Kürzlich hat die Universität Nanjing erfolgreich groß angelegte Laserschneidgeräte und -technologien für Siliziumkarbid (SiC) entwickelt, was einen bedeutenden Fortschritt auf dem Gebiet der Halbleitermaterialverarbeitungsgeräte der dritten Generation in China darstellt. Diese Technologie löst nicht nur das Problem des hohen Materialverlusts bei herkömmlichen Schneidtechniken, sondern steigert auch die Produktionseffizienz erheblich und leistet einen wesentlichen Beitrag zur Entwicklung der Technologie zur Herstellung von Siliziumkarbid-Geräten.
Siliziumkarbid (SiC) ist als wichtiges strategisches Material von entscheidender Bedeutung für die nationale Verteidigungssicherheit, die globale Automobilindustrie und die Energiewirtschaft. Die von der Universität Nanjing entwickelte neue Technologie hat die Schneidleistung während des Verarbeitungsprozesses von Siliziumkarbid-Einkristallen erheblich verbessert. Es kann die Beschädigung der Oberfläche des Wafers durch Risse wirksam kontrollieren und dadurch den Grad der anschließenden Verdünnung und Polierbearbeitung verbessern.
„Traditionelle Mehrdraht-Schneidetechnologie weist bei der Verarbeitung von Siliziumkarbid einen hohen Materialverlust und lange Bearbeitungszyklen auf, was nicht nur die Produktionskosten erhöht, sondern auch die Kapazität einschränkt“, erklärte der Projektleiter. Die Materialausnutzungsrate der herkömmlichen Methode im Schneidglied beträgt nur 50 %, und der Materialverlust nach dem Polieren und Schleifen beträgt bis zu 75 %.
Um diese Herausforderungen zu meistern, setzte das technische Team der Universität Nanjing Laserschneidegeräte ein, wodurch der Materialverlust erheblich reduziert und die Produktionseffizienz verbessert wurde. Beispielsweise können aus einem 20-mm-SiC-Barren mehr als 50 Wafer mit der Laserschneidetechnologie hergestellt werden, im Vergleich zu 30 Wafern mit 350 Mikrometern, die mit der herkömmlichen Drahtsägetechnologie hergestellt werden. Nach der Optimierung der geometrischen Eigenschaften des Wafers kann die Dicke eines einzelnen Wafers auf 200 Mikrometer reduziert werden, sodass aus einem einzigen Barren mehr als 80 Wafer hergestellt werden können.
Darüber hinaus bietet die von der Universität Nanjing entwickelte Laserschneideausrüstung auch einen erheblichen Vorteil bei der Schneidzeit. Die Schnittzeit für eine einzelne Scheibe eines 6-Zoll halbisolierenden/leitenden Siliziumkarbidbarrens beträgt nicht mehr als 15 Minuten, und die Jahresproduktion eines einzelnen Geräts kann mehr als 30{4}} Stücke erreichen. Der Verlust pro Stück wird effektiv kontrolliert, wobei der Verlust eines halbisolierenden Siliziumkarbid-Ingots auf 30 Mikrometer und des leitfähigen Typs auf 60 Mikrometer kontrolliert wird, wodurch sich die Ausbeute um mehr als 50 % erhöht.
Im Hinblick auf die Marktanwendungsaussichten werden großformatige Siliziumkarbid-Laserschneidanlagen in Zukunft die Kernausrüstung für das Schneiden von 8--Zoll-Siliziumkarbidbarren sein. Derzeit kann nur Japan eine solche Ausrüstung bereitstellen, die teuer ist und gegen China ein Embargo verhängt. Die Inlandsnachfrage übersteigt 1.000 Einheiten, und die von der Universität Nanjing entwickelte Ausrüstung kann nicht nur zum Schneiden von Siliziumkarbid-Ingots und zum Ausdünnen von Wafern verwendet werden, sondern auch für die Laserbearbeitung von Materialien wie Galliumnitrid, Galliumoxid und Diamant , was breite Marktanwendungsaussichten zeigt.
