近年来，第三代半导体正成为全球半导体产业竞争的新高地。相比硅，碳化硅（SiC）具有宽禁带、高击穿场强、高热导率、高电子饱和漂移速度等优势，可大幅提升功率器件的工作效率和耐压能力，因此被广泛应用于新能源汽车、光伏储能、轨道交通、智能电网和数据中心等领域。

碳化硅晶圆

但性能优势的另一面，是极高的加工难度。碳化硅的莫氏硬度达到9.2以上，仅次于金刚石，同时还具有高脆性、高化学稳定性等特点。如何把碳化硅晶锭加工成满足外延要求的超平坦晶圆，正成为产业发展的关键环节。

近日，粉体圈走进北交所上市企业——惠丰钻石股份有限公司（惠丰钻石），实地了解这家专注金刚石微粉二十余年的“行业专家”，并试图寻找一个问题的答案：为什么在第三代半导体时代，金刚石微粉如此重要？

粉体圈与惠丰钻石轮值总经理鲍思玮先生、客维部部长许长英女士合影

从晶锭到晶片：切割工艺决定材料利用率

一根碳化硅单晶长成后，需要经过外圆磨、定向、开方和切片等工序，才能形成晶圆雏形。而从开方开始，金刚石微粉就一直参与碳化硅的研磨抛光，是串联起整个第三代半导体衬底制造的核心加工材料。其中，切割是第一道关键加工工序，也是决定材料利用率和生产成本的重要环节。

作为国内最大的专业金刚石微粉制造商之一，惠丰钻石已经形成通用型、特性型、专用型、团聚金刚石、改性金刚石、破碎整形料、多晶金刚石等8个产品系列，其中包含有针对线锯切割开发的专用微粉体系。

针对两种不同技术路线，惠丰钻石现场负责人鲍总也为小编介绍其对金刚石应用要求的不同：

1、游离切割（砂浆切割）

即将金刚石微粉与切削液混合形成砂浆，通过钢线高速运动实现切割。由于金刚石颗粒处于自由状态，因此对微粉性能提出了更高要求：

l 锋利度高

l 浓度可根据不同切割工艺进行调整；

l 要求金刚石在使用过程中无团聚、无大颗粒

l 分散性好，通常使用油性冷却液

2、固结切割（金刚石线切割）

随着8英寸碳化硅产业化加速，金刚石线切割正在成为行业重要的发展方向。该工艺将金刚石颗粒固定在钢线表面，对微粉的要求又发生了变化：

l 锋利度高、耐磨性强

l 粒度分布均匀、结合力强

l 强度高、韧性好

l 表面杂质含量低、PH稳定、通常采用水性冷却液

切割工序用微粉（来源：惠丰钻石）

从减薄到平坦化：考验微粉的综合性能

切片后的碳化硅晶圆表面仍然存在明显的锯痕和亚表面损伤，厚度和平整度也无法满足器件制造要求。因此，晶圆还需要经过“倒角→双面粗磨→双面精磨”等一系列研磨工序。一方面去除切割损伤层，实现晶圆减薄；另一方面获得更高的平坦度，为后续CMP抛光创造条件。

由于碳化硅具有极高硬度和脆性，如何在保证表面质量的同时提高材料去除效率，成为研磨工艺的重要课题。因此，行业开始青睐多晶金刚石、团聚金刚石、改性金刚石等产品。在惠丰钻石的产品体系中，相关产品已经形成系列化布局。

l 多晶金刚石：由大量微小晶粒组成，具有自锐性好、切削点多的特点，可显著提高研磨效率。

l 团聚金刚石：利用多个微小颗粒形成团聚体，在加工过程中不断暴露新的切削刃，兼顾效率与表面质量。

l 改性金刚石：通过物理方式进行表面处理，提高颗粒本身自锐性，以及与介质之间的结合能力，在高端研磨中具有明显优势。

纳米级平坦的关键：CMP用金刚石微粉

经过双面精磨后，晶圆表面仍然无法满足外延生长要求。最终，晶圆还需要经过“双面抛光→单面抛光”，才能真正作为半导体衬底进行应用。

对于碳化硅来说，CMP是整个制造流程中技术难度最高、附加值最高的工序之一，要求晶圆表面达到纳米级粗糙度，任何微小划痕、残余损伤和颗粒污染，都可能导致外延缺陷甚至器件失效。因此，CMP对金刚石微粉提出了近乎苛刻的要求，这也是近年来超纯、超细、超精金刚石微粉快速发展的根本原因。

主要体现在以下几个方面：

l 粒度极其集中；

l 无异常大颗粒；

l 金属杂质含量极低；

l 粒形高度一致；

l 颗粒分散稳定；

l 批次稳定性优异。

研磨抛光工序用微粉（来源：惠丰钻石）

使用抛光用微粉制备而成的抛光液产品（来源：惠丰钻石）

此外，对于半导体客户而言，最关注的往往并非单一性能指标，而是产品长期稳定一致的表现。因此，要做好半导体制程用金刚石微粉，最重要的就是保证产品的稳定性。惠丰钻石配备ICP、扫描电镜、粒度粒形分析仪等完整检测体系，对粒度、形貌、杂质和强度进行全过程控制，并提出了“超纯、超细、超精、超硬、质量稳定”的“四超一稳”质量战略。

结语

从长晶后的外圆磨，到线切割、双面粗磨、精磨，再到最终CMP抛光，一片碳化硅晶圆的诞生，需要经历数十道复杂工序，而金刚石微粉始终贯穿其中。走进惠丰钻石，我们看到的不仅是一家专注金刚石微粉的制造业单项冠军企业，更看到了第三代半导体时代超硬材料产业升级的一个缩影。

值得一提的是，作为将于2026年7月15–16日在江苏·无锡举办的“2026年精密研磨抛光材料及加工技术发展论坛（第四届）”的参展企业之一，惠丰钻石（展位：25）也将与产业链上下游共同探讨第三代半导体加工、高端磨料及精密抛光技术的发展趋势。感兴趣的朋友们，欢迎来到无锡论坛现场与他们面对面交流！

粉体圈