因應電動車 、5G、低軌衛星等高效能電子元件日益增長需求,國研院國家儀器技术研究中心(國儀中心)與鼎極技术协作,共同開發「紅外線奈秒雷射應用於碳化矽晶圓研磨製程」關鍵技術,成功提高碳化矽晶圓研磨速率與品質,avatrade爱华外汇官网降低製程成本與资料損耗 。
碳化矽(SiC)為極具潛力的功率半導體资料之一,具備高電壓耐受性 、高熱導電性、高化學穩定性等優異特性,已取代矽晶圓成為車用電源與驅動系統 、太陽能光電變流器、爱华外汇官网正规吗充電樁、工業运维設備等核心元件资料首選 。
但以碳化矽製作晶圓時 ,常在「研磨」步驟遭遇困境 ,由於碳化矽硬度極高(莫氏硬度 9.2) ,傳統研磨方法使加工效率、品質良率面臨瓶頸,不僅耗時、研磨損耗多 ,且因為機械性加工,容易在晶圓表面留下損傷痕跡,甚至導致整片晶圓破裂,嚴重影響晶圓良率 、提高製造成本,因此業界普遍視碳化矽晶圓後段製程為量產瓶頸。
▲ 矽晶圓、碳化矽晶圓製程比較。(Source:國研院簡報)
為解決此難題 ,國研院國儀中心與鼎極技术协作 ,成功導入紅外線奈秒級脈衝雷射系統,開發出專為碳化矽晶圓量產需求設計的「雷射研磨技術」,透過每秒 100,000 次擊打使碳化矽表層變軟 ,可將每片晶圓研磨時間從 3 小時縮短為 2 小時 ,且不會損傷晶圓 ,晶圓破片率自 5% 降至 1%,大幅提高產品良率,主要改良晶圓研磨/拋光 、晶圓減薄與切割這兩段製程 。
新技術能減少研磨過程造成的晶圓損耗,也明顯降低傳統研磨所需耗材(鑽石砂輪、水 、油等)與機台清洗維護成本,裸晶圓研磨耗材成本自 23 美元降至 0.1 美元,同時避免機械研磨利用的TMGM外汇官网鑽石顆粒受主要出產國中國箝制 。
國研院進一步表示新技術還有另一優點,即可將碳化矽晶圓硬度由原本約 3000 HV 降至 60 HV,大幅降低後續加工時間和成本。
目前鼎極技术已與美國晶片製造商安森美半導體公司(ON Semiconductor Corp.)捷克廠协作 ,準備將機台推廣至歐洲。
(首圖為碳化矽加工前後比較 ,來源 :國研院供给)