襯底是半導體芯片的底層材料，主要起到物理支撐、導熱及導電作用。碳化硅具有比傳統(tǒng)的硅材料更高的導電性和更強的熱穩(wěn)定性，是制作高溫、高頻、大功率、高壓器件的理想材料之一，廣泛應用于太陽能、車載元件、充電樁、功率電源等生活和生產(chǎn)的諸多領(lǐng)域。

碳化硅襯底制造需經(jīng)過原料合成、晶體生長、晶體切割、晶片研磨加工以及清洗、拋光、檢測等諸多環(huán)節(jié)。切割環(huán)節(jié)是關(guān)鍵環(huán)節(jié)之一，由于碳化硅的硬度很大，莫氏硬度為9.5級，且脆性高，使得加工環(huán)節(jié)的切割難度大、破損率高，有數(shù)據(jù)顯示碳化硅加工環(huán)節(jié)的良率約為70%，成本占比約50%。因此，切割良品率的提高，有助于降低碳化硅襯底制造的成本，也符合半導體行業(yè)對碳化硅加工降本增效的期望。

目前，碳化硅材料的傳統(tǒng)切割方案中，處于金剛線切割替代砂漿線切割的進程中，但依舊存在損耗較大、切割耗材成本高等問題。激光切割作為多線切割的替代方案，在精準度、切割效率、損耗、產(chǎn)品良率等方面具有優(yōu)勢，有助于降低碳化硅的成本，從而加速推動以碳化硅為襯底材料的成品在半導體市場的滲透。

皮秒脈寬的超快皮秒激光器是碳化硅襯底材料切割的高效工具�；�于市場對碳化硅襯底材料激光切割的需求，納飛光電以自研的皮秒激光器為光源，廣泛開展碳化硅激光切割探索。該皮秒激光器的脈沖寬度在10ps左右，光束質(zhì)量優(yōu)異（M²＜1.3），且脈沖穩(wěn)定性和功率穩(wěn)定性非常高，均小于1%RMS，超高穩(wěn)定性能為切割過程提供持久性可靠輸出，保證工業(yè)級場景切割應用要求，以及切割一致性更高，從而提升良品率。

當激光以皮秒量級的脈沖時間作用到碳化硅材料上時，隨著脈沖能量急劇上升，超高峰值功率能輕易地剝離外層電子，使電子脫離原子的束縛，形成等離子體，繼而實現(xiàn)材料去除，這是一個冷加工過程。皮秒激光器的冷加工對碳化硅的硬脆特性更為友好，切割時不易崩邊，以及裂痕的產(chǎn)生，隨著激光束在材料表面的移動，形成寬度很窄的切縫，完成對材料的切割。

同時，激光與材料相互作用的時間很短，僅為10ps左右，離子在將能量傳遞到周圍材料之前就已經(jīng)從材料表面被燒蝕掉了，不會給周圍的材料帶來熱影響，熱影響區(qū)非常的小。而且是非接觸式的切割，無機械應力，讓碳化硅切割的效率高，切縫小，材料利用率高，兼具性能可靠和成本優(yōu)勢，可成為碳化硅金剛線切割技術(shù)的理想替代設備。

大尺寸碳化硅襯底有助于實現(xiàn)降本增效，已成主流發(fā)展趨勢。襯底尺寸越大，單位襯底可生產(chǎn)更多的芯片，因而單位芯片成本越低，同時邊緣浪費的減少將進一步降低芯片生產(chǎn)成本。據(jù)媒體報道，目前全球碳化硅襯底主流尺寸為6英寸，正在向8英寸襯底過渡中，國內(nèi)碳化硅襯底主流尺寸則為4英寸并向6 英寸襯底過渡，預計2025~2030年6英寸晶圓國內(nèi)市場需求將增長至60萬片。更大尺寸則意味著更高加工難度，新時期新形勢下，納飛光電將在當前基礎上，面向科技前沿的市場需求，加緊科研攻關(guān)和實驗探索，為半導體行業(yè)突破發(fā)展賦能。

轉(zhuǎn)自：納飛曉峰

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