Silicon carbide (SiC) không chỉ là công nghệ then chốt cho quốc phòng mà còn là vật liệu chủ chốt cho ngành công nghiệp ô tô và năng lượng toàn cầu. Là bước quan trọng đầu tiên trong quy trình xử lý tinh thể đơn SiC, việc cắt lát wafer quyết định trực tiếp chất lượng của quá trình làm mỏng và đánh bóng tiếp theo. Các phương pháp cắt lát truyền thống thường tạo ra các vết nứt trên bề mặt và dưới bề mặt, làm tăng tỷ lệ vỡ wafer và chi phí sản xuất. Do đó, việc kiểm soát hư hỏng vết nứt bề mặt là rất quan trọng để thúc đẩy sản xuất thiết bị SiC.
Hiện nay, việc cắt thỏi SiC phải đối mặt với hai thách thức lớn:
- Hao hụt vật liệu cao trong phương pháp cưa nhiều dây truyền thống:Độ cứng và độ giòn cực cao của SiC khiến nó dễ bị cong vênh và nứt trong quá trình cắt, mài và đánh bóng. Theo dữ liệu của Infineon, phương pháp cưa nhiều dây liên kết kim cương-nhựa thông thường chỉ đạt hiệu suất sử dụng vật liệu 50% trong quá trình cắt, với tổng lượng vật liệu hao hụt trên một tấm wafer đạt ~250 μm sau khi đánh bóng, để lại lượng vật liệu sử dụng tối thiểu.
- Hiệu quả thấp và chu kỳ sản xuất dài:Thống kê sản xuất quốc tế cho thấy việc sản xuất 10.000 wafer bằng phương pháp cưa nhiều dây liên tục 24 giờ mất khoảng 273 ngày. Phương pháp này đòi hỏi thiết bị và vật tư tiêu hao lớn, đồng thời tạo ra độ nhám bề mặt cao và ô nhiễm (bụi, nước thải).
Để giải quyết những vấn đề này, nhóm của Giáo sư Xiu Xiangqian tại Đại học Nam Kinh đã phát triển thiết bị cắt lát laser độ chính xác cao cho SiC, tận dụng công nghệ laser siêu nhanh để giảm thiểu khuyết tật và tăng năng suất. Đối với thỏi SiC 20 mm, công nghệ này tăng gấp đôi năng suất wafer so với phương pháp cắt dây truyền thống. Ngoài ra, wafer được cắt lát bằng laser còn thể hiện tính đồng nhất hình học vượt trội, cho phép giảm độ dày xuống còn 200 μm mỗi wafer và tăng sản lượng hơn nữa.
Ưu điểm chính:
- Hoàn thành hoạt động R&D trên thiết bị nguyên mẫu quy mô lớn, được xác nhận có khả năng cắt lát các tấm bán dẫn SiC 4–6 inch và các thỏi SiC dẫn điện 6 inch.
- Việc cắt thỏi 8 inch đang được xác minh.
- Thời gian cắt lát ngắn hơn đáng kể, năng suất hàng năm cao hơn và cải thiện năng suất >50%.
Chất nền SiC loại 4H-N của XKH
Tiềm năng thị trường:
Thiết bị này được kỳ vọng sẽ trở thành giải pháp cốt lõi cho việc cắt phôi SiC 8 inch, hiện đang bị chi phối bởi hàng nhập khẩu từ Nhật Bản với chi phí cao và các hạn chế xuất khẩu. Nhu cầu trong nước về thiết bị cắt/làm mỏng bằng laser vượt quá 1.000 đơn vị, nhưng vẫn chưa có giải pháp thay thế hoàn thiện nào do Trung Quốc sản xuất. Công nghệ của Đại học Nam Kinh sở hữu giá trị thị trường và tiềm năng kinh tế to lớn.
Khả năng tương thích với nhiều vật liệu:
Ngoài SiC, thiết bị còn hỗ trợ xử lý laser gali nitride (GaN), nhôm oxit (Al₂O₃) và kim cương, mở rộng ứng dụng công nghiệp của nó.
Bằng cách cách mạng hóa quy trình xử lý wafer SiC, cải tiến này giải quyết những điểm nghẽn quan trọng trong sản xuất chất bán dẫn đồng thời phù hợp với xu hướng toàn cầu hướng tới vật liệu hiệu suất cao, tiết kiệm năng lượng.
Kết luận
Là công ty hàng đầu trong ngành sản xuất chất nền silicon carbide (SiC), XKH chuyên cung cấp chất nền SiC kích thước đầy đủ 2-12 inch (bao gồm loại 4H-N/SEMI, loại 4H/6H/3C) được thiết kế riêng cho các lĩnh vực tăng trưởng cao như xe năng lượng mới (NEV), lưu trữ năng lượng quang điện (PV) và truyền thông 5G. Tận dụng công nghệ cắt lát wafer kích thước lớn, tổn thất thấp và công nghệ xử lý có độ chính xác cao, chúng tôi đã đạt được sản xuất hàng loạt chất nền 8 inch và đột phá trong công nghệ phát triển tinh thể SiC dẫn điện 12 inch, giúp giảm đáng kể chi phí trên mỗi đơn vị chip. Trong tương lai, chúng tôi sẽ tiếp tục tối ưu hóa quy trình cắt lát laser ở cấp độ thỏi và kiểm soát ứng suất thông minh để nâng cao năng suất chất nền 12 inch lên mức cạnh tranh toàn cầu, trao quyền cho ngành công nghiệp SiC trong nước phá vỡ thế độc quyền quốc tế và đẩy nhanh các ứng dụng có khả năng mở rộng trong các lĩnh vực cao cấp như chip cấp ô tô và nguồn điện máy chủ AI.
Chất nền SiC loại 4H-N của XKH
Thời gian đăng: 15-08-2025