激光工艺在碳化硅半导体晶圆制造中的创新应用

DT半导体材料 2024-09-20 18:10
碳化硅(SiC)作为第三代半导体材料的代表,凭借其出色的物理和化学特性,正在多个行业中发挥日益重要的作用。以其超高硬度、卓越的热导率、高击穿电压以及极强的化学稳定性而备受关注,尤其在新能源汽车、5G通信、光伏发电和轨道交通等高技术领域展现出广阔的应用前景。

图源:公开网络

在新能源汽车领域,碳化硅的应用尤为显著。它能够显著提升电能转换效率,减少能量损耗,从而有效延长电动汽车的续航里程并提升整车性能。据市场预测,到2025年,中国新能源汽车的年产量将接近600万辆,每辆车的功率芯片需求量预计在1000至2000颗,其中超过50%将使用碳化硅芯片。这一趋势反映了SiC在新能源汽车功率电子中的关键作用。

随着市场对碳化硅需求的不断增加,SiC晶圆的加工技术也在迅速发展,激光技术正成为这一领域中的重要创新。例如,激光内部改质切割技术能够在碳化硅晶圆内部产生改质层,结合裂片技术进行高效的晶粒分离。相比传统机械切割,激光加工具有更高的效率、材料浪费更少且加工精度更高,避免了机械刀轮切割中成本高、效率低的问题。

全球碳化硅市场的迅速扩展也反映了这一材料的战略意义。据TrendForce预测,2023年全球SiC功率器件市场规模约为30.4亿美元,到2028年预计将增长至91.7亿美元,年复合增长率(CAGR)高达25%。这一数据表明,碳化硅及其相关加工技术将在未来的半导体产业中扮演更加核心的角色。

在碳化硅晶圆的后道加工过程中,除了切割,还包括标记、分片和封装等步骤,这些都需依赖激光加工技术的支持。激光技术不仅提升了各个环节的加工效率,还提高了产品质量,减少了材料损耗,帮助降低生产成本。这对于推动碳化硅芯片的大规模商用和提升其市场竞争力具有重要意义。

   激光晶圆标记技术:半导体制造中的精密标识应用

在碳化硅晶圆片的芯片制造过程中,激光技术的应用正变得越来越关键,特别是在芯片的标记和追溯方面。每颗芯片都需要具备独特的条码标记以便区分和追踪,而传统的标记方法,如油墨印刷和机械针刻,效率较低且耗材消耗大,已无法满足当前高效且环保的生产需求。相比之下,激光标记技术作为一种无接触的加工方式,能够在不损伤晶圆片的前提下进行高效率、无耗材的标记操作,特别适合应对晶圆片日益轻薄化的发展趋势。

在选择激光器时,通常根据碳化硅材料的特性以及用户对标记质量的需求来确定合适的设备。目前,纳秒和皮秒紫外激光器是碳化硅晶圆标记的常见选择。纳秒紫外激光器凭借其较低的成本和广泛的适用性被广泛使用,适合对成本控制较为敏感的应用场景。而皮秒紫外激光器由于具备冷加工的特性,在标记过程中对材料的热影响极小,能够实现更精细和清晰的标记效果,适用于标记质量要求更高的场合。

图源:网络

激光标记的具体过程包括将激光束通过外光路传输和扩束,随后通过振镜扫描系统将光束聚焦到碳化硅晶圆的表面,并按照预先设计的图案进行打标。例如,在使用纳秒紫外激光器时,可以实现字高1.62mm、字宽0.81mm、标记深度50μm的效果,而其周围的材料突起高度仅为5μm,标记精度高且对材料的影响极小。这种精细的标记技术在芯片的质量控制和追溯管理中扮演着不可或缺的角色,也为整个芯片制造流程带来了更高的效率与可靠性。

   激光背金去除技术:碳化硅晶圆加工的高效解决方案
在碳化硅(SiC)晶圆片的芯片制造流程中,为了完成芯片的独立化并顺利进入封装与测试阶段,晶圆片需要经过精确的切割与分片处理。作为其中重要的一环,碳化硅芯片背面的镀金(漏极)层处理对于提升芯片的电气性能至关重要。然而,传统的金刚石刀轮切割技术虽然相对成熟,但面临着效率低、耗材多、材料浪费严重等问题,限制了大规模生产的推进。
为了应对这些瓶颈,激光加工技术成为了一项极具潜力的替代方案。与传统切割方法相比,激光加工采用无接触式操作,不需要耗材,能够高效且精准地去除背金层,同时保持碳化硅基底的完整性。这一技术的应用大幅提高了加工效率,并显著降低了材料损耗,成为背金去除和晶圆分片的理想选择。
在实际应用中,激光束以准直方式通过聚焦切割头,精确作用于碳化硅材料的背金层,确保去除厚度精确控制在10微米以内,且去除宽度符合工艺要求,通常不小于正面沟道的一半。具体加工步骤中,碳化硅晶圆片被倒置放置于透明吸附治具上,通过CCD摄像头辅助定位,准确抓取晶圆片上的沟道进行对位。激光束随后聚焦至背金层进行高精度去除。以皮秒紫外激光器为例,该设备能够实现沟道宽度为100微米的正面精度,同时在背金面上去除宽度达到50微米以上,去除深度可控制在3微米左右。这种高精度加工不仅提升了去除效果,还减少了对基底材料的影响,从而确保了芯片性能和质量的稳定性。
图源:公开网络
激光背金去除技术的引入为碳化硅晶圆片加工中的背金处理提供了更加高效、稳定和环保的解决方案。随着碳化硅材料在电力电子器件中的应用不断扩大,激光技术将在半导体加工工艺中发挥更加重要的作用。

