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Siliziumcarbid (SiC) ist nicht nur ein strategisches Material, das für die nationale Verteidigung von entscheidender Bedeutung ist, sondern auch eine Eckpfeilertechnologie für die globale Automobil- und Energieindustrie.Der erste Schritt bei der Herstellung von SiC-Wafern ist das Schneiden von in großen Mengen hergestellten SiC-Ingots in dünne WaferDie Qualität dieses Schneidvorgangs bestimmt unmittelbar die Effizienz und den Ertrag der folgenden Ausdünnungs- und Polierschritte.Bei herkömmlichen Schneidmethoden treten häufig Risse an der Oberfläche und unter der Oberfläche der Wafer aufDaher ist die Minimierung von Oberflächenschäden während des Schneidens für die Weiterentwicklung der SiC-Gerätefertigungstechnologien von entscheidender Bedeutung.

Derzeit steht das Schneiden von SiC-Wafern vor zwei großen Herausforderungen:

1. Hohe Materialverluste bei der traditionellen Mehrdrahtsäge.
   Aufgrund der extremen Härte und Bruchbarkeit von SiC sind Sägen und Polieren technisch anspruchsvoll, was oft zu schweren Waferverzerrungen, Rissen und übermäßigen Materialverschwendung führt.Nach Angaben von Infineon, erzielen die herkömmlichen Wechselspaltmaschinen mit Diamantdrahtsäge nur ~ 50% Materialnutzung in der Schneidphase.die effektive Ausbeute kann um bis zu 75% sinken (mit einem Gesamtverlust pro Wafer von ~ 250 μm), so dass ein relativ geringer Anteil der verwendbaren Wafer zurückbleibt.

2. Lange Verarbeitungszyklen und geringer Durchsatz.
   Nach internationalen Produktionsstatistiken benötigt die Fertigung von 10.000 Wafern bei kontinuierlichem 24-Stunden-Betrieb etwa 273 Tage.Die Erfüllung der Marktnachfrage mit der Seidensehtechnologie erfordert daher eine große Anzahl von Maschinen und Verbrauchsmaterialien.Außerdem führt das Verfahren zu einer schlechten Oberflächenrauheit, erheblicher Kontamination und hohen Umweltbelastungen (Staub, Abwasser usw.).

Um diese Herausforderungen zu bewältigen, hat das Forscherteam unter Leitung von Professor Xiu Xiangqian von der Universität Nanjingmit einer Leistung von mehr als 10 W und einer Leistung von mehr als 10 WDurch die Anwendung fortschrittlicher Laserschnitttechniken verringert das System den Materialverlust erheblich und verbessert gleichzeitig den Durchsatz drastisch.die Anzahl der mit Laserschneiden hergestellten Wafer beträgt mehr alsdoppeltDarüber hinaus weisen lasergeschnittene Wafer überlegene geometrische Eigenschaften auf, und die Waferstärke kann auf nur 200 μm reduziert werden,weitere Erhöhung des Ertrags pro Ingot.

Der Wettbewerbsvorteil dieses Vorhabens liegt in seiner technologischen Reife. Ein Prototyp der großtechnischen Laserschneidegeräte wurde bereits entwickelt und erfolgreich in:

• Schneiden und Ausdünnen vonmit einer Breite von nicht mehr als 20 mm,

• Schneiden von6 Zoll leitende SiC-Ingots

• Laufende Validierung für8 Zoll SiC-Ingotschneiden

Dieses System bietet kürzere Schneidzyklen, eine höhere jährliche Waferleistung und einen geringeren Materialverlust pro Wafer.50%ige Ertragssteigerungim Vergleich zu herkömmlichen Methoden.

Aus Marktsicht ist SiC-Laser-Schneidgeräte mit großem Durchmesser auf dem Weg, dieKerntechnologie für die Produktion von 8-Zoll-SiC-WafernDerzeit werden solche Geräte fast ausschließlich aus Japan importiert, wobei hohe Kosten und mögliche Ausfuhrbeschränkungen bestehen.1,000 EinheitenDas von der Universität Nanjing entwickelte System bietet daher ein erhebliches Marktpotenzial und einen enormen wirtschaftlichen Wert.

Neben SiC kann diese Laserschneidplattform auch auf andere fortgeschrittene Halbleiter- und optische Materialien erweitert werden, darunter Galliumnitrid (GaN), Galliumoxid (Ga2O3) und synthetischen Diamanten,Weiterentwicklung der industriellen Anwendung.