近日，在第十五屆中國國際納米技術(shù)產(chǎn)業(yè)博覽會上，“大尺寸碳化硅晶圓激光切割技術(shù)與裝備”作為國家第三代半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新中心（蘇州）裝備聯(lián)盟的成果之一予以發(fā)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(dǎo)體研究院、國家第三代半導(dǎo)體技術(shù)創(chuàng)新中心（蘇州）聯(lián)合蘇州博宏源設(shè)備股份有限公司共建晶體加工中心，聯(lián)合開展激光隱形切割技術(shù)的研發(fā)，在大尺寸碳化硅晶錠激光隱形切割上取得重大技術(shù)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(xué)非線性效應(yīng)，使激光穿透碳化硅晶體表面，在晶體內(nèi)部聚焦導(dǎo)致碳與硅原子發(fā)生熱致開裂、化學(xué)鍵斷裂與分解、激光誘導(dǎo)電離等一系列物理化學(xué)過程，形成垂直于激光入射方向的改質(zhì)層，在外力物理作用下實現(xiàn)碳化硅晶片的剝離切割。

主要突破

能力方面

可實現(xiàn)從200μm至966μm的6/8英寸碳化硅晶錠激光切割，該技術(shù)不僅能夠滿足碳化硅襯底常規(guī)厚度的切割片加工要求，還可實現(xiàn)超薄、超厚等特殊規(guī)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(shù)穩(wěn)定成熟，具有較高的普適性，該技術(shù)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(zhì)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(xù)碳化硅襯底的拋光和外延，該減薄技術(shù)也可以加工出光學(xué)級碳化硅材料產(chǎn)品，應(yīng)用于AR顯示領(lǐng)域。

知識產(chǎn)權(quán)

申請及授權(quán)專利共計17項。

晶體加工中心研發(fā)出的關(guān)鍵激光切割技術(shù)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(zhì)量高等優(yōu)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(dǎo)體材料中最典型應(yīng)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(dǎo)熱系數(shù)為硅材料的三倍，綜合性能非常優(yōu)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(guān)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(yè)上原先采用鋼絲線配合金剛石切割液的多線切割技術(shù)作為主要切割技術(shù)，但是該技術(shù)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(huán)境等。