   激光隐形改质切割技术:碳化硅晶圆片精密加工的高效手段

在碳化硅晶圆片完成背金去除后,紧接着进行的关键工序是激光隐形改质切割。该技术的本质在于利用特定波长的激光束,聚焦于材料内部,精准形成改质层,从而实现晶圆片的无损切割。由于激光作用仅限于晶圆的内部,材料的上下表面得以保持完整,有效确保了切割质量。

背金去除过程中可能会残留少量材料,或导致晶圆轻微损伤,这可能影响激光透过晶圆的能力,进而影响隐形切割的效果。因此,激光切割通常选择从正面(沟道面)入射,以保证切割精度和效果。这项工艺一般采用皮秒红外激光器作为光源。皮秒激光器因其近红外波长的优势,能够高效穿透碳化硅材料,在其内部形成改质区域。与传统机械切割相比,这种方法不仅大幅提升了切割效率,同时也显著减少了材料损耗,成为提高切割工艺稳定性的理想选择。

图源:公开网络

碳化硅晶圆片的厚度取决于具体工艺要求,通常在100至400微米之间。由于激光每次形成的改质层范围有限,为了达到理想的切割效果,通常需要多次移动焦点进行切割。这对Z轴的控制精度提出了较高要求,因为碳化硅材料的折射特性较强,且需要避免上下表面的损伤。为保证切割稳定性,现代激光切割设备常配备焦点随动功能。该技术能够实时监控加工面变化,及时调整焦点位置,确保整个切割过程的一致性和高效性。通过这一功能,不仅提升了加工的精度和效率,还保证了切割质量的稳定性。

综上所述,激光隐形改质切割技术为碳化硅晶圆片加工提供了一种高效且无损的解决方案。它显著提高了生产效率,减少了材料浪费,并确保了后续加工中的产品质量。随着技术的不断优化,这一工艺将在半导体制造领域发挥越来越重要的作用,推动行业的技术进步和创新。

   第八届国际碳材料大会暨产业展览会

——宽禁带半导体及超精密加工论坛&金刚石前沿应用及产业发展论坛

第八届国际碳材料大会暨产业展览会(Carbontech 2024),将于12月5-7日在上海新国际展览中心召开。

针对新型半导体(金刚石、氧化镓、氮化镓、碳化硅、AlN……)以及超精密加工(材料、工艺、设备)设置宽禁带半导体及超精密加工论坛金刚石前沿应用及产业发展论坛两大论坛。展会针对金刚石及其功能化应用主题、半导体超精密加工设置10000㎡专题展区,将展示最新金刚石晶圆、量子钻石、热沉金刚石等功能化产品及相关器件,欢迎莅临现场交流、合作。

扫码,立即预报名,了解详情

   激光加工展商推荐

无锡市科猛碳极科技有限公司

展位号  W1072

公司介绍:无锡市科猛碳极科技有限公司是为钻石、PCD、玻璃等各种特殊材料的切割、打磨加工和制造提供全面技术解决方案的高端激光技术应用的企业,是国内最早一批透明型材的激光切割、加工设备的技术和产品开发公司,尤其为CVD、HPHT人造钻石和天然钻石加工、打磨提供完整且不断发展的创新型激光应用硬件及系统。公司在各种透明型材的激光加工应用上钻研、深耕多年,具有多项相关的技术发明和专利,接连开发出了激光钻石切片机、激光钻石取芯机、激光钻石4P立体加工设备、激光玻璃打孔机、激光玻璃打砂机、激光金属专用小幅面高精密加工设备等系列化的激光加工装备产品,对红外和绿光的各种应用场景提供一系列成熟且专业的技术方案,公司正在研发的水导激光技术与实际应用项目也在快速沉淀和发展。科猛碳极,正在中、高端激光技术应用领域潜心前行、卓越成长,我们定力争成为比肩全球高端激光技术与装备产品企业的中国的优秀技术力量

