這一企業攻克14英寸碳化硅加工難關

近日，晟光硅研宣布，依托自主工藝體系，采用水導激光加工技術批量完成14英寸單晶碳化硅（SiC）晶圓加工驗證，成功突破超大尺寸碳化硅晶圓低損傷精密成型關鍵技術，為大尺寸第三代半導體襯底加工提供了新的技術路徑，也為未來14英寸碳化硅產業化奠定了工藝基礎。

碳化硅作為第三代半導體的核心材料，具有寬禁帶、高耐壓、高熱導率等優異特性，在新能源汽車、光伏儲能、高壓輸配電、軌道交通及航空航天等領域應用廣泛。隨著功率器件需求快速增長，更大尺寸碳化硅襯底成為行業重要發展方向，可有效提升單片晶圓產出、降低制造成本。

不過，14英寸單晶碳化硅加工難度極高。材料本身硬度接近金剛石，脆性大且對熱應力敏感，而超大尺寸晶圓剛性較弱，加工過程中容易出現崩邊、隱裂、翹曲等缺陷，成為制約產業化的重要瓶頸。

目前，行業主要采用機械加工和干式激光加工兩種方案。機械加工依賴金剛石線鋸或砂輪磨削，容易引入機械應力，導致邊緣崩裂、亞表面微裂紋，同時切縫較寬、材料損耗較大；干式激光加工雖然實現非接觸加工，但熱影響區較大，易產生熱裂紋、重鑄層和氧化缺陷，難以滿足高端半導體晶圓對加工精度和材料完整性的要求。

針對這些難題，水導激光技術將激光束耦合至高速水射流中，實現激光與水流協同加工。加工過程中，水流不僅能夠穩定約束激光傳播，還可實時帶走熱量和加工碎屑，從而顯著降低熱影響區，減少熱應力和晶格損傷，避免傳統激光加工常見的熱裂紋問題。

與此同時，水導激光屬于非接觸式加工，不會對晶圓施加機械擠壓和摩擦，可有效降低超大尺寸薄壁晶圓的碎裂風險。由于激光始終被約束在水束內部，切縫更窄、側壁垂直度更高，加工尺寸一致性得到提升，同時減少后續研磨和拋光工序，提高材料利用率并降低加工成本。

據介紹，經過多輪工藝驗證，采用水導激光加工的14英寸單晶碳化硅晶圓在輪廓尺寸精度、邊緣完整性及亞表面損傷等關鍵指標上均達到預期要求，驗證了該工藝在超大尺寸碳化硅晶圓精密加工中的可行性。

業內認為，大尺寸碳化硅襯底是未來第三代半導體實現降本增效的重要方向。此次14英寸單晶碳化硅水導激光加工驗證成功，不僅為超大尺寸SiC襯底制造提供了新的解決方案，也有望推動相關工藝向標準化、自動化和規模化生產邁進，進一步提升我國大尺寸碳化硅襯底產業鏈的自主制造能力。