SmartSiC? 是 Soitec 的一項專有技術，基于該公司的 SmartCut? 工藝，該工藝將高質量單晶 (mono-SiC)“供體”晶片的薄層分離出來，并粘合到低電阻率多晶 (poly-SiC)“處理”晶片上。由此產生的基板可提高設備性能和制造產量。該工藝允許多次重復使用單個供體晶片，從而顯著降低成本和相關的二氧化碳排放?量。
在這個快速增長的市場中，Soitec 正在其位于法國格勒諾布爾附近的貝爾南新工廠加大 SmartSiC? 襯底的產量。X-FAB 正在盧伯克工廠提高 SiC 器件的生產能力。使用 SmartSiC? 基板使 X-FAB 的客戶能夠設計更小的器件，從而通過增加每個晶圓的芯片數量來提高效率。
再來深入了解一下SmartSiC技術：
Soitec 起源于絕緣體上硅 (SOI) 行業。SOI 襯底廣泛應用于整個電子行業，包括通信、傳感器、射頻和電源 IC。如圖 1 所示，SOI 襯底包含一個薄硅器件層（厚度從幾十納米到幾微米）、一個提供機械支撐的厚硅襯底，以及將兩者隔開的絕緣體二氧化硅“埋氧層”。
在薄頂層制造的器件受益于傳統塊狀襯底無法實現的隔離通孔優化技術。在電力電子領域，這些優勢包括能夠隔離和集成近距離的低壓和高壓器件，同時氧化物可防止從 pn 結向下泄漏，使橫向功率器件能夠在 200°C 以上的溫度下有效運行。
鑒于 SmartSiC 工藝與原始 Smart Cut(TM) 工藝的相似性，值得簡要了解一下圖 1 所示的 SOI 制造工藝。該工藝最初于1997 年在此描述，從兩個傳統的 Si 襯底開始，一個是基底或“處理”襯底，另一個是“施主”襯底，它將為最終的 SOI 堆棧提供薄器件層。
首先，對施主襯底進行氧化，在其表面形成埋層氧化物。然后將氫注入施主襯底的同一表面，氫原子停留在氧化物下方的淺距離處，相當于器件層厚度。然后清潔并翻轉施主晶片，使其氧化和氫注入表面可以與基底襯底接觸。室溫親水晶片鍵合工藝暫時將兩個晶片融合在一起，然后退火導致注入的氫膨脹，分裂施主襯底，使器件層和埋層氧化物保留在處理襯底上。
高溫退火使鍵合永久化后，CMP 拋光完成 SOI 晶圓。剩余的供體晶圓表面經 CMP 拋光平滑后，可用于下一個 SOI 晶圓。
圖 1：Soitec 用于生產 SOI 襯底的 Smart Cut(TM) 工藝。來源：Soitec
在生產 SOI 襯底二十多年后，Soitec于 2019 年宣布將把其 Smart Cut(TM) 工藝應用于 SiC，以生產“工程襯底”，以解決“與碳化硅襯底的供應、產量和成本相關的挑戰”。Soitec 的 SmartSiC 工藝細節于 2021 年曝光，2022 年，Soitec 和意法半導體宣布他們正在“合作”，意法半導體將在宣布后的 18 個月內對晶圓進行鑒定。
Soitec 透露martSiC 襯底，由一層薄薄的單晶 SiC 組成，該襯底永久地粘合到（相對）低成本、高摻雜、多晶 SiC 處理襯底上。
圖 2 中可以看到 SmartSiC 襯底的圖像，旁邊是制造過程。在“智能”營銷中，Soitec 重新使用了他們的 SOI 圖形，用單晶 SiC 供體晶片和多晶 SiC 處理晶片代替了 Si 晶片。這有助于將其與 Smart Cut(TM) 工藝進行比較：在單晶 SiC 晶片上植入一種輕元素（可能是氫），然后進行清潔、翻轉并粘合到處理晶片上。兩次退火，第一次在較低溫度下進行，使供體晶片破裂，第二次在較高溫度下進行，使粘合永久化，從而留下 SmartSiC 襯底和大部分可以拋光和重復使用的 SiC 襯底。
Soitec表示，單 SiC 的碳面與支撐晶片鍵合，確保 SmartSiC 表面是單 SiC Si 面，與傳統 SiC 襯底相同。我們假設鍵合到多 SiC 表面的單 SiC 層厚度約為 1μm，這應該是適合在其表面生長傳統外延層的種子層，然后進行器件制造。
采用 SmartSiC 工藝最廣為人知的優勢之一是可以重復使用單個單晶 SiC 晶圓，Soitec 稱其重復使用次數至少為 10 次，這將有助于解決目前業界普遍存在的 SiC 材料供應問題。然而，Soitec 似乎熱衷于傳達這樣的信息：這并不一定意味著他們的晶圓會因此而變得便宜。
此次，Soitec和X-FAB 的合作，雙方都表示了對合作的期待。X-FAB采購副總裁 Sophie Le-Guyadec 表示：“作為領先的 SiC 代工廠，我們希望為客戶提供全方位的機會，為電動汽車、可再生能源和工業應用設計創新且強大的 SiC 設備。為了提供最先進的碳化硅工藝和制造能力，我們共同同意通過寄售模式讓客戶輕松獲得 Soitec 的創新 SmartSiC?。”
Soitec 汽車和工業執行副總裁 Emmanuel Sabonnadiere 評論道：“Soitec 的 SmartSiC 基板和 X-FAB 的代工服務完美契合，可滿足對新 SiC 產品日益增長的需求。得益于 X-FAB 的全球影響力，此次合作是 SmartSiC 在美國市場和國際市場部署的重要里程碑。”
文章參考：PGC《A deep dive into Soitec's SiC Substrates》
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