主营产品:激光钻石切片机、激光钻石取芯机、激光钻石4P立体加工设备、激光玻璃打孔机、激光玻璃打砂机、激光金属专用小幅面高精密加工设备等系列化的激光加工装备产品

官方网站:http://www.qomotech.com/

DT半导体材料 聚焦于半导体材料行业的最新动态
评论
  • 光伏逆变器是一种高效的能量转换设备,它能够将光伏太阳能板(PV)产生的不稳定的直流电压转换成与市电频率同步的交流电。这种转换后的电能不仅可以回馈至商用输电网络,还能供独立电网系统使用。光伏逆变器在商业光伏储能电站和家庭独立储能系统等应用领域中得到了广泛的应用。光耦合器,以其高速信号传输、出色的共模抑制比以及单向信号传输和光电隔离的特性,在光伏逆变器中扮演着至关重要的角色。它确保了系统的安全隔离、干扰的有效隔离以及通信信号的精准传输。光耦合器的使用不仅提高了系统的稳定性和安全性,而且由于其低功耗的
    晶台光耦 2024-12-02 10:40 102浏览
  • 戴上XR眼镜去“追龙”是种什么体验?2024年11月30日,由上海自然博物馆(上海科技馆分馆)与三湘印象联合出品、三湘印象旗下观印象艺术发展有限公司(下简称“观印象”)承制的《又见恐龙》XR嘉年华在上海自然博物馆重磅开幕。该体验项目将于12月1日正式对公众开放,持续至2025年3月30日。双向奔赴,恐龙IP撞上元宇宙不久前,上海市经济和信息化委员会等部门联合印发了《上海市超高清视听产业发展行动方案》,特别提到“支持博物馆、主题乐园等场所推动超高清视听技术应用,丰富线下文旅消费体验”。作为上海自然
    电子与消费 2024-11-30 22:03 86浏览
  • 遇到部分串口工具不支持1500000波特率,这时候就需要进行修改,本文以触觉智能RK3562开发板修改系统波特率为115200为例,介绍瑞芯微方案主板Linux修改系统串口波特率教程。温馨提示:瑞芯微方案主板/开发板串口波特率只支持115200或1500000。修改Loader打印波特率查看对应芯片的MINIALL.ini确定要修改的bin文件#查看对应芯片的MINIALL.ini cat rkbin/RKBOOT/RK3562MINIALL.ini修改uart baudrate参数修改以下目
    Industio_触觉智能 2024-12-03 11:28 41浏览
  •         温度传感器的精度受哪些因素影响,要先看所用的温度传感器输出哪种信号,不同信号输出的温度传感器影响精度的因素也不同。        现在常用的温度传感器输出信号有以下几种:电阻信号、电流信号、电压信号、数字信号等。以输出电阻信号的温度传感器为例,还细分为正温度系数温度传感器和负温度系数温度传感器,常用的铂电阻PT100/1000温度传感器就是正温度系数,就是说随着温度的升高,输出的电阻值会增大。对于输出
    锦正茂科技 2024-12-03 11:50 66浏览
  • 艾迈斯欧司朗全新“样片申请”小程序,逾160种LED、传感器、多芯片组合等产品样片一触即达。轻松3步完成申请,境内免费包邮到家!本期热荐性能显著提升的OSLON® Optimal,GF CSSRML.24ams OSRAM 基于最新芯片技术推出全新LED产品OSLON® Optimal系列,实现了显著的性能升级。该系列提供五种不同颜色的光源选项,包括Hyper Red(660 nm,PDN)、Red(640 nm)、Deep Blue(450 nm,PDN)、Far Red(730 nm)及Ho
    艾迈斯欧司朗 2024-11-29 16:55 167浏览
  • 当前,智能汽车产业迎来重大变局,随着人工智能、5G、大数据等新一代信息技术的迅猛发展,智能网联汽车正呈现强劲发展势头。11月26日,在2024紫光展锐全球合作伙伴大会汽车电子生态论坛上,紫光展锐与上汽海外出行联合发布搭载紫光展锐A7870的上汽海外MG量产车型,并发布A7710系列UWB数字钥匙解决方案平台,可应用于数字钥匙、活体检测、脚踢雷达、自动泊车等多种智能汽车场景。 联合发布量产车型,推动汽车智能化出海紫光展锐与上汽海外出行达成战略合作,联合发布搭载紫光展锐A7870的量产车型
    紫光展锐 2024-12-03 11:38 65浏览
  • 学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&
    youyeye 2024-11-30 14:30 70浏览
