中電科二所在碳化硅激光剝離技術(shù)方面取得進(jìn)展
日前，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二研究所宣布碳化硅激光剝離設(shè)備研發(fā)項(xiàng)目通過(guò)專家評(píng)審論證，正式立項(xiàng)、啟動(dòng)。
碳化硅半導(dǎo)體材料具有寬禁帶、高熱導(dǎo)率、高擊穿場(chǎng)強(qiáng)、高飽和電子漂移速率、化學(xué)性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)電動(dòng)汽車、高壓輸變電、軌道交通、通訊基站、衛(wèi)星通訊、國(guó)防軍工等領(lǐng)域的發(fā)展有重要意義。然而，碳化硅材料硬度與金剛石相近，現(xiàn)有的襯底加工工藝切割速度慢、晶體與切割線損耗大，每完成一片350μm厚的標(biāo)準(zhǔn)晶圓加工，就會(huì)因線鋸切割造成厚度約300μm的材料損失，大幅增加了襯底的成本，導(dǎo)致單晶襯底材料價(jià)格高昂，約占碳化硅器件成本50%，限制了碳化硅半導(dǎo)體器件的廣泛應(yīng)用。
激光垂直改質(zhì)剝離設(shè)備被譽(yù)為“第三代半導(dǎo)體中的光刻機(jī)”，其革命性地利用光學(xué)非線性效應(yīng)，使激光穿透晶體，在晶體內(nèi)部發(fā)生熱致開(kāi)裂、化學(xué)鍵斷裂與分解、激光誘導(dǎo)電離等一系列物理化學(xué)過(guò)程，形成垂直于激光入射方向的改質(zhì)層，最終實(shí)現(xiàn)晶片的剝離。激光剝離幾乎可完全避免常規(guī)的多線切割技術(shù)導(dǎo)致的切割損耗，僅需將剝離的晶片進(jìn)行研磨拋光，因此可將每片碳化硅襯底的平均加工損耗大幅降低至100μm以下，從而在等量原料的情況下提升碳化硅襯底產(chǎn)量。此外，激光剝離技術(shù)還可應(yīng)用于器件晶圓的減薄過(guò)程，實(shí)現(xiàn)被剝離晶片的二次利用。
圍繞國(guó)家戰(zhàn)略需求和國(guó)際產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)焦點(diǎn)，聚焦第三代半導(dǎo)體關(guān)鍵核心技術(shù)和重大應(yīng)用方向，中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二研究所緊抓第三代半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)發(fā)展契機(jī)，以解決碳化硅襯底加工效率這一產(chǎn)業(yè)突出難題為目標(biāo)，將碳化硅激光剝離設(shè)備列為“十四五”期間重點(diǎn)研發(fā)裝備，旨在實(shí)現(xiàn)激光剝離設(shè)備國(guó)產(chǎn)化，打造“國(guó)之重器”，形成第三代半導(dǎo)體核心裝備研發(fā)、產(chǎn)業(yè)化和整線裝備解決方案的能力。
截止目前，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)已掌握激光剝離技術(shù)原理與工藝基礎(chǔ)，并已基于自主搭建的實(shí)驗(yàn)測(cè)試平臺(tái)，結(jié)合特殊光學(xué)設(shè)計(jì)、光束整形、多因素耦合剝離等核心技術(shù)，成功實(shí)現(xiàn)了小尺寸碳化硅單晶片的激光剝離，取得突破性進(jìn)展。下一步，團(tuán)隊(duì)將聚焦激光剝離技術(shù)的實(shí)用化與工程化，積極推進(jìn)工藝與設(shè)備的協(xié)同創(chuàng)新，研發(fā)大尺寸化、快速生產(chǎn)化、高良率化、全自動(dòng)化、低能耗化的激光剝離設(shè)備。
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