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近年来，8英寸SiC技术突破明显加快，据“行家说三代半”调研发现，全球已有29家企业实现了8英寸SiC单晶生长的研发突破，其中包括19家中国企业。
但是，有一些SiC企业向我们透露，目前生长8英寸SiC单晶的技术已经逐渐成熟，但在磨抛等后道工序还存在技术难点，目前业内8英寸SiC衬底磨抛良率仅为40-50%。
8英寸SiC衬底磨抛环节会面临哪些难题？磨抛时间和成本将会增加多少？值得注意的是，3M公司近期推出了针对8英寸SiC衬底的磨抛方案，据称能进一步提高良率水平。那么，3M公司的磨抛方案如何实现降本增效？以下，我们将一一解读。
剖析8英寸SiC磨抛难点：
用时增加50%、成本增加500元……
某头部衬底厂商在接受调研时透露，过去一年SiC在电动车主驱上的渗透非常迅猛，从而导致市场对8英寸SiC衬底的需求更为迫切，6英寸&8英寸转换的时机也大大提前，海外客户的意向几乎都集中在8英寸SiC衬底方面。
3M公司也表示，中国主要的SiC衬底制造企业，近年来都在加大力度研发和投资8英寸SiC赛道，逐渐追赶上欧美龙头大厂。然而，大部分企业还存在良率过低的问题，主要表现在碎片率较高，面型度较差和存在表面划伤，另外磨抛等关键制程还存在耗材成本和设备投资较高、生产效率较低等问题，综合来看，业内8英寸SiC衬底磨抛良率也仅为40-50%。
据此来看，磨抛工艺或将成为国内8英寸SiC企业规模量产的“拦路虎”。对此，不少业内厂商表示，目前来看，磨抛工艺并不能直接从6英寸过渡到8英寸，一方面是出于产出效率和良率的考量，另一方面是磨抛用时和成本也随之增加。
经过调研，“行家说三代半”发现，国内针对6英寸SiC衬底的磨抛工艺较为成熟，主要有双抛和减薄两种路线，主流SiC衬底供应商大多采用双抛工艺，既是因为沿袭4英寸SiC衬底的工艺习惯，也是因为减薄工艺的成本和稳定性更难控制。
然而，对于8英寸SiC衬底，国内厂商尚未确定哪种工艺路线更加合适，主要因为：
整体尺寸增加，磨抛环节更容易受到应力影响，良率不易控制，磨抛机台需要扩径以保证产能；
厚度越来越薄，向6英寸看齐，磨抛要求提高；有业内人士透露，采用相同工艺对350μm厚度衬底片进行加工后，与500μm厚度衬底片相比WARP（全局几何畸变程度）较大，会影响后续的外延生长环节；
如采用激光剥离技术，衬底片切割时损伤层容易加深且不稳定，一般在50μm左右，磨抛负担较大，如采用减薄砂轮，损耗比例为1:1；
如采用双抛工艺，仍需要4台设备，工序多且综合成本较高，采用减薄工艺的话，虽然能减少工序，但减薄砂轮价格较高，损耗较快，且减薄过程中衬底片处于真空条件下，不利于BOW（整体弯曲程度）、WARP的修复。
除此之外，8英寸SiC衬底的磨抛用时、成本也将大幅提高：
以双抛工艺为例，6英寸SiC衬底磨抛用时一般为7小时左右，8英寸SiC衬底预计用时将增加50%左右；
相比6英寸SiC衬底，预计8英寸SiC衬底磨抛成本将增加500、600元左右，其中抛光液用量将增加50%-100%。
作为磨抛方案专业供应商，3M公司认为，要解决8英寸SiC衬底的磨抛难题，除了要更新工艺设备外，关键还在于选择合适的磨抛耗材，以帮助解决大尺寸衬底加工的面型度、厚度均匀性、去除效率、表面划伤等问题，同时还能适当减少磨抛用时和成本。
3M推出8英寸磨抛方案
最快可节省4.5小时
近日，3M公司针对8英寸SiC衬底磨抛工艺，推出了金字塔系列磨抛材料，具有去除效率高、稳定性强、寿命长等优点，采用该系列材料磨抛后的8英寸SiC衬底片在RA（表面平均粗糙度）、TTV（厚度最大差值）、BOW、WARP等关键参数方面表现优异，对比传统磨抛方案可节省1小时至4.5小时。
目前，3M公司的磨抛方案已广泛应用于中国SiC头部衬底企业，并跟国内主要的设备制造商建立紧密合作；这次推出8英寸SiC衬底磨抛方案，志在为更多发展8英寸的SiC企业提供有益助力，在磨抛环节上减少成本，增加效率。
