水導(dǎo)激光切割技術(shù)正在成為碳化硅晶片切割的優(yōu)選
發(fā)布日期：2024-08-08 11:41 ????瀏覽量：
晶片切割在半導(dǎo)體器件制造中極為關(guān)鍵，其切割方式和質(zhì)量關(guān)乎晶片厚度、粗糙度、尺寸以及生產(chǎn)成本，甚至影響著整個(gè)器件制造過程。盡管高質(zhì)量的碳化硅作為第三代半導(dǎo)體材料，是推動(dòng)電氣革命的重要角色，然而，其高昂的制造成本卻給其廣泛應(yīng)用帶來了挑戰(zhàn)。為解決這一問題，業(yè)界通常采取線鋸切割或金剛石線鋸切割法，將碳化硅晶錠分割成多個(gè)薄片。雖然這種方法能夠有效地分離晶片，但切割耗時(shí)較長(zhǎng)，且切口大、表面粗糙度大、材料損失嚴(yán)重，進(jìn)一步提升了使用碳化硅材料的成本，限制了其在半導(dǎo)體行業(yè)的發(fā)展。因此，研究新的碳化硅晶片切割技術(shù)顯得尤為緊迫。
近年來，激光切割技術(shù)在半導(dǎo)體材料生產(chǎn)加工中的應(yīng)用日益受到關(guān)注。該技術(shù)利用聚焦的激光束對(duì)材料進(jìn)行修飾，從而實(shí)現(xiàn)材料分離。由于是非接觸式工藝，避免了刀具磨損和機(jī)械應(yīng)力的影響，大大提高了晶圓表面的粗糙度和精度，同時(shí)無需后續(xù)拋光工藝，降低了材料損失和成本，減輕了環(huán)境污染。盡管激光切割技術(shù)已成功應(yīng)用于硅晶錠切割，但在碳化硅領(lǐng)域的應(yīng)用尚不完善。目前，水導(dǎo)激光技術(shù)值得關(guān)注。
水導(dǎo)激光技術(shù)（Laser MicroJet, LMJ）又稱激光微射流技術(shù)，其以優(yōu)異的切割質(zhì)量而備受矚目。該技術(shù)通過壓力調(diào)制的水腔將激光束聚焦在噴嘴上，噴出低壓水柱，形成光波導(dǎo)，引導(dǎo)激光沿水流方向傳播，從而實(shí)現(xiàn)切割。水流不僅能冷卻切割區(qū)，降低材料熱變形和熱損傷程度，還能帶走加工碎屑。相較于線鋸切割，水導(dǎo)激光的速度顯著提升。然而，由于水對(duì)不同波長(zhǎng)的激光吸收程度不同，激光波長(zhǎng)受限，主要為1064nm、532nm、355nm三種。
激光切割技術(shù)在性能和效率方面表現(xiàn)出色，與傳統(tǒng)機(jī)械接觸加工技術(shù)相比具有諸多優(yōu)勢(shì)，如加工效率高、劃片路徑窄、切屑密度高等。它有望成為取代金剛線切割技術(shù)的有力競(jìng)爭(zhēng)者，為碳化硅等下一代半導(dǎo)體材料的應(yīng)用提供新的可能。隨著工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步，碳化硅襯底尺寸逐漸增大，碳化硅切割技術(shù)必將迎來更大的發(fā)展。因此，高效高質(zhì)量的水導(dǎo)激光切割將成為未來碳化硅切割的主流趨勢(shì)。
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