隐形切割技术:碳化硅晶圆加工的新前沿

2024-04-09 14:52 中测光科
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在半导体制造领域,晶圆的精确切割是确保芯片性能和可靠性的关键步骤。传统的切割方法,如机械锯切或激光切割,往往会在晶圆表面留下切口,这不仅影响晶圆的完整性,还可能引入额外的应力和损伤。为了克服这些问题,隐形切割(Stealth Dicing,SD)技术应运而生,它通过激光穿透晶圆表面,聚焦于内部特定深度形成改性层,从而实现无切口的晶圆剥离。


碳化硅切割.png


隐形切割技术的核心在于其非接触式的加工方式。通过使用激光,特别是纳秒脉冲激光,可以在不损伤晶圆表面的情况下,精确控制切割深度。这种技术的优势在于其高精度和对晶圆表面质量的保留,这对于后续的半导体制造过程至关重要。

然而,尽管隐形切割技术在硅晶圆的分离中已显示出其优越性,但在碳化硅(SiC)晶圆的加工中仍面临挑战。碳化硅作为一种宽禁带半导体材料,具有优异的热导率和电导率,是高温、高功率和高压应用的理想选择。但在纳秒脉冲激光诱导的SD加工过程中,由于激光脉冲的持续时间远大于碳化硅中电子与声子之间的耦合时间(皮秒级),会产生显著的热效应。

这种热效应导致的高热量输入不仅使分离过程容易偏离预定方向,还会在晶圆内部产生较大的残余应力。这些应力可能导致晶圆的断裂和不良解理,从而影响最终产品的性能和可靠性。因此,如何有效控制和减少这些热效应,是实现高效、高质量碳化硅晶圆隐形切割的关键。

为了解决这一问题,研究者们正在探索多种策略。例如,通过优化激光参数,如脉冲宽度、能量密度和重复频率,可以减少热效应的影响。此外,采用更先进的激光技术,如飞秒激光,由于其极短的脉冲宽度,可以显著减少热效应,从而提高切割的精度和质量。

总之,隐形切割技术作为一种创新的晶圆加工方法,为半导体制造业带来了革命性的变化。尽管在碳化硅晶圆的加工中仍存在挑战,但通过不断的研究和技术的进步,我们有理由相信,隐形切割技术将在未来的半导体制造中发挥越来越重要的作用。


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