聚焦8英寸SiC,这3家厂商出新招

原创 第三代半导体风向 2024-06-14 18:11

近期,“行家说三代半”发现,国内外新增了3种针对8英寸SiC的工艺方案,可进一步助推规模生产降本增效,详情请看:

Synova SA:

8英寸SiC倒角仅需5分钟

2024年6月,Synova SA公布了旗下LCS 305 5 轴系统在SiC 衬底倒角加工上的技术突破,该设备搭载了自研的LMJ 水射流引导激光技术,针对8英寸碳化硅衬底,可将加工时间缩短 3 倍。

过去,碳化硅衬底片主要选用金刚石砂轮进行倒角,以避免在后续的研磨和抛光工艺中,出现裂纹、崩边等问题,但该工艺仍存在加工时间长、操作难度大、耗材使用量高等缺陷,所以,近年来激光工艺解决方案成为新的选择。

据介绍,Synova SA的LCS 305设备对于直径为 200 毫米、厚度为 0.5 毫米的单晶 SiC 衬底,整个边缘研磨过程仅需 5 分钟,包括缩小晶圆尺寸、对边缘进行斜切、轮廓加工以及切割等工序。

其中,LCS 305设备将 8 英寸 SiC 晶圆切割至 6 英寸大约需要一分钟,且包括平切/凹槽切割,厚度不受限制,也不会造成热损伤,而在不缩小尺寸的情况下,每片衬底的加工时间最短仅为 4 分钟。

此外,与传统激光器相比, Synova 独特的水射流引导激光技术是基于激光与低压水射流的结合,既能将激光引导至工件,还能在保持工件冷却的同时冲走烧蚀材料,可确保高质量的边缘磨削,无热损伤及污染,并且表面光滑,粗糙度更低(<0.5 µm),有助于降低衬底加工的总成本。

官网介绍,Synova SA成立于1997年,总部位于瑞士,主营业务为激光切割系统的研发生产,其专有的水射流引导激光技术 (LMJ)可导入微型加工中心 (MMC)等用途。值得注意的是,Synova 是第一家在 2001 年将激光引入半导体晶圆切割的公司,截至2023年,他们已售出500 多套 LMJ 系统。

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Mipox:

推出8英寸SiC稳定倒角方案

值得关注的是,今年5月,Mipox也推出了针对8英寸碳化硅衬底的稳定倒角方案。

据悉,目前针对碳化硅衬底的切口及边缘的倒角加工存在生产率不稳定的问题,特别是在几毫米的极窄范围内,对具有V形三维形状的缺口进行倒角时,仍具有砂轮磨损严重且无法进行连续缺口倒角的缺陷。

为此,Mipox开发了一种新方法,使用独特的抛光膜和设备来进行稳定倒角,并具有以下技术优势:

● 可连续倒角,无需担心磨料磨损,加工后衬底之间的差异几乎不存在;

● 可以按照原来雕刻的切口形状进行倒角,而不破坏形状,与激光切割方式兼容性好;

● 与砂轮磨削法相比,预计产量(加工能力、加工速度)提高约5倍

● 遵循 SiC 材料晶体取向,且采用恒压抛光机制,不易破坏晶体或切口损坏。

官网介绍,Mipox成立于1925年,总部位于日本,主要从事以涂层、切割、抛光为主的设备及材料的研发生产,值得注意的是,针对半导体材料,他们还研发了晶圆常温键合工艺、晶圆边缘抛光工艺。

中电科、哈工大:

BPD密度降至704cm −2 

2024年5月,由哈尔滨工业大学、中国电子科技集团联合发表的《降低BPD密度的8英寸SiC单晶的数值模拟与实验研究》中透露,他们通过加快冷却速度等方法,可将8英寸SiC单晶的BPD密度最高降至704cm −2

据悉,基面位错(BPD)会使SiC pn结二极管在长期正向电压工作后性能下降,或使SiC功率MOSFET和JFET在阻断模式下的漏电流增加,从而限制了SiC器件的应用,其形成的主要原因有温度梯度、冷却速率、籽晶键合方法、石墨坩埚和SiC单晶之间的热膨胀系数差异等。

文章进一步透露,研究人员通过数值模拟和相应实验研究了冷却工艺、籽晶键合方法和石墨坩埚材料对物理气相输运(PVT)法生长的8英寸N型4H-SiC单晶中BPD密度的影响,实验结果表明,有三种方法可有效减少基面位错(BPD)系数:

● 较高的冷却速度使BPD密度从4689cm −2降低到2925cm −2

● 优化籽晶键合方法使BPD密度降低至1560cm −2

● 采用热膨胀系数较小的石墨坩埚,BPD密度进一步降低至704cm−2

据此来看,该研究结果有助于进一步减少8英寸SiC单晶缺陷,提高晶体生长良率,对实现产业规模应用具有较大意义。

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