碳化硅晶圆划移时间询查全力为玩家提供最好玩、最有信誉的百家乐、AG真人娱乐游戏、在线棋牌、现金棋牌等游戏

高爱梅，黄卫国，韩 瑞

( 中国电子科技集团公司第四十五询查所)

摘录：

碳化硅(SiC)材料具有禁带宽度大、导热性好、载流 子 迁 移 率 高 等 优 点 ，是第 三 代 半 导 体材料的代表之一。 因其莫氏硬度大，以至划片难度增大，严重制约了碳化硅器件的边界化发展；通过分析碳化硅的材料性情和现存划移时间性情，纠合工艺教诲，建议了几种碳化硅晶圆的划片圭表，给出工艺参数并分析各自的优弱点，得回了理思的加工工艺。

碳化 硅 是 宽 禁 带 半 导 体 器 件 制 造 的 核 心 材料，SiC 器件具有高频、大功率、耐高温、耐发射、抗干预、体积小、分量轻等诸多上风，是目下硅和砷化镓等半导体材料所无法相比的，应用远景十分远大，是中枢器件发展需要的重要材料，由于其加工难度大，一直未能得到大边界现实应用。碳化硅材料的加工难度体目下：(1)硬度大，莫氏硬度溜达 在 9.2 ～9.6；(2) 化学 稳 定 性 高 ，几 乎 不 与 任何强酸或强碱发生反应；(3) 加工设立尚不练习。因此，围绕碳化硅晶圆划片工艺和设立伸开询查，对鼓励我国碳化硅新式电子元器件的发展，促进第三代半导体产业发展有着积极的兴致。

1 碳化 硅 材 料 特 性

碳化硅是ⅠⅤ-ⅠⅤ族二元化合物半导体，具有很强的离子共价键，纠合能量清醒，具有优厚的力学、化学性能。材料带隙即禁带能量决定了器件许多性能，包括光谱反应、抗发射、责任温度、击穿电压等，碳化硅禁带宽度大。如最常用的 4H-SiC禁带能量是 3.23 eV，因此，具有风雅的紫外光谱反应性情，被用于制作紫外光电二极管。SiC 临界击穿电场比常用半导体硅和砷化镓大许多，其制作的器件具有很好的耐高压性情。另外，击穿电场和热导率决定器件的最 大 功 率 传 输 能 力 ，SiC 热导率高达 5W/(cm·K)，比许多金属还要高，因此特地允洽作念高温、大功率器件和电路。碳化硅热清醒性很好，可以责任在 300～600 ℃。碳化硅硬度高，耐磨性好，常用来研磨或切割其它材料，这就意味着碳化硅衬底的划切特地难办。

目下，用于制作电子器件的碳化硅晶圆主要有 2 种，N 型导电晶圆厚度 150～350 μm，电阻率0.010～0.028 Ω·cm2，主要应用于发光二极管、电力电 子 行 业 的 功 率器 件 。 高纯 半 绝 缘 晶 圆 厚 度50 ～100 μm，电 阻 率 1 ×108 Ω·cm2，主 要 用 于 微波射频、氮化镓晶体管等边界。针对半导体行业应用的 SiC 晶圆划切，询查几种加工圭表的性情及应用。

2 碳化 硅 晶 圆 划 片 方 法

2.1 砂轮 划 片

砂轮划片机是通过空气静压电主轴初始刀片高速旋转，竣事对材料的强力磨削。所用的刀片刃口镀有金刚砂颗粒，金刚砂的莫氏硬度为 10 级，只是比硬度 9.5 级的 SiC 略高少量，反复地低速磨削不仅费时，况兼勤恳，同期也会形成刀具平方磨损。如：100 mm（4 英寸）SiC 晶圆划切每片需要6～8h，且易形成崩边弱势。因此，这种传统的低效加工形势还是迟缓被激光划片取代。

2.2 激光 全 划

激光划片是把握高能激光束照耀工件名义，使被照耀区域局部溶化、气化，从而达到去除材料，竣事划片的经由。激光划片黑白构兵式加工，无机械应力挫伤，加工形势机动，不存在刀具损耗和水沾污，设立使用贵重资本低。为幸免激光划透晶圆时挫伤支抓膜，接受耐高温烧蚀的 UV 膜。

