大族激光將規(guī)?；a(chǎn)SiC激光切割設(shè)備
近日，大族激光有限公司（下文簡稱“大族激光”）在接受投資者調(diào)研的時表示，第三代半導(dǎo)體技術(shù)方面,公司研發(fā)的碳化硅激光切片設(shè)備正在持續(xù)推進與行業(yè)龍頭客戶的合作,為規(guī)模化生產(chǎn)做準備,并推出了碳化硅激光退火設(shè)備新產(chǎn)品。
切割技術(shù)對SiC的重要性
以SiC為代表的化合物半導(dǎo)體在新能源車用功率器件方面展現(xiàn)出了優(yōu)秀的應(yīng)用性能。而SiC晶圓的制作需要進行的步驟有：合成碳化硅微粉，晶體生長，晶錠加工，晶體切割，晶片研磨，晶片拋光，晶片檢測，晶片清洗。
切片是SiC由晶錠轉(zhuǎn)化為晶片的第一道工序，決定了后道加工的整體良率，因此需要穩(wěn)定性、可靠性高的高精密切割設(shè)備。由于SiC的硬度大（莫氏硬度為9.2），加上容易脆裂的屬性，對其進行切割一直以來都是晶圓加工難題。
目前國內(nèi)市面上的SiC切割技術(shù)（優(yōu)缺點）
SiC晶圓傳統(tǒng)上采用刀輪進行切割，但由于SiC的莫氏硬度達到了9以上，需要選用相對昂貴的金剛石材質(zhì)作為刀輪，且刀輪耗材的使用壽命也大大減小。正因為SiC擁有較高的機械強度，使得刀輪耗材的成本更高、切割效率極低。
目前，碳化硅材料的切割方案中，以砂漿多線切割和金剛線切割多線切割為主。
砂漿切割切割相比于傳統(tǒng)的切割方式，克服了一次只能切割一片的缺點，可以加工較薄的晶圓（切片厚度小于0.3 mm）,而且切割的產(chǎn)率高、材料損耗小，目前已經(jīng)廣泛用于單晶和多晶碳化硅片的加工。
但是這種切割方法也有很多缺點，例如：切割速度低、切割表面的精度低、砂漿液難回收并且會對環(huán)境造成污染；另外在加工過程中游離的磨粒對鋼線也具有磨削作用，這不僅會導(dǎo)致切割出來的碳化硅晶片厚度不均勻，而且會降低線鋸的使用壽命。
隨著半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展，客戶對于降低切割成本、提高生產(chǎn)效率的要求越來越高，多線切割技術(shù)的應(yīng)用也逐漸成熟，砂漿線切割技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于絕大部分碳化硅襯底廠商，金剛線切割技術(shù)也成為了主流迭代方案。
但是金剛線也有相應(yīng)的缺點：加工效率低、材料損耗率高、設(shè)備及耗材壽命短、影響晶片的曲面翹度、耗材單位成本高。
相比之下，激光切割技術(shù)具有高效率、高精度、無損傷等優(yōu)點，因而逐漸成為了切割碳化硅這類硬度高、脆性大材料的首選技術(shù)。
大族激光切割SiC的優(yōu)勢
據(jù)了解，大族激光的激光改質(zhì)切割是一種將半導(dǎo)體晶圓分離成單個芯片或晶粒的激光技術(shù)。該過程是使用精密激光束在晶圓內(nèi)部形成改質(zhì)層，使晶圓可以通過輕微外力沿激光掃描路徑精確分離。
碳化硅改質(zhì)切割一般為激光掃描以及以三點折彎為主要原理的機械劈裂兩個步驟。激光掃描就是形成改質(zhì)層的過程，在這個過程里激光在指定位置精確地誘導(dǎo)材料內(nèi)部的微裂紋，均勻分布的微裂紋在材料中存在時，會使應(yīng)力場（熱應(yīng)力、機械應(yīng)力等）在微裂紋周圍產(chǎn)生集中效應(yīng)，當機械劈裂施加折彎應(yīng)力時，應(yīng)力會因為改質(zhì)層的存在而誘導(dǎo)到指定位置產(chǎn)生裂紋的擴展，從而完成晶粒的精確分離。
SiC切割領(lǐng)域目前的企業(yè)動態(tài)。
國際上除了大族激光的激光改質(zhì)切割技術(shù)，日企DISCO和英飛凌也有屬于自己的技術(shù)。
日本DISCO公司的KABRA技術(shù)是更為領(lǐng)先的激光切割技術(shù)。KABRA技術(shù)利用具有極好聚焦能力的光學(xué)系統(tǒng)將激光透過碳化硅的表面聚焦晶片內(nèi)部，在特定位置形成改性層之后可從晶錠上剝離出晶片。
DISCO公司利用激光加工設(shè)備的易自動化的特性，還研發(fā)出能將激光改質(zhì)、剝離、研磨步驟并行的KABRA。
該技術(shù)可以顯著縮短切割時間，材料損耗也大幅度下降，還會省掉很多晶片研磨環(huán)節(jié)的各種成本。
2018年2月，圓晶切割公司Siltectra開發(fā)了一種基于激光的Cold Split（冷切）晶圓減薄技術(shù)。
2018年11月，英飛凌耗資1.24億歐元（約9.45億人民幣），收購了Siltectra。
Siltectra表示，他們的技術(shù)能夠?qū)iC晶圓的良率提高90%，在相同碳化硅晶錠的情況下，它可以提供3倍的材料，可生產(chǎn)更多的器件，最終SiC器件的成本可以降低20-30%。
與DISCO技術(shù)類似，冷切割技術(shù)先用激光照射晶錠形成剝落層，使碳化硅材料內(nèi)部體積膨脹，從而產(chǎn)生拉伸應(yīng)力形成一層非常窄的微裂紋，然后通過聚合物冷卻步驟將微裂紋處理為一個主裂紋，最終將晶圓與剩余的晶錠分開。
第三方對Cold Split技術(shù)進行了評估，結(jié)果證實了該技術(shù)的巨大潛力，每片晶圓的總切口損失小于100μm。
該技術(shù)將晶圓減薄僅需幾分鐘，材料損失減少90%，，良品率極高。
激光切割雖然技術(shù)壁壘較高，但激光切割在SiC襯底上應(yīng)用所展現(xiàn)的優(yōu)點太過誘人，激光切割是未來晶片切割技術(shù)的發(fā)展方向。
如今市場上，也就只有DISCO和英飛凌掌握著應(yīng)用在大尺寸襯底的激光切割設(shè)備。
大族激光的答復(fù)，驗證了其已經(jīng)能夠生產(chǎn)出符合企業(yè)要求的激光切割設(shè)備，后續(xù)設(shè)備的大規(guī)模生產(chǎn)應(yīng)該也會很快進行。（化合物半導(dǎo)體市場Morty整理）
更多SiC和GaN的市場資訊，請關(guān)注微信公眾賬號：集邦化合物半導(dǎo)體。