SiC晶圆划片工艺：速度提升100倍，芯片增加13%

近日，一家日本厂商发布了一种全新的SiC晶圆划片工艺，与传统工艺相比，这项技术可将划片速度提升100倍，而且可以帮助SiC厂商增加13%的芯片数量。

据介绍，该公司已经向SiC功率器件制造商交付了约20台划片设备，以及2025-2030年的销售额将达到约100亿日元（约4.82亿人民币）。

众所周知，SiC半导体非常硬，其硬度仅次于金刚石，这就导致将芯片从碳化硅晶圆上切割出来需要花费相当长的时间。

而且SiC晶圆的划片主要存在几个难题：

● SiC晶圆在划片切割时容易约20微米宽的碎裂，因此会导致SiC芯片的角部和周边部分出现被破坏或碎裂的风险。

●传统技术在对SiC晶圆进行划片是需要增大切口宽度，约80μm-100μm，因此切口损耗较大，增加了SiC晶圆的浪费。

●碳化硅晶圆划片速度慢，硅晶圆的平均切割速度为100-200毫米/秒，SiC晶圆的平均切割速度仅为3-10毫米/秒。

●传统划片主要采用湿法工艺，因此每个SiC晶圆的划片用水量达到6-7升/分钟，对环境的影响也不低。

11月16日，三星钻石工业（MITSUBOSHI DIAMOND）表示，他们的划线裂片SnB工艺可以一次性解决这些问题。

据介绍，三星钻石工业的SnB工艺已经在玻璃和液晶面板的切割中应用多年，尤其是在液晶面板领域的份额特别高，总共供应了约6000台切割设备。

SnB工艺从字面上看，包括两个过程：划线Scribe和裂片Break。在“划线”工艺中，通常使用划线砂轮的刀具在SiC晶圆表面上进行浅切割，以产生分离芯片所需的裂纹。然后，在“断裂”工艺中，将SiC晶圆翻转并从划线的正后方施加应力，以使SiC芯片沿着划线实现分离。

据该公司介绍，采用SnB工艺，划线轮刀片对SiC晶圆（厚度为100-350μm）的切入深度不到1μm。

碳化硅晶圆划线（左）、碳化硅晶圆裂片（右）

据介绍，三星钻石工业的SnB工艺具有几个优势：

●由于他们只是在晶圆表明进行划线，因此从未发生过SiC晶圆和芯片的碎裂。

●而且划片道宽仅为30μm，几乎没有切缝损耗。

●与传统划片工艺相比，不使用水的干法工艺是他们的另一个主要优点。

●切割速度也显着提高。SnB的切割速度为100-300毫米/秒，这比传统技术的3-10毫米/秒快了100倍，这将大大提高SiC功率器件的生产效率。

●划片后芯片的横截面也更为光滑。采用传统划片技术的SiC表面粗糙度“Rz”分别为1.43μm（水平方向）和1.47μm（垂直方向），而SnB的表面粗糙度“Rz”分别为0.17μm和0.07μm，两者相差一个数量级。

该公司认为，基于SnB工艺的DIALOGIC设备可以大幅降低碳化硅企业的成本。

首先，由于SnB划片工艺几乎没有切口损耗，这增加了单片晶圆上可获得的SiC芯片数量。据测算，6英寸SiC晶圆上采用传统划片技术可获得 2.3936万颗 0.75 mm2的芯片，而使用SnB可以获得2.7144万颗，多出约13%，这将有助于降低碳化硅功率半导体成本。

其次，DIALOGIC有助于大幅减少占比面积，据测算，采用传统划片技术，有一条月产 9000万颗1mm2SiC芯片的6英寸线，大约需要18台划片机，安装面积大约为65平方米。而使用该公司的DIALOGIC划片设备，只需要三个单元，安装面积减少75%，只需要16.5平方米。

该公司还表示，DIALOGIC的产能为每小时可加工约10片SiC晶圆，可兼容6英寸和8英寸晶圆。

审核编辑：刘清