碳化硅：半导体材料的未来与激光加工的新机遇

发布时间：2024-02-02 09:56:03

来源：RF技术社区 (https://rf.eefocus.com)

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在当今的高科技领域，碳化硅作为一种性能优异的第三代半导体材料，正逐渐成为新一代电子工业设备的核心。其独特的物理、化学和光学特性，使其在航空航天、新能源汽车等行业得到广泛应用。尤其在新能源汽车行业，随着预估2025年中国新能源汽车年产近600万辆，对碳化硅芯片的需求量也将大幅增加。

碳化硅之所以备受瞩目，得益于其突出的性能。它具有带隙宽、击穿电压高、热导率高和耐高温性能强等优点，这些特性使其成为制造高功率、高频电子设备的理想材料。随着技术的进步，碳化硅的应用领域还将进一步扩大。

在碳化硅的加工过程中，激光技术发挥着越来越重要的作用。激光与碳化硅材料的相互作用，可以根据需求选择不同的激光类型。连续激光或长脉冲激光主要通过热效应对材料进行加工，而皮秒、飞秒级的超短脉冲激光则通过材料等离子体去除实现非传统意义上的冷加工。

在晶圆的后道制程中，激光加工设备正逐渐取代传统的机械加工方式。这不仅提高了加工效率，减少了材料损失，而且为更精细、更高质量的加工提供了可能。尤其是在碳化硅晶圆的标记、切割等环节，激光加工的优势更为明显。

首先，激光晶圆标记技术以其高效、非接触的加工方式，正在成为主流选择。它不仅对芯片的破坏小，而且加工效率高，过程中无耗材。在碳化硅晶圆的标记中，纳秒或皮秒紫外激光器是最常用的光源。纳秒紫外激光器成本较低，适用于大多数晶圆材料；而皮秒紫外激光器更适合于对打标效果要求较高的材料和工艺。

其次，激光背金去除加工工艺也在碳化硅晶圆的加工中得到了广泛应用。在碳化硅芯片的制作过程中，背面镀金处理是必要的步骤。然而，传统的机械磨削式工艺方法存在一些不足，如加工效率低、耗材量大等。激光加工作为一种无接触式加工方式，具有高效率、高质量的优点，逐渐成为背金去除和切割分片工艺的新选择。

最后，激光隐形改质切割工艺在碳化硅晶圆的加工中也扮演着重要角色。这种切割工艺使用特定波长的激光束聚焦在待加工材料内部，形成一定宽度的改质层，并通过裂纹扩展得到所需的颗粒状芯片。对于背金去除的碳化硅晶圆片，由于背金残留或碳化硅损伤等原因可能会影响激光透射率，因此激光需要从沟道面入射进行切割。皮秒红外激光器是碳化硅晶圆隐形切割的常用光源，其近红外波长能更好地透过碳化硅并聚焦在材料内部形成改质区。

在隐形切割完成后，通常还需要使用机械式的劈刀裂片机来进行分片处理。因为碳化硅材料的硬度较大，分片过程相对困难。为确保加工质量，焦点随动功能在隐形切割过程中非常重要，它能够实时检测并补偿加工面的起伏等引起的焦点变化。

综上所述，随着碳化硅在高端制造业中的广泛应用，以及激光技术的持续发展，我们有理由相信，未来碳化硅的加工工艺将更加高效、精准。这不仅将推动相关行业的科技进步，也将为我们的生活带来更多可能性。