


圖源:公開網絡
在新能源汽車領域,碳化硅的應用尤為顯著。它能夠顯著提升電能轉換效率,減少能量損耗,從而有效延長電動汽車的續航里程并提升整車性能。據市場預測,到2025年,中國新能源汽車的年產量將接近600萬輛,每輛車的功率芯片需求量預計在1000至2000顆,其中超過50%將使用碳化硅芯片。這一趨勢反映了SiC在新能源汽車功率電子中的關鍵作用。
隨著市場對碳化硅需求的不斷增加,SiC晶圓的加工技術也在迅速發展,激光技術正成為這一領域中的重要創新。例如,激光內部改質切割技術能夠在碳化硅晶圓內部產生改質層,結合裂片技術進行高效的晶粒分離。相比傳統機械切割,激光加工具有更高的效率、材料浪費更少且加工精度更高,避免了機械刀輪切割中成本高、效率低的問題。
全球碳化硅市場的迅速擴展也反映了這一材料的戰略意義。據TrendForce預測,2023年全球SiC功率器件市場規模約為30.4億美元,到2028年預計將增長至91.7億美元,年復合增長率(CAGR)高達25%。這一數據表明,碳化硅及其相關加工技術將在未來的半導體產業中扮演更加核心的角色。
在碳化硅晶圓的后道加工過程中,除了切割,還包括標記、分片和封裝等步驟,這些都需依賴激光加工技術的支持。激光技術不僅提升了各個環節的加工效率,還提高了產品質量,減少了材料損耗,幫助降低生產成本。這對于推動碳化硅芯片的大規模商用和提升其市場競爭力具有重要意義。
? ?激光晶圓標記技術:半導體制造中的精密標識應用
在碳化硅晶圓片的芯片制造過程中,激光技術的應用正變得越來越關鍵,特別是在芯片的標記和追溯方面。每顆芯片都需要具備獨特的條碼標記以便區分和追蹤,而傳統的標記方法,如油墨印刷和機械針刻,效率較低且耗材消耗大,已無法滿足當前高效且環保的生產需求。相比之下,激光標記技術作為一種無接觸的加工方式,能夠在不損傷晶圓片的前提下進行高效率、無耗材的標記操作,特別適合應對晶圓片日益輕薄化的發展趨勢。
在選擇激光器時,通常根據碳化硅材料的特性以及用戶對標記質量的需求來確定合適的設備。目前,納秒和皮秒紫外激光器是碳化硅晶圓標記的常見選擇。納秒紫外激光器憑借其較低的成本和廣泛的適用性被廣泛使用,適合對成本控制較為敏感的應用場景。而皮秒紫外激光器由于具備冷加工的特性,在標記過程中對材料的熱影響極小,能夠實現更精細和清晰的標記效果,適用于標記質量要求更高的場合。

圖源:網絡
激光標記的具體過程包括將激光束通過外光路傳輸和擴束,隨后通過振鏡掃描系統將光束聚焦到碳化硅晶圓的表面,并按照預先設計的圖案進行打標。例如,在使用納秒紫外激光器時,可以實現字高1.62mm、字寬0.81mm、標記深度50μm的效果,而其周圍的材料突起高度僅為5μm,標記精度高且對材料的影響極小。這種精細的標記技術在芯片的質量控制和追溯管理中扮演著不可或缺的角色,也為整個芯片制造流程帶來了更高的效率與可靠性。

? ?激光隱形改質切割技術:碳化硅晶圓片精密加工的高效手段
在碳化硅晶圓片完成背金去除后,緊接著進行的關鍵工序是激光隱形改質切割。該技術的本質在于利用特定波長的激光束,聚焦于材料內部,精準形成改質層,從而實現晶圓片的無損切割。由于激光作用僅限于晶圓的內部,材料的上下表面得以保持完整,有效確保了切割質量。
背金去除過程中可能會殘留少量材料,或導致晶圓輕微損傷,這可能影響激光透過晶圓的能力,進而影響隱形切割的效果。因此,激光切割通常選擇從正面(溝道面)入射,以保證切割精度和效果。這項工藝一般采用皮秒紅外激光器作為光源。皮秒激光器因其近紅外波長的優勢,能夠高效穿透碳化硅材料,在其內部形成改質區域。與傳統機械切割相比,這種方法不僅大幅提升了切割效率,同時也顯著減少了材料損耗,成為提高切割工藝穩定性的理想選擇。

圖源:公開網絡
碳化硅晶圓片的厚度取決于具體工藝要求,通常在100至400微米之間。由于激光每次形成的改質層范圍有限,為了達到理想的切割效果,通常需要多次移動焦點進行切割。這對Z軸的控制精度提出了較高要求,因為碳化硅材料的折射特性較強,且需要避免上下表面的損傷。為保證切割穩定性,現代激光切割設備常配備焦點隨動功能。該技術能夠實時監控加工面變化,及時調整焦點位置,確保整個切割過程的一致性和高效性。通過這一功能,不僅提升了加工的精度和效率,還保證了切割質量的穩定性。
綜上所述,激光隱形改質切割技術為碳化硅晶圓片加工提供了一種高效且無損的解決方案。它顯著提高了生產效率,減少了材料浪費,并確保了后續加工中的產品質量。隨著技術的不斷優化,這一工藝將在半導體制造領域發揮越來越重要的作用,推動行業的技術進步和創新。

掃碼,立即預報名,了解詳情
?? 激光加工展商推薦
無錫市科猛碳極科技有限公司
展位號? W1072
公司介紹:無錫市科猛碳極科技有限公司是為鉆石、PCD、玻璃等各種特殊材料的切割、打磨加工和制造提供全面技術解決方案的高端激光技術應用的企業,是國內最早一批透明型材的激光切割、加工設備的技術和產品開發公司,尤其為CVD、HPHT人造鉆石和天然鉆石加工、打磨提供完整且不斷發展的創新型激光應用硬件及系統。公司在各種透明型材的激光加工應用上鉆研、深耕多年,具有多項相關的技術發明和專利,接連開發出了激光鉆石切片機、激光鉆石取芯機、激光鉆石4P立體加工設備、激光玻璃打孔機、激光玻璃打砂機、激光金屬專用小幅面高精密加工設備等系列化的激光加工裝備產品,對紅外和綠光的各種應用場景提供一系列成熟且專業的技術方案,公司正在研發的水導激光技術與實際應用項目也在快速沉淀和發展。科猛碳極,正在中、高端激光技術應用領域潛心前行、卓越成長,我們定力爭成為比肩全球高端激光技術與裝備產品企業的中國的優秀技術力量
主營產品:激光鉆石切片機、激光鉆石取芯機、激光鉆石4P立體加工設備、激光玻璃打孔機、激光玻璃打砂機、激光金屬專用小幅面高精密加工設備等系列化的激光加工裝備產品

官方網站:http://www.qomotech.com/