中國粉體網(wǎng)訊 碳化硅（SiC）不僅是關(guān)系國防安全的的重要技術(shù)，同時也是關(guān)于全球汽車產(chǎn)業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)非常注重的關(guān)鍵技術(shù)。將生長出的晶體切成片狀作為碳化硅單晶加工過程的第一道工序，切片的性能決定了后續(xù)薄化、拋光的加工水平。切片加工易在晶片表面和亞表面產(chǎn)生裂紋，增加晶片的破片率和制造成本，因此控制晶片表層裂紋損傷，對推動碳化硅器件制造技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。
目前，碳化硅晶錠切片主要面臨兩個痛點(diǎn)問題：
1）傳統(tǒng)多線切割技術(shù)材料損耗率高。由于碳化硅是高硬度的脆性材料，切磨拋的加工難度增加，加工過程中其曲翹開裂等問題嚴(yán)重，損耗巨大。根據(jù)英飛凌的數(shù)據(jù)，在傳統(tǒng)的往復(fù)式金剛石固結(jié)磨料多線切割方法下，在切割環(huán)節(jié)對整體材料利用率僅有50%，經(jīng)過拋光研磨環(huán)節(jié)后，切損耗比例則高達(dá)75%（單片總損耗～250um），可用部分比例較低。
2）傳統(tǒng)多線切割技術(shù)加工周期長，產(chǎn)率低。國外生產(chǎn)統(tǒng)計顯示，24小時連續(xù)并行生產(chǎn)，10000片生產(chǎn)時間約273天。要想滿足市場需求，需要大量的線切割設(shè)備和耗材，而且線切割技術(shù)表界面粗糙度高、污染嚴(yán)重（粉塵、污水等）。
針對這些痛點(diǎn)問題，南京大學(xué)修向前教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的大尺寸碳化硅激光切片設(shè)備采用激光切片技術(shù)，顯著降低了損耗并提高了產(chǎn)率。以單個20毫米SiC晶錠為例，采用激光切片技術(shù)可生產(chǎn)的晶圓數(shù)量是傳統(tǒng)線鋸技術(shù)的兩倍以上。此外，激光切片生產(chǎn)的晶圓幾何特性更好，單片晶圓厚度可減少到200um，進(jìn)一步增加了晶圓數(shù)量。
該項(xiàng)目的競爭優(yōu)勢在于已完成大尺寸原型激光切片設(shè)備的研發(fā)，并實(shí)現(xiàn)了4-6英寸半絕緣碳化硅晶圓的切割減薄、6英寸導(dǎo)電型碳化硅晶錠的切片，目前正在進(jìn)行8英寸晶錠切片驗(yàn)證。該設(shè)備具有切割時間短、年產(chǎn)晶片數(shù)量多、單片損耗低等優(yōu)點(diǎn)，產(chǎn)片率提升超過50%。
從市場應(yīng)用前景來看，大尺寸碳化硅激光切片設(shè)備是未來8英寸碳化硅晶錠切片的核心設(shè)備。目前，這一設(shè)備主要依賴日本進(jìn)口，價格昂貴且存在禁運(yùn)風(fēng)險。國內(nèi)對激光切片/減薄設(shè)備的需求超過1000臺，但目前尚無成熟的國產(chǎn)設(shè)備銷售。因此，南京大學(xué)研發(fā)的大尺寸碳化硅激光切片設(shè)備具有廣闊的市場前景和巨大的經(jīng)濟(jì)價值。此外，該設(shè)備不僅可用于碳化硅晶錠切割和晶片減薄，還可應(yīng)用于氮化鎵、氧化鎵、金剛石等其他材料的激光加工領(lǐng)域。
2025年8月21日，中國粉體網(wǎng)將在蘇州舉辦第三代半導(dǎo)體SiC晶體生長及晶圓加工技術(shù)研討會。我們邀請到南京大學(xué)修向前教授出席本次大會并作題為《大尺寸激光切片設(shè)備與工藝技術(shù)研究》的報告，為您具體介紹大尺寸半導(dǎo)體單晶激光切片設(shè)備的研究進(jìn)展及規(guī)模化應(yīng)用展望。
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/空青）
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