當今科技迅速發展，超短脈沖激光技術作為一項重要的特種加工技術，引起了廣泛關注。超短脈沖激光以其極短的脈沖寬度和高能量密度，在微納加工領域備受矚目。在諸多應用中，超短脈沖激光輔助碳化硅（SiC）晶圓切片工藝具有重要價值。然而，該技術的原理和損傷層形成機理尚未完全明確。因此，本文將介紹超短脈沖激光輔助SiC晶圓切片工藝原理，并深入探討超短脈沖激光在材料內部加工的機理問題。

超短脈沖激光輔助碳化硅晶圓切片工藝原理

超短脈沖激光輔助SiC晶圓切片工藝過程如下圖所示。首先，利用超短脈沖激光在SiC 晶錠預定厚度處以一定軌跡進行加工掃描，在保證材料表面不出現損傷的狀態下，在其內部形成一層均勻且致密的損傷層。損傷層形成的同時，橫向和縱向（即Z方向和XOY平面）會伴隨著微裂紋的產生，這會使其材料力學性能變弱。然后，采用不同的裂解方式（冷裂解、熱裂解、化學裂解、機械裂解等方法）進行晶圓剝離。需要特別注意的是，另一種叫做隱形切割的技術，也是先利用激光進行材料內部結構修飾，然后進行材料分離。但是，它是利用垂直于激光傳播方向的修飾層對晶圓進行切片，從而獲得芯片。

超短脈沖激光輔助SiC晶圓切片工藝 圖源：論文

工藝流程

激光掃描與損傷層形成：

使用超短脈沖激光在碳化硅晶錠的預定厚度處進行掃描，形成均勻的損傷層。激光參數需精確控制，以確保損傷層的均勻性和一致性。

晶圓剝離：

通過機械或化學方法對損傷層進行剝離，形成獨立的碳化硅晶圓。剝離過程中可以采用冷裂解或熱裂解等技術，以減少對晶圓表面的損傷。

表面處理：

對切割后的晶圓進行表面處理，如研磨和拋光，以進一步提高表面質量和精度。

技術優勢

高精度與高效率：

超短脈沖激光切割可以實現高精度和高效率的加工，減少材料損耗，提高生產效率。

切割后的碳化硅晶圓表面粗糙度低，尺寸精度高，適合高端應用需求。

減少熱損傷：

由于激光脈沖時間極短，熱影響區小，可以有效減少熱損傷和殘余應力，避免材料變形和裂紋。

靈活性與可控性：

激光加工具有高度的靈活性和可控性，可以根據不同的材料和需求調整激光參數，實現定制化加工。

最后

隨著碳化硅材料在半導體行業的應用日益廣泛，超短脈沖激光切割技術將成為碳化硅晶圓切片的主流技術。未來，隨著激光技術的進一步發展和成本的降低，該技術將在碳化硅及其他先進材料的加工中發揮更加重要的作用。