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(te)(te)的(de)(de)(de)(de)物理與化學特(te)(te)性(xing)，有(you)望在(zai)(zai)(zai)下(xia)一(yi)(yi)代半導體產業中(zhong)扮演更加(jia)重(zhong)要(yao)的(de)(de)(de)(de)角(jiao)色(se)。金剛(gang)(gang)石憑借(jie)其(qi)優異(yi)的(de)(de)(de)(de)導熱性(xing)能(neng)、超寬的(de)(de)(de)(de)禁帶結構以及較高(gao)(gao)的(de)(de)(de)(de)載流子遷移率(lv)，在(zai)(zai)(zai)高(gao)(gao)功率(lv)、高(gao)(gao)頻及高(gao)(gao)溫環境下(xia)的(de)(de)(de)(de)電(dian)子器件中(zhong)展現(xian)出巨大(da)的(de)(de)(de)(de)應用潛力(li)。然(ran)而，金剛(gang)(gang)石的(de)(de)(de)(de)極高(gao)(gao)硬度猶如一(yi)(yi)把雙(shuang)刃劍，既(ji)是性(xing)能(neng)卓(zhuo)越的(de)(de)(de)(de)基石，也為(wei)加(jia)工(gong)過程(cheng)帶來了前所未(wei)有(you)的(de)(de)(de)(de)挑(tiao)戰。這一(yi)(yi)特(te)(te)性(xing)使得傳統機械切割(ge)工(gong)藝在(zai)(zai)(zai)應對金剛(gang)(gang)石時，面臨著(zhu)材料損(sun)耗大(da)、加(jia)工(gong)效(xiao)率(lv)低等瓶頸。特(te)(te)別是在(zai)(zai)(zai)大(da)尺寸(cun)金剛(gang)(gang)石的(de)(de)(de)(de)精密制造過程(cheng)中(zhong)，加(jia)工(gong)良率(lv)的(de)(de)(de)(de)提升與成本的(de)(de)(de)(de)有(you)效(xiao)控制，已成為(wei)制約(yue)金剛(gang)(gang)石在(zai)(zai)(zai)尖端科技(ji)領域實現(xian)廣泛應用的(de)(de)(de)(de)兩大(da)核心障(zhang)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剛(gang)(gang)石激(ji)(ji)光切片(pian)技術（QCB for diamond），在(zai)金剛(gang)(gang)石加工領(ling)域(yu)帶來了顛覆性(xing)的(de)創新突破。這項技術不僅極大提升了加工效(xiao)率(lv)(lv)與良率(lv)(lv)，更(geng)將有(you)效(xiao)降低生產成本(ben)，為金剛(gang)(gang)石在(zai)高性(xing)能(neng)電子器件(jian)、量子計算、高功率(lv)(lv)激(ji)(ji)光等(deng)多個前沿科技領(ling)域(yu)的(de)廣泛應用(yong)奠定(ding)基礎。

       技術原理

       金剛石的激(ji)(ji)(ji)光(guang)切(qie)片(pian)技術(shu)利用激(ji)(ji)(ji)光(guang)在材(cai)料(liao)(liao)內(nei)部(bu)進(jin)行非接觸性(xing)改性(xing)加(jia)工(gong)，通(tong)過精(jing)確(que)控制激(ji)(ji)(ji)光(guang)在材(cai)料(liao)(liao)內(nei)部(bu)的作用位置，實現材(cai)料(liao)(liao)的分離。這一(yi)技術(shu)主要(yao)包括兩(liang)個步驟：首先，激(ji)(ji)(ji)光(guang)束精(jing)準(zhun)聚焦在晶錠的亞表面(mian)特定深度，形成(cheng)一(yi)層經(jing)過改質(zhi)的材(cai)料(liao)(liao)區域。這一(yi)步驟中，激(ji)(ji)(ji)光(guang)誘導(dao)的物理(li)和(he)化(hua)(hua)學變化(hua)(hua)使改質(zhi)層內(nei)的材(cai)料(liao)(liao)性(xing)質(zhi)發(fa)(fa)生變化(hua)(hua)，為后(hou)續裂紋的引導(dao)擴展打下(xia)基(ji)礎。接著，通(tong)過施加(jia)外部(bu)應力，如機械力或熱應力，引導(dao)裂紋沿著指(zhi)定平面(mian)擴展，實現晶片(pian)的無損分離。整個過程(cheng)中，激(ji)(ji)(ji)光(guang)的高(gao)能量密(mi)度使得材(cai)料(liao)(liao)內(nei)部(bu)發(fa)(fa)生物理(li)和(he)化(hua)(hua)學變化(hua)(hua)，確(que)保了分離過程(cheng)的精(jing)確(que)性(xing)和(he)高(gao)效性(xing)。

       與碳化硅晶錠(ding)不同，金剛石的(de)(de)(de)(de)解理面與(yu)晶圓切(qie)片方(fang)向存在(zai)較大的(de)(de)(de)(de)角度(du)差異，這使得剝離(li)面的(de)(de)(de)(de)起伏(fu)更難控(kong)制(zhi)。因此，在(zai)實(shi)際加(jia)工過程(cheng)中(zhong)(zhong)，必須精(jing)(jing)(jing)確調節激(ji)光(guang)(guang)的(de)(de)(de)(de)能(neng)量和光(guang)(guang)學(xue)(xue)調制(zhi)，確保(bao)激(ji)光(guang)(guang)能(neng)量分(fen)布均(jun)勻、作用位置精(jing)(jing)(jing)確，從而有效控(kong)制(zhi)裂紋(wen)的(de)(de)(de)(de)擴展(zhan)方(fang)向及剝離(li)面的(de)(de)(de)(de)平整度(du)。整個過程(cheng)中(zhong)(zhong)，超(chao)快激(ji)光(guang)(guang)脈沖的(de)(de)(de)(de)高能(neng)量密(mi)度(du)引入，使得材(cai)料(liao)內部超(chao)短時間(jian)和空間(jian)尺度(du)內發(fa)生劇烈的(de)(de)(de)(de)物理和化學(xue)(xue)變化，這種高精(jing)(jing)(jing)度(du)的(de)(de)(de)(de)能(neng)量控(kong)制(zhi)確保(bao)了分(fen)離(li)過程(cheng)的(de)(de)(de)(de)精(jing)(jing)(jing)確性和高效性。

