水导激光切割技术正在成为碳化硅晶片切割的优选
发布日期：2024-08-08 11:41 浏览量：
晶片切割在半导体器件制造中极为关键，其切割方式和质量关乎晶片厚度、粗糙度、尺寸以及生产成本，甚至影响着整个器件制造过程。尽管高质量的碳化硅作为第三代半导体材料，是推动电气革命的重要角色，然而，其高昂的制造成本却给其广泛应用带来了挑战。为解决这一问题，业界通常采取线锯切割或金刚石线锯切割法，将碳化硅晶锭分割成多个薄片。虽然这种方法能够有效地分离晶片，但切割耗时较长，且切口大、表面粗糙度大、材料损失严重，进一步提升了使用碳化硅材料的成本，限制了其在半导体行业的发展。因此，研究新的碳化硅晶片切割技术显得尤为紧迫。
近年来，激光切割技术在半导体材料生产加工中的应用日益受到关注。该技术利用聚焦的激光束对材料进行修饰，从而实现材料分离。由于是非接触式工艺，避免了刀具磨损和机械应力的影响，大大提高了晶圆表面的粗糙度和精度，同时无需后续抛光工艺，降低了材料损失和成本，减轻了环境污染。尽管激光切割技术已成功应用于硅晶锭切割，但在碳化硅领域的应用尚不完善。目前，水导激光技术值得关注。
水导激光技术（Laser MicroJet, LMJ）又称激光微射流技术，其以优异的切割质量而备受瞩目。该技术通过压力调制的水腔将激光束聚焦在喷嘴上，喷出低压水柱，形成光波导，引导激光沿水流方向传播，从而实现切割。水流不仅能冷却切割区，降低材料热变形和热损伤程度，还能带走加工碎屑。相较于线锯切割，水导激光的速度显著提升。然而，由于水对不同波长的激光吸收程度不同，激光波长受限，主要为1064nm、532nm、355nm三种。
激光切割技术在性能和效率方面表现出色，与传统机械接触加工技术相比具有诸多优势，如加工效率高、划片路径窄、切屑密度高等。它有望成为取代金刚线切割技术的有力竞争者，为碳化硅等下一代半导体材料的应用提供新的可能。随着工业技术的进步，碳化硅衬底尺寸逐渐增大，碳化硅切割技术必将迎来更大的发展。因此，高效高质量的水导激光切割将成为未来碳化硅切割的主流趋势。
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