Rincian Blog

Silikon karbida (SiC) tidak hanya merupakan teknologi penting untuk keamanan pertahanan nasional tetapi juga merupakan bahan kunci yang mendorong kemajuan dalam industri otomotif dan energi global. Dalam rantai pemrosesan kristal tunggal SiC, pengirisan ingot yang telah tumbuh menjadi wafer adalah langkah pertama, dan kinerja tahap pengirisan ini menentukan efisiensi dan kualitas proses penipisan dan pemolesan selanjutnya. Namun, pengirisan wafer seringkali menyebabkan retakan permukaan dan bawah permukaan, yang secara signifikan meningkatkan tingkat kerusakan wafer dan biaya manufaktur secara keseluruhan. Oleh karena itu, pengendalian kerusakan retakan permukaan selama pengirisan sangat penting untuk kemajuan manufaktur perangkat SiC.

Saat ini, pengirisan ingot SiC menghadapi dua tantangan utama:

1. Kehilangan material yang tinggi dalam penggergajian multi-kawat tradisional
   SiC adalah bahan yang sangat keras dan rapuh, yang membuat pemotongan dan pemolesan sangat menantang. Penggergajian multi-kawat konvensional seringkali menyebabkan pembengkokan, pelengkungan, dan retakan yang parah selama pemrosesan, yang mengakibatkan hilangnya material yang substansial. Menurut data Infineon, di bawah metode penggergajian kawat berlian abrasif tetap bolak-balik tradisional, tingkat pemanfaatan material selama pengirisan hanya sekitar 50%. Setelah penggilingan dan pemolesan selanjutnya, kerugian kumulatif dapat mencapai setinggi 75% (sekitar 250 µm per wafer), menyisakan bagian yang sangat terbatas yang dapat digunakan.

​

1. Siklus pemrosesan yang panjang dan throughput yang rendah
   Data produksi internasional menunjukkan bahwa dengan operasi berkelanjutan 24 jam, memproduksi 10.000 wafer dapat memakan waktu sekitar 273 hari. Untuk memenuhi permintaan pasar, diperlukan peralatan dan bahan habis pakai penggergajian kawat dalam jumlah besar. Selain itu, penggergajian multi-kawat memperkenalkan kekasaran permukaan/antarmuka yang tinggi dan menyebabkan masalah kontaminasi serius seperti debu dan air limbah.

Untuk mengatasi tantangan kritis ini, tim peneliti Profesor Xiangqian Xiu di Universitas Nanjing telah mengembangkan peralatan pengirisan laser SiC skala besar. Teknologi inovatif ini mengadopsi pengirisan laser sebagai pengganti penggergajian kawat, secara signifikan mengurangi kehilangan material dan meningkatkan efisiensi produksi. Misalnya, dengan menggunakan satu ingot SiC 20 mm, jumlah wafer yang diproduksi dengan pengirisan laser lebih dari dua kali lipat dibandingkan dengan penggergajian kawat konvensional. Selain itu, wafer yang diiris dengan laser menunjukkan sifat geometris yang unggul, dengan ketebalan satu wafer dikurangi hingga serendah 200 µm, yang selanjutnya meningkatkan keluaran wafer.

Keunggulan Kompetitif
Proyek ini telah berhasil menyelesaikan pengembangan sistem pengirisan laser prototipe berukuran besar, mencapai pengirisan dan penipisan wafer SiC semi-isolasi 4–6 inci, serta ingot SiC konduktif 6 inci. Validasi untuk pengirisan ingot SiC 8 inci sedang berlangsung. Peralatan ini menawarkan banyak keuntungan, termasuk waktu pengirisan yang lebih singkat, keluaran wafer tahunan yang lebih tinggi, dan kehilangan material per wafer yang lebih rendah, dengan peningkatan hasil produksi keseluruhan melebihi 50%.

Prospek Pasar
Peralatan pengirisan laser SiC skala besar diharapkan menjadi alat inti untuk pemrosesan ingot SiC 8 inci di masa depan. Saat ini, peralatan semacam itu sangat bergantung pada impor dari Jepang, yang tidak hanya mahal tetapi juga tunduk pada pembatasan ekspor. Permintaan domestik untuk peralatan pengirisan dan penipisan laser SiC melebihi 1.000 unit, namun tidak ada solusi domestik yang matang yang tersedia secara komersial. Oleh karena itu, peralatan pengirisan laser SiC skala besar yang dikembangkan oleh Universitas Nanjing memiliki potensi pasar dan nilai ekonomi yang sangat besar.

Di luar aplikasi SiC, sistem pengirisan laser ini juga dapat diterapkan pada bahan canggih lainnya seperti galium nitrida (GaN), galium oksida (Ga₂O₃), dan berlian, yang memperluas prospek aplikasi industrinya.