什么是12英寸碳化硅衬底

12英寸碳化硅衬底技术新突破

在半导体制造中，碳化硅衬底的性能直接影响器件的表现。碳化硅作为第三代宽禁带半导体材料，具备耐高压、高温稳定性好、高频特性优异、导热率高等优势，12英寸碳化硅衬底（直径约300毫米）作为当前技术前沿，为新一代功率器件的开发提供了关键支撑。

12英寸碳化硅衬底的优势

成本下降
从6英寸向12英寸过渡，晶圆可用面积提升至近4倍，单位芯片制造成本显著降低。以新能源汽车碳化硅功率芯片为例，单颗成本预计下降30%–40%。此外，12英寸晶圆的边缘损耗率从6英寸的15%–20%降至8%–10%，进一步提升了生产效益。

效率提升

在光伏逆变器中，基于12英寸碳化硅衬底的器件可将转换效率提升至99%以上，提高发电效率。在储能系统中，充放电效率可提升3%–5%，增强系统可靠性与利用率。在智能电网建设中，碳化硅器件有助于实现高效电能转换与传输，推动能源网络升级。

设备小型化
12英寸碳化硅衬底所制造的功率器件可在更高频率与温度下工作，有助于减小电源模块等部件体积。例如，手机充电器体积可缩小30%–50%，同时提升设备性能与使用寿命。

12英寸碳化硅衬底的技术挑战

高温晶体生长控制
物理气相传输法是当前主流生产技术，需在超过2000°C的高温环境中进行。随着晶体尺寸增大，温度场均匀性控制难度加大，温度波动易导致微管、位错等缺陷。此外，气流场的精确调控也对晶体质量与均匀性至关重要。

晶体缺陷控制难度高
碳化硅晶体中的位错等缺陷会降低电子迁移率，增加能量损耗，影响器件性能与良率。在大尺寸晶体生长过程中，工艺参数波动更易诱发缺陷，控制与修复难度显著提升。

加工工艺要求严苛
碳化硅硬度高，切割、研磨、抛光等加工环节面临诸多挑战。激光切割精度高但成本较高，线切割效率偏低；研磨过程中材料去除率低、工具磨损快；抛光工艺需在保证纳米级平整度的同时避免表面损伤。