近日，南京大學成功研發出大尺寸碳化硅激光切片設備與技術，標志著我國在第三代半導體材料加工設備領域取得重要進展。不僅解決了碳化硅切割材料損耗率高的問題，還大大提升了產率。SiC不僅是關系國防安全的的重要技術，同時也是關于全球汽車產業和能源產業非常注重的關鍵技術。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薄化、拋光的加工水平。切片加工易在晶片表面和亞表面產生裂紋，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的發展具有重要意義。（1）傳統多線切割技術材料損耗率高。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重，損耗巨大。根據英飛凌的數據，在傳統的往復式金剛石固結磨料多線切割方法下，在切割環節對整體材料利用率僅有50%，經過拋光研磨環節后，切損耗比例則高達75%（單片總損耗～250um），可用部分比例較低。（2）傳統多線切割技術加工周期長，產率低。國外生產統計顯示，24小時連續并行生產，10000片生產時間約273天。要想滿足市場需求，需要大量的線切割設備和耗材，而且線切割技術表界面粗糙度高、污染嚴重（粉塵、污水等）。碳化硅襯底除了“如何增產”，更應該思考的是“如何節約”。對此，南京大學的技術團隊采用激光切片設備可以大大的降低損耗，提升產率。以單個20毫米SiC晶錠為例，采用線鋸可生產30片350um的晶圓，而用激光切片技術可生產50多片晶圓。同時，由于激光切片生產的晶圓的幾何特性更好，因此單片晶圓厚度可以減少到200 um，這就進一步增加了晶圓數量，單個20毫米SiC晶錠可以生產80多片晶圓。本項目已完成大尺寸原型激光切片設備的研發，實現了4-6英寸半絕緣碳化硅晶圓的切割減薄、6英寸導電型碳化硅晶錠的切片，正在進行8英寸晶錠切片驗證。在切割時間方面更具市場競爭優勢，半絕緣/導電型6英寸碳化硅晶錠單片切割時間≤15min；單臺年產晶片>30000片。半絕緣碳化硅晶錠單片損耗≤30um；導電型單片損耗≤60um，產片率提升>50%。在市場應用前景方面，大尺寸碳化硅激光切片設備是未來8英寸碳化硅晶錠切片的核心設備。目前大尺寸碳化硅晶錠激光切片設備僅日本能提供，價格昂貴且對中國禁運。據調研，激光切片/減薄設備國內需求超過1000臺以上，目前大族激光、德龍激光等公司已經投入巨資開發相關產品，但尚未有商品化國產成熟設備銷售。本項目研發的設備不僅用于碳化硅晶錠切割和晶片減薄，也可以用于氮化鎵、氧化鎵、金剛石等激光加工。來源：南京大學官網
原文始發于微信公眾號（艾邦半導體網）：大尺寸碳化硅激光切片設備與技術
