是器件制作的重要基础，其表面加工的质量和精度的优劣，直接影响外延薄膜的质量及其器件的性能，因此在其应用中均要求晶片表面超光滑、无缺陷、无损伤，表面粗糙度值达纳米级以下。

然而，由于SiC晶体具有高硬、高脆、耐磨性好、化学性质极其稳定的特点，这使得SiC晶片的加工变得非常困难。

SiC单晶片的超精密加工工艺，按照其加工顺序，主要经历以下几个过程：定向切割、研磨（粗研磨、精研磨）、抛光（机械抛光）和超精密抛光（化学机械抛光）。

01 切割

切割是将SiC晶棒沿着一定的方向切割成晶体薄片的过程。将SiC晶棒切割成翘曲度小、厚度均匀、低切损的晶片，对于后续的研磨和抛光至关重要。与传统的内圆、外圆切割相比，多线切割具有大切削速度、高加工精度、高效率和较长的寿命等优点，已广泛应用于晶片的高效切割。

多线切割工艺原理：多线切割工艺就是将晶锭按照一定的晶向，将晶锭切割成表面平整、厚度均匀一的切割片，以便于后面的研磨加工。

其基本原理是优质钢线在晶锭表面高速来回运动，附着在钢丝上的切割液中的金刚石颗粒对晶锭产生剧烈摩擦，使得材料碎裂并从母体表面脱落，达到切割的效果。

华菱咨询成立于2001年，是长三角，珠三角、京津冀和西南地区具有影响力的咨询机构。专注于标准体系咨询、产品认证咨询、企业管理项目咨询以及相关教育训练的顾问公司。公司已在北京、上海、深圳、杭州、、江西、西安设立了分支机构。经过20多年的发展，现已成为江苏省咨询协会理事单位、苏州工商联咨询协会理事单位、北京企业管理咨询协会会员单位、上海认证协会会员单位、上海咨询协会会员单位、广东省咨询协会会员单位；同时也被评为江苏省和广东省优秀管理咨询机构。