Het productieproces van SiC-halfgeleiderapparaten omvat meerdere stappen, waaronder kristalgroei, snijden, polijsten, reinigen, oxidatie, etsen en verpakken. Hiervan zijn kristalgroei en wafer-slicing de meest kritische processen, omdat ze een aanzienlijke invloed hebben op de substraatkwaliteit, de daaropvolgende verwerkingsefficiëntie en de uiteindelijke prestaties van het apparaat.
Slurrydraadzagen is een gratis-methode voor het zagen van draad met schurende draad. Een metaaldraad wordt vanuit een uitbetalingseenheid -via draadgeleiders en spanningscontrole-eenheden naar geleidingsrollen gevoerd. Meerdere metaaldraden op de geleidingsrollen vormen een draadweb, dat met een bepaalde lineaire snelheid beweegt, aangedreven door de rotatie van de geleidingsrollen. Tegelijkertijd wordt een enkele-kristallijne SiC-staaf door een toevoereenheid met een bepaalde voedingssnelheid naar het draadweb gevoerd. Terwijl de staaf beweegt, wordt er via mondstukken een slurry met schuurkorrels op het draadweb gespoten. De metaaldraad drijft de slurry aan en brengt de schuurmiddelen naar de verwerkingszone terwijl er druk op de schuurmiddelen wordt uitgeoefend. De schuurmiddelen voeren het snijden uit in het vast-vloeistofmenggebied tussen de staaf en de metaaldraad. Bij het zagen van slurrydraad fungeert de slurry als drager voor de schuurmiddelen, waardoor een stabiele verspreiding van zwevende deeltjes ontstaat, en vereist daarom een bepaalde viscositeit. Tegelijkertijd moet de slurry een goede vloeibaarheid vertonen om de schuurmiddelen met de draadzaag mee te drijven. Om overmatige temperatuurstijging in de snijzone te voorkomen, heeft de slurry ook een goede thermische geleidbaarheid nodig. In de praktijk wordt polyethyleenglycol vaak gebruikt als dispergeermiddel voor schuurmiddelen. Het zagen met slurrydraad, met zijn opmerkelijke voordelen zoals smalle zaagsnedebreedte en uniforme snijdikte, domineert het snijden van 4H-SiC-materialen en is een sleuteltechnologie voor het bereiken van hoge-precisiesnijden. Deze techniek heeft echter verschillende duidelijke nadelen: ten eerste een relatief lage verwerkingsefficiëntie als gevolg van de beperkte vloeibaarheid van de slurry en het gebruik van schuurmiddel, wat resulteert in lage snijsnelheden; ten tweede, aanzienlijke verspilling van schuurmiddelen tijdens het snijden, wat leidt tot een laag gebruik van schuurmiddelen en hogere verwerkingskosten; bovendien veroorzaakt het gebruik van drijfmest vervuiling, waardoor de toepassingsmogelijkheden ervan worden beperkt.
De afgelopen jaren heeft de diamantdraadzaagtechnologie veel aandacht getrokken vanwege de voordelen van hoge verwerkingsefficiëntie, lage draadverbruikskosten en milieuvriendelijkheid. Bij diamantdraadzagen wordt materiaal verwijderd door diamantschuurmiddelen te gebruiken die op de draadzaag zijn bevestigd als vaste snijpunten die krassen maken op het kristaloppervlak. De diamantdraad is doorgaans een draad van roestvrij staal die is gecoat met een legering of harslaag op nikkel-basis. Harde deeltjes van micro-grootte worden als schuurmiddel ingebed in de op nikkel-gebaseerde legering of harslaag door middel van galvanisatie-, verbindings- of lastechnieken. Tijdens het snijden komen de schuurmiddelen rechtstreeks in contact met het oppervlak van de staaf en verwijderen ze kristalmateriaal in de kerf via twee-lichaamsslijtage. Bij het snijden van siliciumwafels worden vaak siliciumcarbidedeeltjes (SiC) als hard schuurmiddel gebruikt. Voor het snijden van 4H-SiC-wafels worden diamantdeeltjes gebruikt als schuurmiddel. In tegenstelling tot het zagen van slurrydraad wordt bij deze techniek doorgaans gebruik gemaakt van een koelmiddel op water-basis en is daarom milieuvriendelijker. Traditioneel draadzagen van SiC heeft te maken met groot materiaalverlies en lange verwerkingstijden. De op contact-gebaseerde bewerkingsmethode brengt ook schade door defecten en restspanningen met zich mee, wat in sommige gevallen tot een slechte productkwaliteit en hoge productiekosten leidt. Naarmate de afmetingen van de wafels blijven toenemen, is het effectief onderdrukken van door slicing veroorzaakte defecten en kromtrekken, terwijl de slicing-efficiëntie en het materiaalgebruik gewaarborgd blijven, een belangrijk knelpunt geworden voor verdere kostenreductie en efficiëntieverbetering in de SiC-industrie.
Laser lift{0}}technologie, met zijn opmerkelijke voordelen van contactloze verwerking, hoge precisie en weinig verlies, is naar voren gekomen als een sleutelrichting om de knelpunten bij de fabricage van SiC-substraten te doorbreken. Deze technologie combineert verticale lasermodificatie en gecontroleerde kristaldelaminering. De kern ligt in nauwkeurige energiecontrole om een splijtingsgrensvlak te vormen op een vooraf bepaalde diepte in het kristal, waardoor een hoge-precieze, hoge- efficiëntie wafelscheiding wordt bereikt. Traditionele laserverwerkingsmethoden zijn voornamelijk gebaseerd op ablatie-effecten of parallelle modificatietechnieken, die doorgaans alleen geschikt zijn voor snijden langs de invalsrichting van de laser. De laser-lift{8}}-technologie maakt daarentegen gebruik van precisiemechanische structuren of oppervlaktespanningslagen om het kristal te laten barsten langs een vooraf bepaald splijtvlak, waardoor volledige delaminatie van een dunne laag wordt bereikt. Deze technologie biedt aanzienlijke voordelen op het gebied van precisiecontrole, beperking van materiële schade en brede toepasbaarheid van materialen, waardoor beter wordt voldaan aan de behoeften van lage-verlies, hoge-efficiëntie, grootschalige-industriële productie. Laserverwerkingsmethoden verbeteren effectief de productie-efficiëntie van harde en brosse materialen, maar de verwerkingskwaliteit hangt af van nauwkeurige controle van procesparameters, waarvan de optimalisatie rechtstreeks van invloed is op het uiteindelijke resultaat.
Samenvattend vermijdt de contactloze laserlift-technologie, in tegenstelling tot traditionele draadzaagmethoden, op effectieve wijze problemen zoals slijtage van snijgereedschappen en defecten aan de SiC-wafel veroorzaakt door mechanische spanning, waardoor hoge-kwaliteit en hoge-precieze delaminatie wordt bereikt. Laser lift-technologie verbetert de verwerkingsefficiëntie en kwaliteit van SiC-wafels aanzienlijk, terwijl de voorbereidingskosten van SiC-substraten worden verlaagd, wat uitstekende voordelen biedt op het gebied van hoge productie-efficiëntie en laag materiaalverlies.