利用激光垂直剥离突破碳化硅SiC切割成本与效率,晶飞半导体获数千万元天使轮融资

日期:2023-12-07 阅读:558
核心提示:近日北京晶飞半导体科技有限公司(以下简称晶飞半导体)宣布已经于2023年9月完成了天使轮融资,该轮融资金额为数千万元。本次融资

 近日北京晶飞半导体科技有限公司(以下简称“晶飞半导体”)宣布已经于2023年9月完成了天使轮融资,该轮融资金额为数千万元。本次融资由无限基金SeeFund领投,德联资本和中科神光跟投。本轮融资主要用于公司的技术研发、市场拓展以及团队建设。这一投资将进一步加速晶飞在半导体领域的创新步伐,为推动公司技术和产品的不断升级提供了有力支持。

晶飞半导体的技术源自中科院半导体所激光垂直剥离碳化硅SiC晶锭的科技成果转化而成,据了解这项技术是将激光垂直照射碳化硅SiC晶锭,并聚焦到碳化硅SiC晶锭内部一定深度,使表面层改性后,从晶锭上剥离出晶片。

半导体材料是半导体产业链发展的基石,21世纪初至今,第三代半导体材料显示出了优于传统硅基材料的特性,其中又以碳化硅SiC为代表的第三代半导体材料功率器件逐渐进入产业化加速放量阶段,市场景气度持续提升。

新能源革命的大背景下,碳化硅SiC功率器件市场潜力巨大,这是由于碳化硅SiC具有大带隙、大载流子漂移速率和大热导率这三大特性,做成的器件有高功率密度、高频率、高温和高电压这“四高”性能,具有高热导率、高击穿场强、高饱和电子漂移速率、化学性能稳定等优点,因此是高压功率器件的演进方向,对电动汽车、高压输变电、轨道交通、通讯基站、卫星通讯、国防军工等领域的发展有重要意义。

目前碳化硅SiC半导体在新能源汽车、光伏、轨道交通等各类场景下拥有广泛的使用前景。但成本是制约其渗透率的关键因素。在器件层面,碳化硅SiC衬底成本占比高达47%,而其它传统硅基器件仅有7%;因此碳化硅SiC衬底降本是实现碳化硅SiC器件快速渗透的重要途径。当前,第三代半导体材料如碳化硅SiC、氮化镓等在硬度和脆性方面存在挑战,而传统金刚线切割方法在生产晶圆时导致切割损耗严重、切割速度慢等问题,从而推高了晶圆的价格。

其中碳化硅SiC材料由于硬度与金刚石相近,现有的加工工艺切割速度慢、晶体与切割线损耗大,成本较高,导致材料价格高昂,限制了碳化硅SiC半导体器件的广泛应用。

半导体所激光垂直剥离碳化硅SiC晶锭技术由全固态光源实验室主任林学春先生主导并实验成功,由晶飞半导体进行量产装备化产业推广,我国这一技术已完全成熟。其创新性地利用光学非线性效应,使激光穿透晶体,在晶体内部发生一系列物理化学反应,最终实现晶片的剥离,这种利用激光垂直改质的剥离设备被誉为“第三代半导体中的光刻机”。

在碳化硅SiC晶锭切割分离领域,相较于金刚石线切割技术,激光剥离技术的切割时间从4-5天缩短至17分钟,材料损失率也大幅降低,从而在等量原料的情况下提升碳化硅SiC衬底产量,并完全避免常规的多线切割技术导致的金刚线等材料损耗。此外,激光剥离技术还可应用于器件晶圆的减薄过程,实现被剥离晶片的二次利用。

量产化数据来看,碳化硅SiC晶锭金刚线切割的线损为200μm,研磨和抛光的损失为100μm;激光垂直剥离碳化硅SiC晶锭的线损为0,脉冲激光在晶锭内部形成爆破层,在分离后由于裂纹延伸的存在,在后续抛光加工后材料损失可控制在80~100μm。相比于金刚线切割损失的1/3,这大大减少了切割剥离损失;对于厚度为2cm的碳化硅SiC晶锭,使用金刚线切割晶圆产出量约为30片衬底,然而采用激光剥离技术晶圆产出量约为45片衬底,增加了约50%。

晶飞半导体成立于2023年7月,专注于激光垂直剥离技术研究,旨在实现对第三代半导体材料的精准剥离,以有效降低碳化硅SiC衬底的生产成本。创始团队深耕于激光精细微加工领域,利用超快激光技术,为各种超薄、超硬、脆性材料提供激光解决方案,积极推动激光精细加工在制造业的国产化和传统工艺替代。在6英寸和8英寸碳化硅SiC衬底激光垂直剥离技术的研发方面,公司近5年连续获得“北京市科技计划项目”支持,并正与国内头部的衬底企业展开合作工艺开发。

激光加工是现代工业的重要应用技术之一,脉冲激光除了具有极短的脉宽以外,其极高的瞬时功率密度也是最重要的特点之一,这得益于二十世纪八十年代GerardMourou和DonnaStrickland发明的啁啾脉冲放大技术(ChirpedPulseAmplipication,CPA)。他们也因此获得了2018年诺贝尔物理学奖。

而今年瑞典皇家科学院决定将2023年诺贝尔物理学奖授予皮埃尔-阿戈斯蒂尼(PierreAgostinii)、费伦茨·克劳斯(FerencKrausz)和安妮?吕利耶(AnneL’Huillier),以表彰他们用于研究物质中电子动力学的产生阿秒脉冲光的实验方法,可见激光应用技术在全球科研与生产中的地位也越来越高。

当前国内主流碳化硅SiC衬底企业主要生产6英寸晶圆,许多头部企业和研究机构已完成8英寸晶圆开发并推进量产进程。未来8英寸衬底替代6英寸衬底的演进方向同样决定线切方式存在极大挑战。

而利用激光加工工艺来加工包括碳化硅SiC在内的第三代半导体材料,已经成为行业的主流,是各个半导体装备制造企业努力攻关的方向。晶飞半导体的激光垂直剥离设备由于是垂直剥离工艺。完全不受碳化硅SiC晶锭尺寸限制,能够为碳化硅SiC衬底企业提供更灵活的晶圆切片解决方案,从而显著提高切片效率和晶圆产出率。

这也意味着晶飞半导体这一技术优势为碳化硅SiC晶圆的制造提供了更高度的可定制性和效率优势,为行业的晶圆生产带来了创新的可能性。晶飞半导体的激光垂直剥离技术将迎来更刚性的需求增长,加快碳化硅SiC等第三代半导体在行业渗透步伐。

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