O carboneto de silício (SiC) não é apenas uma tecnologia crítica para a defesa nacional, mas também um material fundamental para as indústrias automotiva e de energia globais. Como primeiro passo crítico no processamento de monocristais de SiC, o corte do wafer determina diretamente a qualidade do subsequente afinamento e polimento. Os métodos tradicionais de corte frequentemente introduzem trincas superficiais e subsuperficiais, aumentando as taxas de quebra do wafer e os custos de fabricação. Portanto, o controle dos danos causados por trincas superficiais é vital para o avanço da fabricação de dispositivos de SiC.
Atualmente, o corte de lingotes de SiC enfrenta dois grandes desafios:
- Alta perda de material no corte tradicional com serra multifio:A extrema dureza e fragilidade do SiC o tornam propenso a deformações e rachaduras durante o corte, retificação e polimento. De acordo com dados da Infineon, o corte tradicional com serra multifio diamantada e resina atinge apenas 50% de aproveitamento do material, com perda total de cerca de 250 μm em um único wafer após o polimento, resultando em uma quantidade mínima de material utilizável.
- Baixa eficiência e longos ciclos de produção:Estatísticas internacionais de produção mostram que a fabricação de 10.000 wafers utilizando serragem contínua com múltiplos fios durante 24 horas leva aproximadamente 273 dias. Esse método requer equipamentos e consumíveis em grande quantidade, além de gerar alta rugosidade superficial e poluição (poeira, efluentes).
Para solucionar esses problemas, a equipe do Professor Xiu Xiangqian, da Universidade de Nanjing, desenvolveu um equipamento de corte a laser de alta precisão para SiC, utilizando tecnologia de laser ultrarrápida para minimizar defeitos e aumentar a produtividade. Para um lingote de SiC de 20 mm, essa tecnologia dobra o rendimento de wafers em comparação com o corte por fio tradicional. Além disso, os wafers cortados a laser apresentam uniformidade geométrica superior, permitindo a redução da espessura para 200 μm por wafer e aumentando ainda mais a produção.
Principais vantagens:
- Concluímos a pesquisa e o desenvolvimento de equipamentos protótipos em larga escala, validados para o corte de wafers de SiC semi-isolantes de 4 a 6 polegadas e lingotes de SiC condutores de 6 polegadas.
- O processo de corte de lingotes de 8 polegadas está em fase de verificação.
- Tempo de fatiamento significativamente menor, maior produção anual e melhoria de rendimento superior a 50%.
Substrato de SiC do tipo 4H-N da XKH
Potencial de mercado:
Este equipamento está prestes a se tornar a solução principal para o corte de lingotes de SiC de 8 polegadas, atualmente dominado por importações japonesas com altos custos e restrições à exportação. A demanda interna por equipamentos de corte/desbaste a laser ultrapassa 1.000 unidades, porém não existem alternativas consolidadas fabricadas na China. A tecnologia da Universidade de Nanjing possui imenso valor de mercado e potencial econômico.
Compatibilidade com múltiplos materiais:
Além do SiC, o equipamento suporta o processamento a laser de nitreto de gálio (GaN), óxido de alumínio (Al₂O₃) e diamante, ampliando suas aplicações industriais.
Ao revolucionar o processamento de wafers de SiC, essa inovação aborda gargalos críticos na fabricação de semicondutores, alinhando-se às tendências globais em direção a materiais de alto desempenho e eficiência energética.
Conclusão
Como líder do setor na fabricação de substratos de carboneto de silício (SiC), a XKH se especializa no fornecimento de substratos de SiC de tamanho completo de 2 a 12 polegadas (incluindo os tipos 4H-N/SEMI e 4H/6H/3C) sob medida para setores de alto crescimento, como veículos de nova energia (NEVs), armazenamento de energia fotovoltaica (PV) e comunicações 5G. Aproveitando a tecnologia de corte de wafers de grande dimensão com baixa perda e a tecnologia de processamento de alta precisão, alcançamos a produção em massa de substratos de 8 polegadas e avanços na tecnologia de crescimento de cristais de SiC condutores de 12 polegadas, reduzindo significativamente os custos por unidade de chip. Olhando para o futuro, continuaremos a otimizar o corte a laser em nível de lingote e os processos inteligentes de controle de tensão para elevar o rendimento de substratos de 12 polegadas a níveis globalmente competitivos, capacitando a indústria nacional de SiC a quebrar monopólios internacionais e acelerar aplicações escaláveis em domínios de ponta, como chips de nível automotivo e fontes de alimentação para servidores de IA.
Substrato de SiC do tipo 4H-N da XKH
Data da publicação: 15 de agosto de 2025