中电科二所在碳化硅激光剥离技术方面取得进展

　　日前，中国电子科技集团公司第二研究所宣布碳化硅激光剥离设备研发项目通过专家评审论证，正式立项、启动。

　　碳化硅半导体材料具有宽禁带、高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率、化学性能稳定等优点，对电动汽车、高压输变电、轨道交通、通讯基站、卫星通讯、国防军工等领域的发展有重要意义。然而，碳化硅材料硬度与金刚石相近，现有的衬底加工工艺切割速度慢、晶体与切割线损耗大，每完成一片350μm厚的标准晶圆加工，就会因线锯切割造成厚度约300μm的材料损失，大幅增加了衬底的成本，导致单晶衬底材料价格高昂，约占碳化硅器件成本50%，限制了碳化硅半导体器件的广泛应用。

　　激光垂直改质剥离设备被誉为“第三代半导体中的光刻机”，其革命性地利用光学非线性效应，使激光穿透晶体，在晶体内部发生热致开裂、化学键断裂与分解、激光诱导电离等一系列物理化学过程，形成垂直于激光入射方向的改质层，最终实现晶片的剥离。激光剥离几乎可完全避免常规的多线切割技术导致的切割损耗，仅需将剥离的晶片进行研磨抛光，因此可将每片碳化硅衬底的平均加工损耗大幅降低至100μm以下，从而在等量原料的情况下提升碳化硅衬底产量。此外，激光剥离技术还可应用于器件晶圆的减薄过程，实现被剥离晶片的二次利用。

　　围绕国家战略需求和国际产业竞争焦点，聚焦第三代半导体关键核心技术和重大应用方向，中国电子科技集团公司第二研究所紧抓第三代半导体产业发展契机，以解决碳化硅衬底加工效率这一产业突出难题为目标，将碳化硅激光剥离设备列为“十四五”期间重点研发装备，旨在实现激光剥离设备国产化，打造“国之重器”，形成第三代半导体核心装备研发、产业化和整线装备解决方案的能力。

　　截止目前，项目团队已掌握激光剥离技术原理与工艺基础，并已基于自主搭建的实验测试平台，结合特殊光学设计、光束整形、多因素耦合剥离等核心技术，成功实现了小尺寸碳化硅单晶片的激光剥离，取得突破性进展。下一步，团队将聚焦激光剥离技术的实用化与工程化，积极推进工艺与设备的协同创新，研发大尺寸化、快速生产化、高良率化、全自动化、低能耗化的激光剥离设备。