工艺流程：初始原料 → 粉磨加工 → 高纯度硅粉 → 碳化硅粉末+籽晶 → 气相传输法（PVT）晶体生长 → 晶锭 → 切割 → 晶圆 → 研磨抛光 → 碳化硅衬底 → 外延生长 → 半导体器件。
碳化硅（Silicon Carbide，化学式 SiC）是由硅（Si）和碳（C）组成的宽禁带化合物半导体材料，硬度仅次于金刚石，具有高禁带宽度（耐高温）、高热导率（散热好）、高击穿电场强（耐高压）等特性，是第三代半导体材料的代表之一。
硅（Si）+ 碳（C）= 碳化硅（SiC）
碳化硅原料加工是关键环节，直接影响后续晶体生长、烧结性能和最终产品质量。气相传输法（PVT）生长碳化硅单晶：需100~200目（150~75μm）粉末，确保升华均匀。 高温烧结法生产碳化硅器件：需更细粉末（325~800目，45~18μm）。
高纯硅粉（纯度 99.9999%）与碳源（石油焦或石墨）在高温催化反下合成碳化硅粉末，此粉末是晶体生长的原料，其粒度、纯度直接影响晶体质量。
高纯度碳化硅粉末装入等静压石墨坩埚，顶部放置籽晶，在2000°C以上高温，加热升华。固态碳化硅粉末(SiC)升华成Si、Si₂C、SiC₂等气相物质，在惰性气体环境下与籽晶相遇。在籽晶表面结晶生长出单晶。最后利用温度梯度，控制晶体生长的热量传递。缓慢降温，得到圆柱形碳化硅晶锭。如果温度梯度不稳定，就可能导致晶体生长不均匀，出现各种缺陷。 而高纯石墨制品具有高温稳定性、导热性、化学惰性、低热膨胀系数等特性在晶体生长过程发挥着重要作用。
使用X射线衍射确定晶向，标记碳化硅晶锭的切割方位。切除碳化硅晶锭两端（存在多晶或高缺陷区域）。金刚石砂轮将碳化硅晶锭外圆磨削至标准直径。 在切割、研磨、酸洗过程中会产生酸性废水。氢氧化钙作为廉价碱剂，可用于中和酸性废水。处理后的废水可循环利用，用于非关键环节（如冲洗、冷却）。
用金刚石线锯或内圆切割机，沿着特定的晶向高速切割，将碳化硅晶锭切割成薄片，由于碳化硅的硬度仅次于金刚石，属于高硬脆性材料，因此切割过程耗时久，易高温导致裂片。 为此可使用晶圆切割润滑剂（冷却液），降低切割区域温度，避免晶圆破裂或材料变性。配备液体分配系统还可精准控制润滑剂的使用情况。 而等静压石墨模具作为辅助工具，可减少机械应力，防止的晶圆破损。
研磨、抛光是将碳化硅晶圆表面加工至原子级光滑平面晶圆。承担着高效材料去除和超精密表面成型的核心职能。陶瓷研磨盘表面镀上金刚石涂层研磨使表面粗糙度降至μm级。陶瓷抛光盘，配合精密抛光机，获得纳米级光滑表面。
经过研磨和抛光后的碳化硅衬底，表面虽然已经达到了很高的平整度，但仍然可能残留着一些有机污染物、金属污染物以及微小的颗粒。为了确保衬底的洁净，我们需要进行严格的清洗，确保外延或器件制造的表面质量，清洗后通过形貌、晶体缺陷、电学性能等多维度检测验证碳化硅衬底质量。 碳化硅衬底制造工艺过程需要消耗大量的水资源，为了节约用水，需采用闭式冷却塔、风冷冰机等设备循环用水。
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碳化硅衬底工艺