隨著半導體工業的迅猛發展，市場對于更高性能半導體材料的需求日益增長。金剛石以其(qi)獨特的(de)(de)(de)(de)(de)物理(li)與(yu)化學特性，有(you)望在(zai)下(xia)一(yi)代半(ban)導(dao)體(ti)產業中扮演(yan)更加重要的(de)(de)(de)(de)(de)角(jiao)色。金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)憑借(jie)其(qi)優異的(de)(de)(de)(de)(de)導(dao)熱性能、超寬的(de)(de)(de)(de)(de)禁帶結構以及(ji)較(jiao)高(gao)的(de)(de)(de)(de)(de)載流子遷移率(lv)，在(zai)高(gao)功率(lv)、高(gao)頻及(ji)高(gao)溫環(huan)境下(xia)的(de)(de)(de)(de)(de)電子器件(jian)中展(zhan)現(xian)出巨大(da)(da)的(de)(de)(de)(de)(de)應用潛力。然而，金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)極(ji)高(gao)硬(ying)度猶如一(yi)把雙刃劍，既是(shi)性能卓(zhuo)越的(de)(de)(de)(de)(de)基石(shi)，也為加工過程帶來了前所未有(you)的(de)(de)(de)(de)(de)挑戰(zhan)。這一(yi)特性使得傳統機械切割工藝在(zai)應對金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)時，面臨著材(cai)料損(sun)耗大(da)(da)、加工效率(lv)低(di)等(deng)瓶(ping)頸。特別是(shi)在(zai)大(da)(da)尺寸金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)的(de)(de)(de)(de)(de)精密制造過程中，加工良(liang)率(lv)的(de)(de)(de)(de)(de)提升與(yu)成本的(de)(de)(de)(de)(de)有(you)效控制，已(yi)成為制約(yue)金(jin)剛(gang)(gang)石(shi)在(zai)尖端科技領域實現(xian)廣泛(fan)應用的(de)(de)(de)(de)(de)兩(liang)大(da)(da)核心障礙。

       在此嚴峻形勢下，大族激光旗下全資子公司大族半導體聚力攻克金(jin)剛(gang)石(shi)激(ji)光(guang)切片技術（QCB for diamond），在金(jin)剛(gang)石(shi)加(jia)工領(ling)域(yu)帶來了顛覆性的(de)創新(xin)突破。這項技術不僅(jin)極(ji)大提升了加(jia)工效率與良率，更(geng)將有效降低生產成本，為金(jin)剛(gang)石(shi)在高(gao)性能電子(zi)器件、量子(zi)計算(suan)、高(gao)功率激(ji)光(guang)等多個前(qian)沿科(ke)技領(ling)域(yu)的(de)廣泛(fan)應用奠(dian)定基(ji)礎。

       技術原理

       金(jin)剛石的(de)(de)激(ji)(ji)光(guang)切片(pian)技術利用(yong)激(ji)(ji)光(guang)在(zai)材料內部(bu)(bu)進行非(fei)接觸性(xing)(xing)(xing)(xing)改(gai)性(xing)(xing)(xing)(xing)加工(gong)，通過(guo)精(jing)確(que)控制激(ji)(ji)光(guang)在(zai)材料內部(bu)(bu)的(de)(de)作(zuo)用(yong)位置，實現材料的(de)(de)分(fen)離。這一技術主要包(bao)括兩個步(bu)驟：首先，激(ji)(ji)光(guang)束精(jing)準聚焦在(zai)晶錠的(de)(de)亞表面特(te)定(ding)(ding)深度(du)，形成一層經過(guo)改(gai)質的(de)(de)材料區域。這一步(bu)驟中，激(ji)(ji)光(guang)誘導(dao)的(de)(de)物理和化(hua)學變化(hua)使(shi)改(gai)質層內的(de)(de)材料性(xing)(xing)(xing)(xing)質發(fa)生變化(hua)，為后續裂(lie)紋的(de)(de)引導(dao)擴(kuo)展打(da)下基(ji)礎。接著，通過(guo)施加外部(bu)(bu)應(ying)力(li)，如(ru)機械(xie)力(li)或熱(re)應(ying)力(li)，引導(dao)裂(lie)紋沿著指定(ding)(ding)平面擴(kuo)展，實現晶片(pian)的(de)(de)無損分(fen)離。整個過(guo)程(cheng)中，激(ji)(ji)光(guang)的(de)(de)高能(neng)量密度(du)使(shi)得(de)材料內部(bu)(bu)發(fa)生物理和化(hua)學變化(hua)，確(que)保了(le)分(fen)離過(guo)程(cheng)的(de)(de)精(jing)確(que)性(xing)(xing)(xing)(xing)和高效性(xing)(xing)(xing)(xing)。

       與碳化硅晶錠不同(tong)，金剛石(shi)的(de)(de)解理(li)面(mian)與晶圓切片(pian)方(fang)向存(cun)在(zai)較大的(de)(de)角(jiao)度差異，這(zhe)使(shi)(shi)得剝(bo)(bo)離面(mian)的(de)(de)起伏更(geng)難控制(zhi)。因此，在(zai)實際加工過程中(zhong)，必須精(jing)確(que)調節激(ji)光(guang)的(de)(de)能(neng)量和光(guang)學(xue)(xue)調制(zhi)，確(que)保激(ji)光(guang)能(neng)量分布均勻、作用位置(zhi)精(jing)確(que)，從而有效控制(zhi)裂(lie)紋的(de)(de)擴展(zhan)方(fang)向及剝(bo)(bo)離面(mian)的(de)(de)平整度。整個過程中(zhong)，超快(kuai)激(ji)光(guang)脈沖的(de)(de)高能(neng)量密度引入，使(shi)(shi)得材(cai)料內(nei)部超短時間和空(kong)間尺度內(nei)發生劇(ju)烈的(de)(de)物理(li)和化學(xue)(xue)變化，這(zhe)種高精(jing)度的(de)(de)能(neng)量控制(zhi)確(que)保了(le)分離過程的(de)(de)精(jing)確(que)性和高效性。

