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打造“國之重器” 二所SiC激光剝離設備研制取得突破性進(jìn)展
發(fā)布時(shí)間：
2022-02-10
概要：
SiC半導體材料具有寬禁帶、高熱導率、高擊穿場(chǎng)強、高飽和電子漂移速率、化學(xué)性能穩定等優(yōu)點(diǎn)，對電動(dòng)汽車(chē)、高壓輸變電、軌道交通、通訊基站、衛星通訊、國防軍工等領(lǐng)域的發(fā)展有重要意義。然而，SiC材料硬度與金剛石相近，現有的襯底加工工藝切割速度慢、晶體與切割線(xiàn)損耗大，每完成一片350μm厚的標準晶圓加工，就會(huì )因線(xiàn)鋸切割造成厚度約300μm的材料損失，大幅增加了襯底的成本，導致單晶襯底材料價(jià)格高昂，約占SiC器件成本50%，限制了SiC半導體器件的廣泛應用。
激光垂直改質(zhì)剝離設備被譽(yù)為“第三代半導體中的光刻機”，其革命性地利用光學(xué)非線(xiàn)性效應，使激光穿透晶體，在晶體內部發(fā)生熱致開(kāi)裂、化學(xué)鍵斷裂與分解、激光誘導電離等一系列物理化學(xué)過(guò)程，形成垂直于激光入射方向的改質(zhì)層，最終實(shí)現晶片的剝離。激光剝離幾乎可完全避免常規的多線(xiàn)切割技術(shù)導致的切割損耗，僅需將剝離的晶片進(jìn)行研磨拋光，因此可將每片SiC襯底的平均加工損耗大幅降低至100μm以下，從而在等量原料的情況下提升SiC襯底產(chǎn)量。此外，激光剝離技術(shù)還可應用于器件晶圓的減薄過(guò)程，實(shí)現被剝離晶片的二次利用。
圍繞國家戰略需求和國際產(chǎn)業(yè)競爭焦點(diǎn)，聚焦第三代半導體關(guān)鍵核心技術(shù)和重大應用方向，中國電子科技集團公司第二研究所緊抓第三代半導體產(chǎn)業(yè)發(fā)展契機，以解決SiC襯底加工效率這一產(chǎn)業(yè)突出難題為目標，將SiC激光剝離設備列為“十四五”期間重點(diǎn)研發(fā)裝備，旨在實(shí)現激光剝離設備國產(chǎn)化，打造“國之重器”，形成第三代半導體核心裝備研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和整線(xiàn)裝備解決方案的能力。
日前，2所宣布SiC激光剝離設備研發(fā)項目通過(guò)專(zhuān)家評審論證，正式立項、啟動(dòng)。依托國家第三代半導體技術(shù)創(chuàng )新中心，項目團隊匯聚所內優(yōu)勢力量，充分體現了2所在SiC半導體材料、激光精密加工、光學(xué)系統設計搭建、半導體制造設備研制等方面的科研實(shí)力。
截至目前，項目團隊已掌握激光剝離技術(shù)原理與工藝基礎，并已基于自主搭建的實(shí)驗測試平臺，結合特殊光學(xué)設計、光束整形、多因素耦合剝離等核心技術(shù)，成功實(shí)現了小尺寸SiC單晶片的激光剝離，取得突破性進(jìn)展。下一步，團隊將聚焦激光剝離技術(shù)的實(shí)用化與工程化，積極推進(jìn)工藝與設備的協(xié)同創(chuàng )新，研發(fā)大尺寸化、快速生產(chǎn)化、高良率化、全自動(dòng)化、低能耗化的激光剝離設備。
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