目下，激光划片设立接受工业激光器，波长主要有 1064 nm、532 nm、355 nm 三种 ， 脉 宽 为 纳秒、皮秒和飞秒级。表面上，激光波长越短、脉宽越短，加工热效应越小，有益于狭窄精密加工，但资本相对较高。355 nm 的紫外纳秒激光器因当时间练习、资本低、加工热效应小，应用特地世俗。近几年 1064 nm 的皮秒激光器时间发展赶快，应用到许多新边界，得回了很好的闭幕。图 1、图 2 辞别对 2 种激光器划切 SiC 晶圆的闭幕进行了对比。

从图 1、图 2 中可以看出，355 nm 紫外激光加工热效应小，但未齐备气化的熔渣在切割说念内粘连堆积，使得切堵截面不光滑，附着的熔渣在后续工艺才能容易零碎，影响器件性能。1064 nm 的皮秒激 光 器 采 用 较 大 的 功 率 ，划 切 效 率 高 ，材 料 去除充分，断面均匀一致，但加工热效应太大，芯片盘算中需要预留更宽的划切说念 。355 nm 纳秒 和1064 nm 皮秒激光器的参数过火 2 种激光器划切准100 mm、厚 80 μmSiC 晶圆的闭幕如表 1 所示。

2.3 激光 半 划

激光半划适用于解感性较好的材料加工，激光划切至一定深度，然后接受裂片形势，沿切割说念产生纵向蔓延的应力使芯片分离。这种加工形势服从高，无需贴膜去膜工序，加工资本低。但碳化硅晶圆的解感性差，不易裂片，裂开的一面庞易崩边，划过的部分仍然存在熔渣粘连表象，如图 3 所示。

2.4 激光 隐 形 划 切

激光隐形划切是将激光聚焦在材料里面，形成改质层，然后通过裂片或扩膜的形势分离芯片。名义无粉尘沾污，确凿无材料损耗，加工服从高。竣事隐形划切的 2 个条款是材料对激光透明，有余的脉冲能量产生多光子接纳。碳化硅在室温下的带隙能量 Eg 约为 3.2 eV，即为 5.13×10-19 J。1064 nm 激光光子能量 E = hc/λ =1.87×10-19 J。可见 1064 nm 的激光光子能量小于碳化硅材料 的接纳带隙，在光学上呈透明性情，自在隐形划切的条款。内容的透过率与材料名义性情、厚度、掺杂物的种类等要素猜想，以厚度 300 μm 的碳化硅抛光晶圆为例，实测 1064 nm 激光透过率 约 为67%。选用脉冲宽度极短的皮秒激光，多光子接纳产生的能量不疗养成热能，只在材料里面引起一定深度的改质层，改质层是材料里面裂纹区、熔融区或折射率变化区。然后通事后续的裂片工艺，晶粒将沿着改质层分离。

碳化硅材料解感性差，改质层的拆开不行太大。教诲接受 JHQ-611 全自动划片机 和 350 μm厚的 SiC 晶圆，划切 22 层，划切速率 500 mm/s，裂开后的断面比较光滑，崩边小，旯旮整皆，如图4 所示。

2.5 水导 激 光 划 切

水导激光是将激光聚焦后导入微水柱中，水柱的直径把柄喷嘴孔径而异，有 100～30 μm 多种规格。把握水柱与空气界面全反射的旨趣，激光被导入水柱后将沿着水柱行进标的传播。在水柱保管清醒的范围内都能进行加工，超长的有用责任距离特地允洽厚材料的切割。传统激光切割时，能量的积蓄和传导是形成切割说念两侧热挫伤的主要原因，而水导激光因水柱的作用，将每个脉冲残留的热量赶快带走不会积蓄在工件上，因此切割说念干净利落。基于这些优点，表面上水导激光切割碳化硅是可以的遴选，但该时间难度大，关系的设立练习度不高，行为易损件的喷嘴制作难度大，要是不行精准清醒地收尾狭窄水柱，飞溅的水点烧蚀芯片，影响制品率。因此，该工艺目下尚未应用到碳化硅晶圆坐褥才能中。

3 收尾 语

本文分析了目下碳化硅晶圆划片的几种工艺圭表，纠合工艺教诲和数据，比较各自的优劣和可行性。其中，激光隐形划片与裂片纠合的加工圭表，加工服从高、工艺闭幕自在坐褥需求全力为玩家提供最好玩、最有信誉的百家乐、AG真人娱乐游戏、在线棋牌、现金棋牌等游戏，是碳化硅晶圆的理思加工形势。