       綜上，相比傳統的(de)(de)(de)(de)(de)(de)機械(xie)(xie)加(jia)工(gong)方(fang)法，激(ji)光(guang)切(qie)片(pian)具有許多顯著(zhu)優(you)勢。首先，它是一(yi)種非接觸性加(jia)工(gong)方(fang)式(shi)，避(bi)免了(le)機械(xie)(xie)應力(li)對(dui)晶(jing)錠的(de)(de)(de)(de)(de)(de)損傷，減少了(le)碎裂和微裂紋的(de)(de)(de)(de)(de)(de)風險。其次，激(ji)光(guang)切(qie)片(pian)能夠(gou)實(shi)現極高的(de)(de)(de)(de)(de)(de)加(jia)工(gong)精(jing)度和質量，特別適(shi)用(yong)于金剛石(shi)這(zhe)種硬(ying)度高、脆性大(da)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)材料(liao)。QCBD激(ji)光(guang)切(qie)片(pian)工(gong)藝大(da)大(da)減少了(le)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)浪費，提高了(le)材料(liao)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)利用(yong)率以及加(jia)工(gong)效(xiao)率，這(zhe)對(dui)于高價值(zhi)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)金剛石(shi)材料(liao)尤為重要。

       目前在商業(ye)應(ying)用方面(mian)，金剛(gang)石激光切(qie)(qie)片設備尚(shang)處于初期研發階段。與碳化硅(gui)晶錠加工技(ji)術相比，金剛(gang)石切(qie)(qie)片技(ji)術的(de)(de)商業(ye)化進程相對滯后。由于金剛(gang)石的(de)(de)物理性質(zhi)(zhi)極為特(te)殊(shu)，如何在保證切(qie)(qie)割(ge)質(zhi)(zhi)量的(de)(de)前提下實現大(da)規模(mo)生產是技(ji)術研發面(mian)臨的(de)(de)重大(da)挑戰。

       近期(qi)，大族(zu)半導體(ti)在金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)切片(pian)領域(yu)(yu)取得了(le)重(zhong)要的(de)(de)(de)(de)技(ji)術(shu)突(tu)破，推出了(le)QCBD激(ji)光(guang)(guang)切片(pian)技(ji)術(shu)及其(qi)(qi)相關設備，實現(xian)了(le)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)高(gao)質(zhi)量低損傷(shang)高(gao)效率激(ji)光(guang)(guang)切片(pian)。這(zhe)一成(cheng)果標志著激(ji)光(guang)(guang)切片(pian)技(ji)術(shu)在金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)材料加(jia)(jia)工(gong)中取得重(zhong)要進展，填補了(le)國內(nei)在該(gai)領域(yu)(yu)的(de)(de)(de)(de)技(ji)術(shu)空白。通過對激(ji)光(guang)(guang)能量的(de)(de)(de)(de)精確調控與光(guang)(guang)束形態的(de)(de)(de)(de)調制(zhi)，大族(zu)半導體(ti)克服(fu)了(le)金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)解理面{111}與切片(pian)方向{100}之間(jian)較大角度(du)帶來的(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)難題，實現(xian)了(le)晶錠的(de)(de)(de)(de)高(gao)精度(du)、低損傷(shang)剝(bo)離(li)。根據大族(zu)半導體(ti)QCB研(yan)究實驗室研(yan)究數據顯示，使用該(gai)技(ji)術(shu)，剝(bo)離(li)后粗糙(cao)度(du)Ra低至(zhi)3μm以內(nei)，激(ji)光(guang)(guang)損傷(shang)層可(ke)大幅度(du)降低至(zhi)20μm。這(zhe)項技(ji)術(shu)突(tu)破將大幅降低金(jin)剛(gang)(gang)(gang)石(shi)的(de)(de)(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)成(cheng)本，推動其(qi)(qi)在電子、光(guang)(guang)學等高(gao)端領域(yu)(yu)的(de)(de)(de)(de)廣(guang)泛應(ying)用。

       大族半導體研發的(de)(de)(de)(de)金剛石激光切片技(ji)術，憑(ping)借出(chu)眾(zhong)的(de)(de)(de)(de)加(jia)工(gong)效能(neng)，已(yi)成功攻克半導體材(cai)料(liao)加(jia)工(gong)技(ji)術領(ling)域的(de)(de)(de)(de)眾(zhong)多棘手難題。這一技(ji)術的(de)(de)(de)(de)突破(po)，不僅顯著加(jia)速了(le)生(sheng)產流程，將生(sheng)產效率推向新(xin)高，而且精細入微的(de)(de)(de)(de)工(gong)藝(yi)確保了(le)產品質量的(de)(de)(de)(de)飛躍式提升，同時(shi)，通(tong)過(guo)優(you)化生(sheng)產流程，有(you)效降低了(le)制(zhi)造(zao)成本，展現出(chu)了(le)極為廣闊的(de)(de)(de)(de)市場應用前景(jing)，預(yu)示(shi)著其在未(wei)來的(de)(de)(de)(de)高科技(ji)制(zhi)造(zao)領(ling)域中必(bi)將占據舉足輕(qing)重的(de)(de)(de)(de)地位(wei)，引領(ling)半導體材(cai)料(liao)加(jia)工(gong)技(ji)術邁向一個全新(xin)的(de)(de)(de)(de)發展階段(duan)。