近日,南京大学成功研发出大尺寸碳化硅激光切片设备与技术,标志着我国在第三代半导体材料加工设备领域取得重要进展。不仅解决了碳化硅切割材料损耗率高的问题,还大大提升了产率。
大尺寸碳化硅激光切片设备与技术
来源:南京大学官网
SiC不仅是关系国防安全的的重要技术,同时也是关于全球汽车产业和能源产业非常注重的关键技术。将生长出的晶体切成片状作为碳化硅单晶加工过程的第一道工序,切片的性能决定了后续薄化、抛光的加工水平。切片加工易在晶片表面和亚表面产生裂纹,增加晶片的破片率和制造成本,因此控制晶片表层裂纹损伤,对推动碳化硅器件制造技术的发展具有重要意义。
目前,碳化硅晶锭切片主要面临两个痛点问题:
(1)传统多线切割技术材料损耗率高。由于碳化硅是高硬度的脆性材料,切磨抛的加工难度增加,加工过程中其曲翘开裂等问题严重,损耗巨大。根据英飞凌的数据,在传统的往复式金刚石固结磨料多线切割方法下,在切割环节对整体材料利用率仅有50%,经过抛光研磨环节后,切损耗比例则高达75%(单片总损耗~250um),可用部分比例较低。
(2)传统多线切割技术加工周期长,产率低。国外生产统计显示,24小时连续并行生产,10000片生产时间约273天。要想满足市场需求,需要大量的线切割设备和耗材,而且线切割技术表界面粗糙度高、污染严重(粉尘、污水等)。
碳化硅衬底除了“如何增产”,更应该思考的是“如何节约”。对此,南京大学的技术团队采用激光切片设备可以大大的降低损耗,提升产率。以单个20毫米SiC晶锭为例,采用线锯可生产30片350um的晶圆,而用激光切片技术可生产50多片晶圆。同时,由于激光切片生产的晶圆的几何特性更好,因此单片晶圆厚度可以减少到200 um,这就进一步增加了晶圆数量,单个20毫米SiC晶锭可以生产80多片晶圆。
本项目已完成大尺寸原型激光切片设备的研发,实现了4-6英寸半绝缘碳化硅晶圆的切割减薄、6英寸导电型碳化硅晶锭的切片,正在进行8英寸晶锭切片验证。在切割时间方面更具市场竞争优势,半绝缘/导电型6英寸碳化硅晶锭单片切割时间≤15min;单台年产晶片>30000片。半绝缘碳化硅晶锭单片损耗≤30um;导电型单片损耗≤60um,产片率提升>50%。
在市场应用前景方面,大尺寸碳化硅激光切片设备是未来8英寸碳化硅晶锭切片的核心设备。目前大尺寸碳化硅晶锭激光切片设备仅日本能提供,价格昂贵且对中国禁运。据调研,激光切片/减薄设备国内需求超过1000台以上,目前大族激光、德龙激光等公司已经投入巨资开发相关产品,但尚未有商品化国产成熟设备销售。本项目研发的设备不仅用于碳化硅晶锭切割和晶片减薄,也可以用于氮化镓、氧化镓、金刚石等激光加工。

来源:南京大学官网

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推荐活动

碳化硅半导体加工技术创新产业论坛(苏州·7月4日)

01

会议议题

序号
暂定议题
拟邀请企业
1
8英寸碳化硅衬底产业化进展
拟邀请碳化硅衬底企业/高校研究所
2
大尺寸碳化硅单晶生长技术痛点解析
拟邀请碳化硅单晶制备企业/高校研究所
3
新一代切片机“破局”8英寸碳化硅
拟邀请切割设备企业/高校研究所
4
激光技术在碳化硅切割及划片上的应用
拟邀请激光企业/高校研究所
5
液相法制备碳化硅技术
拟邀请碳化硅企业/高校研究所
6
国产MBE设备应用及发展情况
拟邀请碳化硅外延企业/高校研究所
7
SiC MOS器件结构设计解决方案
拟邀请碳化硅器件企业/高校研究所
8
车用碳化硅加工工艺与要点研究
拟邀请碳化硅加工企业/高校研究所
9
利用碳化钽的碳化硅单晶生长技术
拟邀请碳化硅企业/高校研究所
10
碳化硅衬底研磨抛光工艺及耗材技术
拟邀请研磨抛光设备企业/高校研究所
11
适用于8英寸碳化硅的先进切割工艺
拟邀请切割设备企业/高校研究所
12
化学机械抛光在碳化硅上的反应机理
拟邀请抛光设备企业/高校研究所
13
碳化硅衬底及外延缺陷检测技术
拟邀请检测设备企业/高校研究所
14
8英寸碳化硅外延材料生长核心工艺与关键装备
拟邀请碳化硅外延企业/高校研究所
15
外延掺杂技术的优化与改进
拟邀请碳化硅外延企业/高校研究所
16
8英寸碳化硅的氧化工艺技术
拟邀请碳化硅企业/高校研究所
17
碳化硅离子注入设备技术
拟邀请离子注入企业/高校研究所
18
高纯度碳化硅粉末制备碳化硅晶体
拟邀请激光企业/高校研究所
19
碳化硅先进清洗技术
拟邀请清洗设备企业/高校研究所
20
碳化硅关键装备的现状及国产化思考
拟邀请碳化硅设备企业/高校研究所
更多相关议题征集中,演讲及赞助请联系张小姐:13418617872 (同微信)
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02

拟邀企业

  • 高纯碳粉、硅粉、碳化硅粉末、坩埚、籽晶等材料企业;
  • 晶锭、衬底、外延、晶圆等产品企业;
  • 碳化硅晶体、外延生长等设备企业;
  • 金刚石线切割、砂浆线切割、激光切割等切割设备企业;
  • 碳化硅磨削、研磨、抛光和清洗及耗材等企业;
  • 检测、退火、减薄、沉积、离子注入等其他设备企业;
  • 高校、科研院所、行业机构等;
……

03

报名方式

方式1:请加微信并发名片报名
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 肖小姐/Nico:13684953640
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演讲或赞助联系 Elaine 张:134 1861 7872(同微信)
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方式2:长按二维码扫码在线登记报名
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收费标准

付款时间
1~2个人(单价每人)
3个人及以上(单价)
4月30日前
2600/人
2500/人
6月2日前
2700/人
2600/人
7月2日前
2800/人
2700/人
现场付款
3000/人
2800/人
费用包括会议门票、全套会议资料、午餐、茶歇等,但不包括住宿。

05

赞助方案

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原文始发于微信公众号(艾邦半导体网):大尺寸碳化硅激光切片设备与技术

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作者 liu, siyang