量产GaN晶圆的KABRA工艺流程

半导体制造设备厂商DISCO Corporation（总部：东京都大田区；总裁：Kazuma Sekiya）采用了KABRA（一种使用激光加工的晶锭切片方法），并开发了一种针对GaN（氮化镓）晶圆生产而优化的工艺。通过该工艺，可以同时提高GaN晶圆片产量，并缩短生产时间。

发展背景

GaN作为功率器件材料，具有优越的高速功率转换和传导过程中低功率损耗等特性，使其成为小规模电源和5G基站的有力竞争者。同时作为一种响应全球碳中和需求的材料，GaN也成为了焦点。另一方面，GaN晶体生长需要时间，且产出的晶锭直径小且厚度薄，因此是一种非常易损的材料。

传统情况下，使用金刚石线锯是将GaN晶锭切成晶圆片的主流方法。然而，使用线锯进行切片时存在一些问题，例如加工时间，切片部分的材料损失比所用线的厚度还要大，以及为使表面平整，切片后会进行研磨工艺，这一工艺的材料损失导致产出晶圆片数量较少。以上这些导致晶圆价格昂贵，且阻碍了GaN功率器件的普及。

自开发用于SiC（碳化硅）晶圆生产的KABRA工艺以来，DISCO一直收到许多制造商的请求，希望将该工艺也应用于GaN。与SiC一样，GaN也是用于功率器件的新一代衬底材料。DISCO一直致力于研发，以实现针对GaN而优化的KABRA工艺，在本新闻稿中，该公司宣布此工艺已成为一项大规模生产技术。

大批量生产能力

低材料损失

通过实时控制激光焦点位置，KABRA工艺可以实现无厚度变化的切片

与线锯不同，KABRA工艺切片后表面平整，因此无需研磨工艺

高通量

开发了针对GaN而优化的特殊光学系统和加工方法

平台扫描距离短，因此可有效创建KABRA层*1

高产量

有效排出材料内产生的氮气，并在临近晶锭边缘创建均匀的KABRA层以防止晶圆受损

*1：在KABRA工艺中，激光聚焦在材料内部而形成的加工痕迹和切割区域

量产GaN晶圆的KABRA工艺流程

1. 激光辐照晶锭内部，形成KABRA层

2. 晶锭分割成晶圆片

3. 将晶圆片打磨至指定厚度

4. 打磨晶锭上表面以备下次激光辐照

（参考）传统工艺流程：线锯

优势

传统工艺与KABRA工艺的比较*2

１．生产能力比较

2．加工时间比较

*2 从直径2英寸，厚度5毫米的GaN晶锭中生产指定厚度为400um（SEMI标准）的晶圆时

*3 DISCO的数值来源于截止本新闻稿发布之时的数据

*4 切割后使用多个金刚石线锯进行研磨工艺时，所有数值来源于用户的常规数值

*5 假设同时加工4个晶锭时产出的晶圆数量

*6 同时加工4个晶锭时，由线锯切割和研磨工艺所花时间计算产出的晶圆数量

来源：雅时化合物半导体

审核编辑：汤梓红