  • 概述 说明(三)探讨的是比较器一般带有滞回(Hysteresis)功能,为了解决输入信号转换速率不够的问题。前文还提到,即便使能滞回(Hysteresis)功能,还是无法解决SiPM读出测试系统需要解决的问题。本文在说明(三)的基础上,继续探讨为SiPM读出测试系统寻求合适的模拟脉冲检出方案。前四代SiPM使用的高速比较器指标缺陷 由于前端模拟信号属于典型的指数脉冲,所以下降沿转换速率(Slew Rate)过慢,导致比较器检出出现不必要的问题。尽管比较器可以使能滞回(Hysteresis)模块功
    coyoo 2024-12-03 12:20 70浏览
  • 国产光耦合器正以其创新性和多样性引领行业发展。凭借强大的研发能力,国内制造商推出了适应汽车、电信等领域独特需求的专业化光耦合器,为各行业的技术进步提供了重要支持。本文将重点探讨国产光耦合器的技术创新与产品多样性,以及它们在推动产业升级中的重要作用。国产光耦合器创新的作用满足现代需求的创新模式新设计正在满足不断变化的市场需求。例如,高速光耦合器满足了电信和数据处理系统中快速信号传输的需求。同时,栅极驱动光耦合器支持电动汽车(EV)和工业电机驱动器等大功率应用中的精确高效控制。先进材料和设计将碳化硅
    克里雅半导体科技 2024-11-29 16:18 168浏览
  • RDDI-DAP错误通常与调试接口相关,特别是在使用CMSIS-DAP协议进行嵌入式系统开发时。以下是一些可能的原因和解决方法: 1. 硬件连接问题:     检查调试器(如ST-Link)与目标板之间的连接是否牢固。     确保所有必要的引脚都已正确连接,没有松动或短路。 2. 电源问题:     确保目标板和调试器都有足够的电源供应。     检查电源电压是否符合目标板的规格要求。 3. 固件问题: &n
    丙丁先生 2024-12-01 17:37 83浏览
  • 在电子技术快速发展的今天,KLV15002光耦固态继电器以高性能和强可靠性完美解决行业需求。该光继电器旨在提供无与伦比的电气隔离和无缝切换,是现代系统的终极选择。无论是在电信、工业自动化还是测试环境中,KLV15002光耦合器固态继电器都完美融合了效率和耐用性,可满足当今苛刻的应用需求。为什么选择KLV15002光耦合器固态继电器?不妥协的电压隔离从本质上讲,KLV15002优先考虑安全性。输入到输出隔离达到3750Vrms(后缀为V的型号为5000Vrms),确保即使在高压情况下,敏感的低功耗
    克里雅半导体科技 2024-11-29 16:15 126浏览
  • 作为优秀工程师的你,已身经百战、阅板无数!请先醒醒,新的项目来了,这是一个既要、又要、还要的产品需求,ARM核心板中一个处理器怎么能实现这么丰富的外围接口?踌躇之际,你偶阅此文。于是,“潘多拉”的魔盒打开了!没错,USB资源就是你打开新世界得钥匙,它能做哪些扩展呢?1.1  USB扩网口通用ARM处理器大多带两路网口,如果项目中有多路网路接口的需求,一般会选择在主板外部加交换机/路由器。当然,出于成本考虑,也可以将Switch芯片集成到ARM核心板或底板上,如KSZ9897、
    万象奥科 2024-12-03 10:24 37浏览
  • 最近几年,新能源汽车愈发受到消费者的青睐,其销量也是一路走高。据中汽协公布的数据显示,2024年10月,新能源汽车产销分别完成146.3万辆和143万辆,同比分别增长48%和49.6%。而结合各家新能源车企所公布的销量数据来看,比亚迪再度夺得了销冠宝座,其10月新能源汽车销量达到了502657辆,同比增长66.53%。众所周知,比亚迪是新能源汽车领域的重要参与者,其一举一动向来为外界所关注。日前,比亚迪汽车旗下品牌方程豹汽车推出了新车方程豹豹8,该款车型一上市就迅速吸引了消费者的目光,成为SUV
    刘旷 2024-12-02 09:32 98浏览
  • 11-29学习笔记11-29学习笔记习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-02 23:58 51浏览
  • 《高速PCB设计经验规则应用实践》+PCB绘制学习与验证读书首先看目录,我感兴趣的是这一节;作者在书中列举了一条经典规则,然后进行详细分析,通过公式推导图表列举说明了传统的这一规则是受到电容加工特点影响的,在使用了MLCC陶瓷电容后这一条规则已经不再实用了。图书还列举了高速PCB设计需要的专业工具和仿真软件,当然由于篇幅所限,只是介绍了一点点设计步骤;我最感兴趣的部分还是元件布局的经验规则,在这里列举如下:在这里,演示一下,我根据书本知识进行电机驱动的布局:这也算知行合一吧。对于布局书中有一句:
    wuyu2009 2024-11-30 20:30 106浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