據半導體產業網,于2025年10月29日報道,近日,在第十五屆中國國際納米技術產業博覽會上,“大尺寸碳化硅晶圓激光切割技術與裝備”作為國家第三代半導體技術創新中心(蘇州)裝備聯盟的成果之一予以發布。
為了提高大尺寸碳化硅晶錠切割效率、降低切割成本,江蘇第三代半導體研究院、國家第三代半導體技術創新中心(蘇州)聯合蘇州博宏源設備股份有限公司共建晶體加工中心,聯合開展激光隱形切割技術的研發,在大尺寸碳化硅晶錠激光隱形切割上取得重大技術突破。
激光隱形切割(Stealth dicing,簡稱SD)碳化硅晶錠的原理是利用激光光學非線性效應,使激光穿透碳化硅晶體表面,在晶體內部聚焦導致碳與硅原子發生熱致開裂、化學鍵斷裂與分解、激光誘導電離等一系列物理化學過程,形成垂直于激光入射方向的改質層,在外力物理作用下實現碳化硅晶片的剝離切割。
主要突破
能力方面
可實現從200μm至966μm的6/8英寸碳化硅晶錠激光切割,該技術不僅能夠滿足碳化硅襯底常規厚度的切割片加工要求,還可實現超薄、超厚等特殊規格切割片的制備。
效率方面
8寸碳化硅晶片單片激光切割時間小于25分鐘,剝離小于1分鐘,材料損耗小,損傷層厚度小于80um,切割技術穩定成熟,具有較高的普適性,該技術的推廣和普及將大幅度降低大尺寸碳化硅襯底加工成本50%以上。
品質方面
8寸碳化硅晶片精密減薄后的晶片平坦度高,其TTV小于1.1 um, LTV小于0.6um, 粗糙度Ra小于1.50nm,有利于后續碳化硅襯底的拋光和外延,該減薄技術也可以加工出光學級碳化硅材料產品,應用于AR顯示領域。
知識產權
申請及授權專利共計17項。
晶體加工中心研發出的關鍵激光切割技術具有切割時間短,切割效率高,切割無污染,切割成本低,切割精度高,切割片表面質量高等優勢,便于后端的精密加工等。
背景介紹
碳化硅材料是目前第三代半導體材料中最典型應用最廣泛的材料,碳化硅材料的室溫禁帶寬度為硅材料的三倍,擊穿場強為硅材料的十倍,電子飽和漂移速度為硅材料的兩倍,導熱系數為硅材料的三倍,綜合性能非常優異,適合制作功率器件和射頻器件。半絕緣碳化硅材料還可以作為AR顯示終端關鍵核心材料。
碳化硅單晶材料莫氏硬度高達9.5級,僅次于金剛石,工業上原先采用鋼絲線配合金剛石切割液的多線切割技術作為主要切割技術,但是該技術存在很多缺點,如切割時間長,8英寸直徑的碳化硅晶錠切割時間約140-160小時,效率極低,材料損耗大,污染環境等。