量產(chǎn)GaN晶圓的KABRA工藝流程

半導(dǎo)體制造設(shè)備廠商DISCO Corporation（總部：東京都大田區(qū)；總裁：Kazuma Sekiya）采用了KABRA（一種使用激光加工的晶錠切片方法），并開發(fā)了一種針對(duì)GaN（氮化鎵）晶圓生產(chǎn)而優(yōu)化的工藝。通過該工藝，可以同時(shí)提高GaN晶圓片產(chǎn)量，并縮短生產(chǎn)時(shí)間。

發(fā)展背景

GaN作為功率器件材料，具有優(yōu)越的高速功率轉(zhuǎn)換和傳導(dǎo)過程中低功率損耗等特性，使其成為小規(guī)模電源和5G基站的有力競(jìng)爭(zhēng)者。同時(shí)作為一種響應(yīng)全球碳中和需求的材料，GaN也成為了焦點(diǎn)。另一方面，GaN晶體生長(zhǎng)需要時(shí)間，且產(chǎn)出的晶錠直徑小且厚度薄，因此是一種非常易損的材料。

傳統(tǒng)情況下，使用金剛石線鋸是將GaN晶錠切成晶圓片的主流方法。然而，使用線鋸進(jìn)行切片時(shí)存在一些問題，例如加工時(shí)間，切片部分的材料損失比所用線的厚度還要大，以及為使表面平整，切片后會(huì)進(jìn)行研磨工藝，這一工藝的材料損失導(dǎo)致產(chǎn)出晶圓片數(shù)量較少。以上這些導(dǎo)致晶圓價(jià)格昂貴，且阻礙了GaN功率器件的普及。

自開發(fā)用于SiC（碳化硅）晶圓生產(chǎn)的KABRA工藝以來，DISCO一直收到許多制造商的請(qǐng)求，希望將該工藝也應(yīng)用于GaN。與SiC一樣，GaN也是用于功率器件的新一代襯底材料。DISCO一直致力于研發(fā)，以實(shí)現(xiàn)針對(duì)GaN而優(yōu)化的KABRA工藝，在本新聞稿中，該公司宣布此工藝已成為一項(xiàng)大規(guī)模生產(chǎn)技術(shù)。

大批量生產(chǎn)能力

低材料損失

通過實(shí)時(shí)控制激光焦點(diǎn)位置，KABRA工藝可以實(shí)現(xiàn)無厚度變化的切片

與線鋸不同，KABRA工藝切片后表面平整，因此無需研磨工藝

高通量

開發(fā)了針對(duì)GaN而優(yōu)化的特殊光學(xué)系統(tǒng)和加工方法

平臺(tái)掃描距離短，因此可有效創(chuàng)建KABRA層*1

高產(chǎn)量

有效排出材料內(nèi)產(chǎn)生的氮?dú)?，并在臨近晶錠邊緣創(chuàng)建均勻的KABRA層以防止晶圓受損

*1：在KABRA工藝中，激光聚焦在材料內(nèi)部而形成的加工痕跡和切割區(qū)域

量產(chǎn)GaN晶圓的KABRA工藝流程

1.激光輻照晶錠內(nèi)部，形成KABRA層

2.晶錠分割成晶圓片

3.將晶圓片打磨至指定厚度

4.打磨晶錠上表面以備下次激光輻照

（參考）傳統(tǒng)工藝流程：線鋸

優(yōu)勢(shì)

傳統(tǒng)工藝與KABRA工藝的比較*2

１．生產(chǎn)能力比較

2．加工時(shí)間比較

*2 從直徑2英寸，厚度5毫米的GaN晶錠中生產(chǎn)指定厚度為400um（SEMI標(biāo)準(zhǔn)）的晶圓時(shí)

*3 DISCO的數(shù)值來源于截止本新聞稿發(fā)布之時(shí)的數(shù)據(jù)

*4 切割后使用多個(gè)金剛石線鋸進(jìn)行研磨工藝時(shí)，所有數(shù)值來源于用戶的常規(guī)數(shù)值

*5 假設(shè)同時(shí)加工4個(gè)晶錠時(shí)產(chǎn)出的晶圓數(shù)量

*6 同時(shí)加工4個(gè)晶錠時(shí)，由線鋸切割和研磨工藝所花時(shí)間計(jì)算產(chǎn)出的晶圓數(shù)量

來源：雅時(shí)化合物半導(dǎo)體

審核編輯：湯梓紅