新型激光材料加工專利大幅提升SiC生產(chǎn)率

　　日本 DISCO 公司的科學(xué)家們使用一種稱為關(guān)鍵無定形黑色重復(fù)吸收(key amorphous-black repetitive absorption，KABRA)的專利和正在申請(qǐng)專利的激光材料加工技術(shù)，可以將碳化硅(SiC)晶圓的生產(chǎn)率提升到原來的四倍，并且在提高產(chǎn)量的同時(shí)減少材料損耗。該技術(shù)適用于單晶和多晶錠，不管晶體層的取向如何。目前，SiC 功率器件在市場(chǎng)中的滲透較慢，主要是因?yàn)槠洚a(chǎn)量小、且生產(chǎn)成本高。然而，KABRA 方法能夠顯著提高 SiC 器件的產(chǎn)量，并且應(yīng)該能夠使 SiC 器件作為功率器件、空間反射鏡、超穩(wěn)定光學(xué)模具和輻射熱測(cè)量計(jì)等產(chǎn)品而獲得更多的市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力量。

　　為了使用厚度為 20mm、直徑為4英寸的晶錠生產(chǎn)厚度為 350μm 的SiC 晶圓，傳統(tǒng)的使用金剛石線鋸的加工工藝，切割每片晶圓需要 1.6~2.4小時(shí)，隨后還要進(jìn)行雙面研磨工藝和最終拋光工藝，從一個(gè)晶錠生產(chǎn) 30片晶圓，總共需要 2.5~3.5 天的時(shí)間。雖然許多拋光工藝正在開發(fā)中，但 SiC 仍然是一種非常堅(jiān)硬的易碎材料，由于在機(jī)械切割過程中形成深的起伏凹槽，所以 SiC 必須非常仔細(xì)地進(jìn)行研磨。

　　KABRA晶圓分離

　　從其名字上可以看出，KABRA 工藝本質(zhì)上將激光聚焦在 SiC 晶片的內(nèi)部，通過重復(fù)通過或“無定形黑色重復(fù)吸收”，將 SiC 分解成無定形硅和無定形碳，并形成作為晶圓分離基點(diǎn)的一層，即黑色無定形層吸收更多的光，從而能夠很容易地分離晶圓(見圖 1)。

　　與傳統(tǒng)工藝中的 1.6~2.4 小時(shí)相比，KABRA 工藝僅用 25 分鐘來分離每片晶圓，與使用常規(guī)切片工藝、每片晶圓將帶來 200μm 的材料損耗相比，KABRA 工藝在分離期間并不產(chǎn)生材料損耗。此外，金剛石鋸片分離的晶圓需要 16 小時(shí)的最終研磨時(shí)間，這在 KABRA 工藝中也是不需要的。

　　總之，利用傳統(tǒng)工藝，從一個(gè)晶錠中生產(chǎn)出 30 片晶圓，需要 2.5~3.5天的時(shí)間 ;而使用 KABRA 工藝，從一個(gè)晶錠中生產(chǎn)出 44 片晶圓，僅需要 18 小時(shí)的時(shí)間，這相當(dāng)于 3~5 倍的生產(chǎn)率提升(或者說產(chǎn)能大約為原來的四倍)。