Карбид кремния (SiC) — это не только важнейшая технология для национальной обороны, но и ключевой материал для мировой автомобильной и энергетической промышленности. Нарезка пластины, являющаяся первым критически важным этапом в обработке монокристаллов SiC, напрямую определяет качество последующего утонения и полировки. Традиционные методы нарезки часто приводят к образованию поверхностных и подповерхностных трещин, увеличивая процент поломок пластин и производственные затраты. Поэтому контроль повреждений, вызванных поверхностными трещинами, имеет решающее значение для развития производства устройств на основе SiC.
В настоящее время процесс нарезки слитков карбида кремния сталкивается с двумя основными проблемами:
- Высокие потери материала при традиционной многопроволочной распиловке:Чрезвычайная твердость и хрупкость карбида кремния (SiC) делают его склонным к деформации и растрескиванию во время резки, шлифовки и полировки. Согласно данным Infineon, традиционная возвратно-поступательная многопроволочная пила с алмазным напылением обеспечивает лишь 50% использования материала при резке, при этом общая потеря материала на одной пластине после полировки достигает ~250 мкм, оставляя минимальное количество пригодного для использования материала.
- Низкая эффективность и длительные производственные циклы:Согласно международной производственной статистике, производство 10 000 пластин с использованием круглосуточной непрерывной многопроволочной распиловки занимает около 273 дней. Этот метод требует большого количества оборудования и расходных материалов, а также приводит к высокой шероховатости поверхности и загрязнению (пыль, сточные воды).
Для решения этих проблем команда профессора Сю Сянцяня из Нанкинского университета разработала высокоточное оборудование для лазерной резки карбида кремния (SiC), используя сверхбыструю лазерную технологию для минимизации дефектов и повышения производительности. Для слитка SiC диаметром 20 мм эта технология удваивает выход годных пластин по сравнению с традиционной проволочной распиловкой. Кроме того, пластины, нарезанные лазером, демонстрируют превосходную геометрическую однородность, что позволяет уменьшить толщину до 200 мкм на пластину и еще больше увеличить производительность.
Основные преимущества:
- Завершены исследования и разработки крупномасштабного прототипа оборудования, проверенного на способность нарезать полуизолирующие кремниевые пластины SiC размером 4–6 дюймов и проводящие слитки SiC размером 6 дюймов.
- Процесс нарезки слитков размером 8 дюймов находится на стадии проверки.
- Значительно сокращено время нарезки, увеличен годовой объем производства и повышение урожайности более чем на 50%.
Подложка из карбида кремния (SiC) типа 4H-N производства XKH
Рыночный потенциал:
Это оборудование призвано стать ключевым решением для нарезки 8-дюймовых слитков SiC, в настоящее время доминируемым японским импортом, отличающимся высокими ценами и экспортными ограничениями. Внутренний спрос на оборудование для лазерной нарезки/утонения превышает 1000 единиц, однако зрелых китайских альтернатив не существует. Технология Нанкинского университета обладает огромной рыночной ценностью и экономическим потенциалом.
Совместимость с различными материалами:
Помимо карбида кремния (SiC), оборудование поддерживает лазерную обработку нитрида галлия (GaN), оксида алюминия (Al₂O₃) и алмаза, расширяя область его промышленного применения.
Благодаря революционному подходу к обработке кремниево-карбидных пластин, это нововведение устраняет важнейшие узкие места в полупроводниковом производстве, одновременно соответствуя мировым тенденциям к использованию высокоэффективных и энергосберегающих материалов.
Заключение
Компания XKH, являясь лидером отрасли в производстве подложек из карбида кремния (SiC), специализируется на предоставлении полноразмерных подложек SiC размером от 2 до 12 дюймов (включая типы 4H-N/SEMI и 4H/6H/3C), разработанных для быстрорастущих секторов, таких как электромобили (NEV), фотоэлектрические системы хранения энергии (PV) и сети связи 5G. Используя технологию нарезки пластин больших размеров с низкими потерями и высокоточную технологию обработки, мы достигли массового производства 8-дюймовых подложек и совершили прорыв в технологии выращивания 12-дюймовых проводящих кристаллов SiC, значительно снизив себестоимость единицы чипа. В дальнейшем мы продолжим оптимизировать процессы лазерной нарезки на уровне слитков и интеллектуального контроля напряжений, чтобы повысить выход годных изделий на 12-дюймовых подложках до конкурентоспособного на мировом уровне уровня, что позволит отечественной SiC-промышленности преодолеть международные монополии и ускорить внедрение масштабируемых приложений в высокотехнологичных областях, таких как автомобильные чипы и источники питания для серверов с поддержкой ИИ.
Подложка из карбида кремния (SiC) типа 4H-N производства XKH
Дата публикации: 15 августа 2025 г.