我国大尺寸碳化硅加工装备取得重大突破 首台套12英寸减薄设备实现自主化交付

(问题)新能源汽车、电力电子、光伏储能、轨道交通及数据中心等领域对高效率、耐高压器件的需求持续增长,碳化硅作为第三代半导体的关键材料,正从"能用"向"用得好、用得省"转变。业界普遍认为,大尺寸衬底是降低成本、提升良率和产能的重要途径,但从6英寸、8英寸向12英寸升级的过程中,加工装备能力成为主要瓶颈:晶锭与衬底尺寸更大、价值更高,对搬运稳定性、减薄精度、面内一致性及产线自动化水平要求更高,厚度偏差或应力控制不当将直接影响后续外延、生长及器件制程的良率与可靠性。(原因)大尺寸碳化硅加工涉及多学科集成:材料硬脆特性增加了加工难度,晶锭与晶圆减薄既要保证效率又要控制损伤;同时,12英寸工件重量与尺寸增加,使夹持、吸附、定位、搬运环节更容易出现微小形变或振动,进而加大厚度不均、翘曲与微裂纹风险。装备端需要关键轴系、运动控制、工艺参数闭环、洁净兼容与自动化联机各上实现系统性突破,任何单点短板都可能影响整线节拍与稳定运行。(影响)记者2月4日从中电科电子装备集团有限公司获悉,近日,由其下属北京中电科公司自主研制的国内首台套12英寸碳化硅晶锭减薄设备、衬底减薄设备完成发货并交付行业龙头企业。这标志着我国大尺寸碳化硅加工关键装备上实现新突破,为12英寸衬底产能提升提供了更可控的装备支撑。业内人士指出,大尺寸加工装备的国产化不仅关乎设备性能,更关系到供应链响应速度、备件保障与工艺迭代效率,将直接影响企业扩产节奏与成本管理。(对策)据介绍,两款设备分别针对晶锭减薄与衬底减薄的核心难点进行设计。晶锭减薄设备采用自动化抓取与吸附双模式搬送方案,提升大尺寸晶锭传输的稳定性与效率,缩短加工周期、增强量产能力。衬底减薄设备集成自主研发的超精密空气主轴与气浮承片台等部件,强化运动精度与承载稳定性,将晶圆片内厚度偏差稳定控制在1微米以内,解决面内均匀性控制难题。两款设备均为全自动配置,满足大尺寸产线对少人化、无人化与智能化运行的要求。在工艺协同上,设备可与企业自研的激光剥离装备联动,通过减薄与剥离的配合降低材料损耗,对应的数据显示材料损耗可下降30%以上,提升一致性的同时深入强化成本控制与规模化制造能力。(前景)从产业发展看,碳化硅正处于需求上行、技术迭代加快、产能竞争加剧的关键期。未来一段时间,大尺寸衬底的量产良率、设备稼动率与综合成本将成为企业竞争的关键。此次12英寸晶锭与衬底减薄装备实现交付应用,有望推动更多工艺参数与生产数据在实际产线中验证迭代,促进装备从"可用"向"好用、耐用、易维护"升级。电科装备上表示,下一步将持续攻关大尺寸碳化硅加工装备的系列化研发与规模化应用,推动关键装备在更多产线落地,助力我国第三代半导体产业链向高端环节发展。

国产半导体装备的每一次突破都源于自主创新的积累。大尺寸碳化硅加工设备的成功交付,不仅是技术上的跨越,更是我国半导体产业链自主可控进程中的重要进展。面向未来,只有持续攻关关键核心技术,完善产业生态体系,才能在全球半导体产业竞争中赢得主动,为经济高质量发展提供有力支撑。