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近日，南京大學(xué)成功研發(fā)出大尺寸碳化硅激光切片設(shè)備與技術(shù)，標(biāo)志著我國(guó)在第三代半導(dǎo)體材料加工設(shè)備領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。該技術(shù)不僅解決了傳統(tǒng)切割技術(shù)中的高材料損耗問題，還大幅提高了生產(chǎn)效率，對(duì)推動(dòng)碳化硅器件制造技術(shù)的發(fā)展具有重大意義。

碳化硅（SiC）作為一種關(guān)鍵的戰(zhàn)略材料，對(duì)國(guó)防安全、全球汽車產(chǎn)業(yè)和能源產(chǎn)業(yè)都至關(guān)重要。南京大學(xué)研發(fā)的這項(xiàng)新技術(shù)，針對(duì)碳化硅單晶加工過程中的切片性能進(jìn)行了重要改進(jìn)，能夠有效控制晶片表層裂紋損傷，從而提高后續(xù)薄化、拋光的加工水平。

“傳統(tǒng)的多線切割技術(shù)在加工碳化硅時(shí)存在材料損耗率高和加工周期長(zhǎng)的問題，這不僅增加了生產(chǎn)成本，也限制了產(chǎn)能。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人介紹，傳統(tǒng)方法在切割環(huán)節(jié)的材料利用率僅為50%，而經(jīng)過拋光研磨后的材料損耗高達(dá)75%。

圖源：南京大學(xué)技術(shù)轉(zhuǎn)移中心

為了克服這些挑戰(zhàn)，南京大學(xué)的技術(shù)團(tuán)隊(duì)采用激光切片設(shè)備，顯著降低了材料損耗，并提升了生產(chǎn)效率。以一個(gè)20毫米的SiC晶錠為例，傳統(tǒng)線鋸技術(shù)能生產(chǎn)30片350微米的晶圓，而激光切片技術(shù)能生產(chǎn)50多片，甚至在優(yōu)化晶圓幾何特性后，可以將單片晶圓厚度減少到200微米，從而使單個(gè)晶錠生產(chǎn)的晶圓數(shù)量超過80片。

此外，南京大學(xué)研發(fā)的激光切片設(shè)備在切割時(shí)間上也具有顯著優(yōu)勢(shì)。6英寸半絕緣/導(dǎo)電型碳化硅晶錠的單片切割時(shí)間不超過15分鐘，單臺(tái)設(shè)備的年產(chǎn)量可達(dá)30000片以上，且單片損耗得到有效控制，半絕緣碳化硅晶錠單片損耗控制在30微米以內(nèi)，導(dǎo)電型則在60微米以內(nèi)，產(chǎn)片率提升超過50%。

在市場(chǎng)應(yīng)用前景方面，大尺寸碳化硅激光切片設(shè)備將成為未來8英寸碳化硅晶錠切片的核心設(shè)備。目前，此類設(shè)備僅有日本能夠提供，價(jià)格昂貴且對(duì)中國(guó)實(shí)行禁運(yùn)。國(guó)內(nèi)需求超過1000臺(tái)，而南京大學(xué)研發(fā)的設(shè)備不僅可用于碳化硅晶錠切割和晶片減薄，還適用于氮化鎵、氧化鎵、金剛石等材料的激光加工，具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

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