新型激光材料加工专利大幅提升SiC生产率

　　日本 DISCO 公司的科学家们使用一种称为关键无定形黑色重复吸收(key amorphous-black repetitive absorption，KABRA)的专利和正在申请专利的激光材料加工技术，可以将碳化硅(SiC)晶圆的生产率提升到原来的四倍，并且在提高产量的同时减少材料损耗。该技术适用于单晶和多晶锭，不管晶体层的取向如何。目前，SiC 功率器件在市场中的渗透较慢，主要是因为其产量小、且生产成本高。然而，KABRA 方法能够显著提高 SiC 器件的产量，并且应该能够使 SiC 器件作为功率器件、空间反射镜、超稳定光学模具和辐射热测量计等产品而获得更多的市场驱动力量。

　　为了使用厚度为 20mm、直径为4英寸的晶锭生产厚度为 350μm 的SiC 晶圆，传统的使用金刚石线锯的加工工艺，切割每片晶圆需要 1.6~2.4小时，随后还要进行双面研磨工艺和最终抛光工艺，从一个晶锭生产 30片晶圆，总共需要 2.5~3.5 天的时间。虽然许多抛光工艺正在开发中，但 SiC 仍然是一种非常坚硬的易碎材料，由于在机械切割过程中形成深的起伏凹槽，所以 SiC 必须非常仔细地进行研磨。

　　KABRA晶圆分离

　　从其名字上可以看出，KABRA 工艺本质上将激光聚焦在 SiC 晶片的内部，通过重复通过或“无定形黑色重复吸收”，将 SiC 分解成无定形硅和无定形碳，并形成作为晶圆分离基点的一层，即黑色无定形层吸收更多的光，从而能够很容易地分离晶圆(见图 1)。

　　与传统工艺中的 1.6~2.4 小时相比，KABRA 工艺仅用 25 分钟来分离每片晶圆，与使用常规切片工艺、每片晶圆将带来 200μm 的材料损耗相比，KABRA 工艺在分离期间并不产生材料损耗。此外，金刚石锯片分离的晶圆需要 16 小时的最终研磨时间，这在 KABRA 工艺中也是不需要的。

　　总之，利用传统工艺，从一个晶锭中生产出 30 片晶圆，需要 2.5~3.5天的时间 ;而使用 KABRA 工艺，从一个晶锭中生产出 44 片晶圆，仅需要 18 小时的时间，这相当于 3~5 倍的生产率提升(或者说产能大约为原来的四倍)。