中国粉体网讯 碳化硅（SiC）不仅是关系国防安全的的重要技术，同时也是关于全球汽车产业和能源产业非常注重的关键技术。将生长出的晶体切成片状作为碳化硅单晶加工过程的第一道工序，切片的性能决定了后续薄化、抛光的加工水平。切片加工易在晶片表面和亚表面产生裂纹，增加晶片的破片率和制造成本，因此控制晶片表层裂纹损伤，对推动碳化硅器件制造技术的发展具有重要意义。
目前，碳化硅晶锭切片主要面临两个痛点问题：
1）传统多线切割技术材料损耗率高。由于碳化硅是高硬度的脆性材料，切磨抛的加工难度增加，加工过程中其曲翘开裂等问题严重，损耗巨大。根据英飞凌的数据，在传统的往复式金刚石固结磨料多线切割方法下，在切割环节对整体材料利用率仅有50%，经过抛光研磨环节后，切损耗比例则高达75%（单片总损耗～250um），可用部分比例较低。
2）传统多线切割技术加工周期长，产率低。国外生产统计显示，24小时连续并行生产，10000片生产时间约273天。要想满足市场需求，需要大量的线切割设备和耗材，而且线切割技术表界面粗糙度高、污染严重（粉尘、污水等）。
针对这些痛点问题，南京大学修向前教授团队研发的大尺寸碳化硅激光切片设备采用激光切片技术，显著降低了损耗并提高了产率。以单个20毫米SiC晶锭为例，采用激光切片技术可生产的晶圆数量是传统线锯技术的两倍以上。此外，激光切片生产的晶圆几何特性更好，单片晶圆厚度可减少到200um，进一步增加了晶圆数量。
该项目的竞争优势在于已完成大尺寸原型激光切片设备的研发，并实现了4-6英寸半绝缘碳化硅晶圆的切割减薄、6英寸导电型碳化硅晶锭的切片，目前正在进行8英寸晶锭切片验证。该设备具有切割时间短、年产晶片数量多、单片损耗低等优点，产片率提升超过50%。
从市场应用前景来看，大尺寸碳化硅激光切片设备是未来8英寸碳化硅晶锭切片的核心设备。目前，这一设备主要依赖日本进口，价格昂贵且存在禁运风险。国内对激光切片/减薄设备的需求超过1000台，但目前尚无成熟的国产设备销售。因此，南京大学研发的大尺寸碳化硅激光切片设备具有广阔的市场前景和巨大的经济价值。此外，该设备不仅可用于碳化硅晶锭切割和晶片减薄，还可应用于氮化镓、氧化镓、金刚石等其他材料的激光加工领域。
2025年8月21日，中国粉体网将在苏州举办第三代半导体SiC晶体生长及晶圆加工技术研讨会。我们邀请到南京大学修向前教授出席本次大会并作题为《大尺寸激光切片设备与工艺技术研究》的报告，为您具体介绍大尺寸半导体单晶激光切片设备的研究进展及规模化应用展望。
（中国粉体网编辑整理/空青）
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