SiC晶圓劃片工藝：速度提升100倍，芯片增加13%

近日，一家日本廠商發(fā)布了一種全新的SiC晶圓劃片工藝，與傳統(tǒng)工藝相比，這項(xiàng)技術(shù)可將劃片速度提升100倍，而且可以幫助SiC廠商增加13%的芯片數(shù)量。

據(jù)介紹，該公司已經(jīng)向SiC功率器件制造商交付了約20臺(tái)劃片設(shè)備，以及2025-2030年的銷售額將達(dá)到約100億日元（約4.82億人民幣）。

眾所周知，SiC半導(dǎo)體非常硬，其硬度僅次于金剛石，這就導(dǎo)致將芯片從碳化硅晶圓上切割出來需要花費(fèi)相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間。

而且SiC晶圓的劃片主要存在幾個(gè)難題：

● SiC晶圓在劃片切割時(shí)容易約20微米寬的碎裂，因此會(huì)導(dǎo)致SiC芯片的角部和周邊部分出現(xiàn)被破壞或碎裂的風(fēng)險(xiǎn)。

●傳統(tǒng)技術(shù)在對(duì)SiC晶圓進(jìn)行劃片是需要增大切口寬度，約80μm-100μm，因此切口損耗較大，增加了SiC晶圓的浪費(fèi)。

●碳化硅晶圓劃片速度慢，硅晶圓的平均切割速度為100-200毫米/秒，SiC晶圓的平均切割速度僅為3-10毫米/秒。

●傳統(tǒng)劃片主要采用濕法工藝，因此每個(gè)SiC晶圓的劃片用水量達(dá)到6-7升/分鐘，對(duì)環(huán)境的影響也不低。

11月16日，三星鉆石工業(yè)（MITSUBOSHI DIAMOND）表示，他們的劃線裂片SnB工藝可以一次性解決這些問題。

據(jù)介紹，三星鉆石工業(yè)的SnB工藝已經(jīng)在玻璃和液晶面板的切割中應(yīng)用多年，尤其是在液晶面板領(lǐng)域的份額特別高，總共供應(yīng)了約6000臺(tái)切割設(shè)備。

SnB工藝從字面上看，包括兩個(gè)過程：劃線Scribe和裂片Break。在“劃線”工藝中，通常使用劃線砂輪的刀具在SiC晶圓表面上進(jìn)行淺切割，以產(chǎn)生分離芯片所需的裂紋。然后，在“斷裂”工藝中，將SiC晶圓翻轉(zhuǎn)并從劃線的正后方施加應(yīng)力，以使SiC芯片沿著劃線實(shí)現(xiàn)分離。

據(jù)該公司介紹，采用SnB工藝，劃線輪刀片對(duì)SiC晶圓（厚度為100-350μm）的切入深度不到1μm。

碳化硅晶圓劃線（左）、碳化硅晶圓裂片（右）

據(jù)介紹，三星鉆石工業(yè)的SnB工藝具有幾個(gè)優(yōu)勢(shì)：

●由于他們只是在晶圓表明進(jìn)行劃線，因此從未發(fā)生過SiC晶圓和芯片的碎裂。

●而且劃片道寬僅為30μm，幾乎沒有切縫損耗。

●與傳統(tǒng)劃片工藝相比，不使用水的干法工藝是他們的另一個(gè)主要優(yōu)點(diǎn)。

●切割速度也顯著提高。SnB的切割速度為100-300毫米/秒，這比傳統(tǒng)技術(shù)的3-10毫米/秒快了100倍，這將大大提高SiC功率器件的生產(chǎn)效率。

●劃片后芯片的橫截面也更為光滑。采用傳統(tǒng)劃片技術(shù)的SiC表面粗糙度“Rz”分別為1.43μm（水平方向）和1.47μm（垂直方向），而SnB的表面粗糙度“Rz”分別為0.17μm和0.07μm，兩者相差一個(gè)數(shù)量級(jí)。

該公司認(rèn)為，基于SnB工藝的DIALOGIC設(shè)備可以大幅降低碳化硅企業(yè)的成本。

首先，由于SnB劃片工藝幾乎沒有切口損耗，這增加了單片晶圓上可獲得的SiC芯片數(shù)量。據(jù)測(cè)算，6英寸SiC晶圓上采用傳統(tǒng)劃片技術(shù)可獲得 2.3936萬顆 0.75 mm2的芯片，而使用SnB可以獲得2.7144萬顆，多出約13%，這將有助于降低碳化硅功率半導(dǎo)體成本。

其次，DIALOGIC有助于大幅減少占比面積，據(jù)測(cè)算，采用傳統(tǒng)劃片技術(shù)，有一條月產(chǎn) 9000萬顆1mm2SiC芯片的6英寸線，大約需要18臺(tái)劃片機(jī)，安裝面積大約為65平方米。而使用該公司的DIALOGIC劃片設(shè)備，只需要三個(gè)單元，安裝面積減少75%，只需要16.5平方米。

該公司還表示，DIALOGIC的產(chǎn)能為每小時(shí)可加工約10片SiC晶圓，可兼容6英寸和8英寸晶圓。

審核編輯：劉清