实现这一目标的底气在于，3M公司针对8英寸SiC衬底的粗磨、精磨和抛光环节，在磨抛材料上分别进行专项升级，对比传统磨抛耗材，进一步保证了8英寸SiC衬底在磨抛过程中的良率和效率：
粗磨环节——速率1.5μm/分钟以上, 晶圆粗糙度18nm以下
过去，SiC衬底粗磨一般采用铸铁盘+单晶金刚石研磨液进行双面研磨，去除速率仅为0.8-1.2μm/分钟，去除时间约要40 分钟，且衬底表面加工后粗糙度较大，一般在50nm左右，后续精磨和抛光用时和成本也随之提高。
而8英寸的粗磨难度和要求无疑更大，为此，3M公司开发了金字塔研磨垫和团聚金刚石磨料：金字塔研磨垫具有独特的外观设计，能大大降低8英寸晶圆的破片风险，同时具有增强的硬度，能确保研磨的高速率和稳定性；团聚金刚石研磨浆料，针对配方的浓度、研磨团聚技术进行升级，确保在晶圆尺寸增大的情况下，研磨速率和外观保持一致的水准。
目前，3M公司 8英寸SiC衬底的晶圆粗磨，能达到1.5μm/分钟以上的去除效率，晶圆粗糙度在18nm以下的目标，同时保持面型度BOW在15μm、WRAP在30μm左右、平整度在1μm左右的水平。
精磨环节——速率0.2μm/分钟以上，晶圆粗糙度1.5nm以下
3M公司介绍，相比较其它小尺寸的晶圆，8英寸的晶圆面积更大，所以精磨工序的加工的难度也更大。主要表现在晶圆表面划伤、面型差、崩边角等。
传统的SiC精磨采用聚氨酯垫+多晶金刚石研磨液，加工后的SiC衬底片RA<3nm，但可能存在划伤不良等问题，且其采用的是爆炸法工艺制备的多晶金刚石，不仅生产难度大，产量低，价格成本较高昂。
针对该问题，3M公司的8英寸SiC衬底精磨方案突破了传统多晶工艺制造难度大，容易造成产品划伤等的技术障碍，创新地使用金字塔微复制工艺，使研磨浆料在研磨过程中异常稳定，生产效率高；此外，配套使用的研磨垫产品硬度适中，既能减少研磨过程中的崩边风险，又能减少深划伤的出现。
目前3M公司 针对8英寸SiC衬底的精磨能达到0.2μm/分钟以上的去除效率，晶圆粗糙度在1.5nm以下的水平，同时面型度BOW在5μm、WRAP在10μm左右。
抛光环节——精抛后衬底表面Ra<2nm，Rv<28nm
据“行家说三代半”调研发现，常规CMP（化学机械抛光）的去除效率仅为每小时几微米，粗抛、精抛预计用时为6小时左右，此外，抛光材料约占SiC原材料成本的7%，抛光液成本占抛光环节成本比例较大，从而导致SiC衬底的CMP通常存在加工成本高和产量低的问题，在8英寸上，这一问题将更加突出。
对此，3M公司表示，目前提高CMP效率的一种有效思路是，在Pre-CMP环节提高SiC衬底的表面质量，以减少CMP消耗时间。目前，通过针对8英寸SiC衬底研磨浆料和研磨垫的工艺创新，他们已经在Pre-CMP环节稳定保证SiC衬底面型水平，同时做到降低损伤层和粗糙度，以降低CMP的工艺时间。
与此同时，3M公司还针对SiC 衬底CMP工艺研发了Trizact™ 研磨盘 T系列、钻石研磨盘 C系列。前者采用CVD钻石涂层技术和微复制技术，可帮助降低研磨盘磨损率多达 4 倍，在切削速率更高的同时使用寿命更长；后者具有钻石附着性能的烧结磨料工艺，相比于传统设计，在平坦度控制方面改善了40%，可进一步减少衬底片微观和宏观划伤缺陷。
经过实验发现，采用3M公司CMP方案精抛过后的8英寸SiC衬底RA<2nm，RV<28nm，参数水平较为稳定。
据介绍，此次针对8英寸SiC衬底推出磨抛创新方案，仅仅是3M公司解决SiC产业难题的其中一环。未来3M公司还将针对6、8英寸SiC衬底粗磨、精磨、CMP等工艺推出更加高效、节约、环保的新方案，为SiC产业发展提供更多助力。
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