       綜上，相(xiang)比傳統的(de)(de)機械(xie)加工(gong)(gong)方法，激光切(qie)片(pian)具(ju)有(you)許多(duo)顯著優勢(shi)。首先(xian)，它是一種非(fei)接觸性加工(gong)(gong)方式，避免了機械(xie)應力(li)對晶錠(ding)的(de)(de)損傷，減少了碎裂和微裂紋的(de)(de)風險。其次，激光切(qie)片(pian)能夠實現極高的(de)(de)加工(gong)(gong)精度和質量，特別適(shi)用(yong)于金剛石這種硬度高、脆性大(da)的(de)(de)材(cai)料(liao)(liao)。QCBD激光切(qie)片(pian)工(gong)(gong)藝(yi)大(da)大(da)減少了材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)浪費，提高了材(cai)料(liao)(liao)的(de)(de)利用(yong)率以(yi)及加工(gong)(gong)效率，這對于高價(jia)值的(de)(de)金剛石材(cai)料(liao)(liao)尤為(wei)重(zhong)要(yao)。

       目前在(zai)商(shang)業應(ying)用(yong)方面，金剛(gang)石激光切(qie)片設備尚處于初期研(yan)發(fa)階段。與碳化(hua)硅晶錠加(jia)工技術(shu)相(xiang)(xiang)比，金剛(gang)石切(qie)片技術(shu)的商(shang)業化(hua)進(jin)程相(xiang)(xiang)對滯后。由于金剛(gang)石的物理性質極(ji)為特(te)殊，如何在(zai)保證切(qie)割質量的前提下實現大(da)規模生(sheng)產是技術(shu)研(yan)發(fa)面臨的重大(da)挑(tiao)戰。

       近期，大族半導體在金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)切(qie)片領(ling)域(yu)取(qu)得(de)了重要(yao)的(de)(de)技術突(tu)破，推出了QCBD激(ji)光(guang)(guang)切(qie)片技術及其(qi)相關設備，實現(xian)了金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)高(gao)質(zhi)量(liang)低(di)損(sun)傷(shang)高(gao)效率激(ji)光(guang)(guang)切(qie)片。這(zhe)一成(cheng)果標志著激(ji)光(guang)(guang)切(qie)片技術在金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)材料加(jia)(jia)工(gong)中(zhong)取(qu)得(de)重要(yao)進展(zhan)，填補了國內在該領(ling)域(yu)的(de)(de)技術空白。通過對激(ji)光(guang)(guang)能量(liang)的(de)(de)精確調(diao)(diao)控與(yu)光(guang)(guang)束(shu)形態(tai)的(de)(de)調(diao)(diao)制，大族半導體克服了金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)解理面{111}與(yu)切(qie)片方向{100}之間較大角度(du)帶來的(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)難(nan)題，實現(xian)了晶錠的(de)(de)高(gao)精度(du)、低(di)損(sun)傷(shang)剝離(li)。根據大族半導體QCB研(yan)究實驗室(shi)研(yan)究數據顯示(shi)，使用該技術，剝離(li)后粗糙(cao)度(du)Ra低(di)至3μm以內，激(ji)光(guang)(guang)損(sun)傷(shang)層可大幅度(du)降(jiang)低(di)至20μm。這(zhe)項技術突(tu)破將(jiang)大幅降(jiang)低(di)金(jin)剛(gang)石(shi)(shi)的(de)(de)加(jia)(jia)工(gong)成(cheng)本，推動(dong)其(qi)在電子(zi)、光(guang)(guang)學等高(gao)端領(ling)域(yu)的(de)(de)廣(guang)泛應用。

       大族半(ban)導(dao)體研發的(de)金剛石激光切片技(ji)術(shu)(shu)，憑借出眾的(de)加工(gong)效(xiao)能，已成(cheng)功攻克半(ban)導(dao)體材(cai)料(liao)加工(gong)技(ji)術(shu)(shu)領(ling)域(yu)的(de)眾多棘手難題(ti)。這一技(ji)術(shu)(shu)的(de)突破，不僅(jin)顯(xian)著(zhu)加速了生產流(liu)程，將(jiang)生產效(xiao)率推向新高(gao)，而且精細(xi)入微的(de)工(gong)藝確保了產品(pin)質量(liang)的(de)飛躍式提升(sheng)，同(tong)時，通過優化生產流(liu)程，有效(xiao)降低了制(zhi)造成(cheng)本，展現出了極為(wei)廣闊的(de)市(shi)場應(ying)用前(qian)景，預示著(zhu)其(qi)在未來(lai)的(de)高(gao)科(ke)技(ji)制(zhi)造領(ling)域(yu)中必(bi)將(jiang)占(zhan)據舉足輕重的(de)地位，引領(ling)半(ban)導(dao)體材(cai)料(liao)加工(gong)技(ji)術(shu)(shu)邁向一個全新的(de)發展階段。