国创中心（苏州）大尺寸碳化硅激光隐形切割技术取得重大技术突破！

近日，江苏第三代半导体研究院有限公司与国家第三代半导体技术创新中心（苏州）联合承担的江苏省集萃研究员项目“六英寸碳化硅晶锭激光隐形切割技术研发”取得重要进展。

围绕碳化硅衬底加工环节中的效率与成本瓶颈，项目团队在激光隐形切割及配套工艺方面实现系统性突破，有望显著降低大尺寸碳化硅衬底加工成本，推动宽禁带半导体产业加速发展。

碳化硅作为典型的宽禁带半导体材料，具有禁带宽度大、击穿场强高、热导率高等优势，其综合性能显著优于传统硅材料，广泛应用于功率器件、射频器件及新兴显示领域。其中，半绝缘碳化硅材料还可用于AR显示等前沿应用。

然而，碳化硅单晶硬度高（莫氏硬度达9.5），加工难度大，当前主流的钢丝线多线切割技术虽然成熟，但切割效率低、周期长、材料损耗高。以6英寸晶锭为例，单片切割时间约3小时，8英寸更长达5小时以上，且线切割成本占衬底成本的25%–30%，成为制约产业降本增效的关键环节。

针对上述问题，项目团队重点攻关激光隐形切割技术。该技术基于激光的非线性光学效应，使激光穿透材料表面并在晶体内部聚焦，通过诱导局部热裂解、化学键断裂及电离等过程，在晶体内部形成非晶态碳硅改质层，从而实现沿特定界面的高效剥离切割。围绕这一机理，团队系统开展了改质层形成机制与表征研究，并对激光参数及剥离工艺进行优化，形成了一套完整的工艺体系。

在关键性能指标上，该技术取得显著突破：在6英寸碳化硅晶锭加工中，单片切割时间缩短至9.5分钟以内，相比传统线切割效率提升近20倍；切割厚度范围覆盖120–1030μm，满足不同应用需求；改质层剥离时间小于30秒，损伤层控制在40μm以内，切割良率达到99%。

在8英寸晶锭方面，单片切割时间控制在17–23分钟，效率提升约15倍，损伤层小于50μm，良率同样达到99%，表现出良好的稳定性与一致性。

除了切割技术外，团队在高精密减薄与后处理工艺上也取得进展。针对8英寸碳化硅晶片，减薄后厚度均匀性（TTV）小于1μm，局部均匀性（LTV）小于0.5μm，表面粗糙度（Ra）低于1.5nm，为后续抛光及外延生长提供了良好基础。同时，该工艺还能支持光学级碳化硅材料制备，拓展至AR显示等高端应用领域。

总体来看，该激光隐形切割技术具备良好的材料适应性与工艺普适性，预计可将大尺寸碳化硅衬底加工成本降低50%以上，对行业降本具有重要意义。目前项目已拥有完全自主知识产权，累计申请专利20项，其中5项已获授权。未来，项目团队将进一步围绕材料适配性、切割质量与效率等方向持续优化，为碳化硅产业规模化发展提供关键技术支撑。