突破！水导激光完成14英寸单晶碳化硅晶圆加工

近日，晟光硅研宣布，依托自主工艺体系，采用水导激光加工技术批量完成14英寸单晶碳化硅（SiC）晶圆加工验证，成功突破超大尺寸碳化硅晶圆低损伤精密成型关键技术，为大尺寸第三代半导体衬底加工提供了新的技术路径，也为未来14英寸碳化硅产业化奠定了工艺基础。

碳化硅作为第三代半导体的核心材料，具有宽禁带、高耐压、高热导率等优异特性，在新能源汽车、光伏储能、高压输配电、轨道交通及航空航天等领域应用广泛。随着功率器件需求快速增长，更大尺寸碳化硅衬底成为行业重要发展方向，可有效提升单片晶圆产出、降低制造成本。

不过，14英寸单晶碳化硅加工难度极高。材料本身硬度接近金刚石，脆性大且对热应力敏感，而超大尺寸晶圆刚性较弱，加工过程中容易出现崩边、隐裂、翘曲等缺陷，成为制约产业化的重要瓶颈。

目前，行业主要采用机械加工和干式激光加工两种方案。机械加工依赖金刚石线锯或砂轮磨削，容易引入机械应力，导致边缘崩裂、亚表面微裂纹，同时切缝较宽、材料损耗较大；干式激光加工虽然实现非接触加工，但热影响区较大，易产生热裂纹、重铸层和氧化缺陷，难以满足高端半导体晶圆对加工精度和材料完整性的要求。

针对这些难题，水导激光技术将激光束耦合至高速水射流中，实现激光与水流协同加工。加工过程中，水流不仅能够稳定约束激光传播，还可实时带走热量和加工碎屑，从而显著降低热影响区，减少热应力和晶格损伤，避免传统激光加工常见的热裂纹问题。

与此同时，水导激光属于非接触式加工，不会对晶圆施加机械挤压和摩擦，可有效降低超大尺寸薄壁晶圆的碎裂风险。由于激光始终被约束在水束内部，切缝更窄、侧壁垂直度更高，加工尺寸一致性得到提升，同时减少后续研磨和抛光工序，提高材料利用率并降低加工成本。

据介绍，经过多轮工艺验证，采用水导激光加工的14英寸单晶碳化硅晶圆在轮廓尺寸精度、边缘完整性及亚表面损伤等关键指标上均达到预期要求，验证了该工艺在超大尺寸碳化硅晶圆精密加工中的可行性。

业内认为，大尺寸碳化硅衬底是未来第三代半导体实现降本增效的重要方向。此次14英寸单晶碳化硅水导激光加工验证成功，不仅为超大尺寸SiC衬底制造提供了新的解决方案，也有望推动相关工艺向标准化、自动化和规模化生产迈进，进一步提升我国大尺寸碳化硅衬底产业链的自主制造能力。

以上内容来自DT半导体

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