在半導(dǎo)體制造中，晶片切割是至關(guān)重要的一環(huán)。切割方式和質(zhì)量直接影響晶片的厚度、粗糙度、尺寸及生產(chǎn)成本，進而對器件制造產(chǎn)生重大影響。碳化硅（SiC）作為第三代半導(dǎo)體材料，因其優(yōu)異的電氣特性而備受關(guān)注。但由于其極高的硬度和脆性，傳統(tǒng)切割方法難以滿足日益增長的工業(yè)需求。因此，研究和開發(fā)新型切割技術(shù)顯得尤為重要。
碳化硅的莫氏硬度達到9.5級，緊隨金剛石之后，使得其在切割過程中面臨諸多挑戰(zhàn)。傳統(tǒng)的砂漿線切割和金剛石線鋸切割方法雖然可以用于切割碳化硅晶錠，但切割效率低、材料損失高達46%，且切口粗糙，增加了生產(chǎn)成本。因此，尋找更高效、低損耗的切割技術(shù)成為行業(yè)發(fā)展的迫切需求。
近年來，激光切割技術(shù)在半導(dǎo)體材料的加工中逐漸受到重視。這種非接觸式工藝通過聚焦激光束進行材料分離，避免了刀具磨損和機械應(yīng)力的影響。激光切割不僅提高了晶圓的表面粗糙度和精度，還減少了后續(xù)拋光的需求，降低了材料損失和生產(chǎn)成本。激光切割技術(shù)早已經(jīng)應(yīng)用于硅晶錠的切割，但在碳化硅領(lǐng)域的應(yīng)用還未成熟，目前主要有以下幾項技術(shù)。
原理：利用激光通過壓力調(diào)制的水腔，將激光束聚焦在噴嘴上，形成光波導(dǎo)，從而引導(dǎo)激光切割。
優(yōu)勢：切割質(zhì)量高，水流能有效冷卻切割區(qū)，降低熱損傷，且能帶走加工碎屑，速度明顯快于傳統(tǒng)方法。
發(fā)展現(xiàn)狀：瑞士Synova公司在該領(lǐng)域處于技術(shù)領(lǐng)先地位，國內(nèi)企業(yè)如庫維激光正在積極研發(fā)。
2、隱形切割
原理：激光透過碳化硅表面聚焦至內(nèi)部，形成改性層以實現(xiàn)剝離。
優(yōu)勢：表面無切口，能實現(xiàn)較高的加工精度。
技術(shù)進展：日本DISCO公司的KABRA技術(shù)通過無定形黑色重復(fù)吸收，顯著提高了生產(chǎn)率。
3、冷切割技術(shù)
原理：利用激光照射形成剝落層，產(chǎn)生微裂紋，隨后通過聚合物冷卻處理形成主裂紋。
優(yōu)勢：材料損失低至80μm，降低了90%的材料浪費，生產(chǎn)成本降低30%。
評估結(jié)果：分割后的晶圓表面粗糙度小于3µm，最佳結(jié)果小于2µm。
4、改質(zhì)切割
原理：通過精密激光束掃描形成改質(zhì)層，使晶圓可通過外加應(yīng)力沿激光路徑拓展。
應(yīng)用：該技術(shù)已被國內(nèi)激光企業(yè)應(yīng)用于實際生產(chǎn)中。
當(dāng)下，國內(nèi)廠商已經(jīng)掌握砂漿切割碳化硅技術(shù)，但砂漿切割損耗大、效率低、污染嚴(yán)重，正逐漸被金剛線切割技術(shù)迭代。而激光切割憑借高效、劃片路徑窄、切屑密度高等優(yōu)勢，是取代金剛線切割技術(shù)的有力競爭者，為碳化硅等下一代半導(dǎo)體材料的應(yīng)用開辟了一條新途徑。隨著碳化硅襯底尺寸持續(xù)增大，激光切割技術(shù)必將乘風(fēng)破浪，引領(lǐng)未來碳化硅切割走向高效、高質(zhì)量的新征途，為半導(dǎo)體行業(yè)注入澎湃動力。
激光切割機為何發(fā)展如此迅速
激光切割中不同顏色的激光有什么區(qū)別？
2024年激光切割技術(shù)的最新趨勢
水導(dǎo)激光加工在碳化硅材料上的實際應(yīng)用
水導(dǎo)激光技術(shù)在國際領(lǐng)域的研究進展
不同梯度的金屬材料適合的切割技術(shù)
水導(dǎo)激光加工在微電子制造中的應(yīng)用
水導(dǎo)激光切割在玻璃纖維增強復(fù)合材料上的應(yīng)用
水導(dǎo)激光切割在鋁合金上的應(yīng)用
