Le carbure de silicium (SiC) est une technologie essentielle pour la défense nationale et un matériau fondamental pour les industries automobiles et énergétiques mondiales. Première étape cruciale du traitement des monocristaux de SiC, le découpage des plaquettes détermine directement la qualité des opérations d'amincissement et de polissage ultérieures. Les méthodes de découpage traditionnelles introduisent souvent des fissures de surface et de subsurface, augmentant ainsi le taux de casse des plaquettes et les coûts de fabrication. Par conséquent, la maîtrise des fissures de surface est primordiale pour le développement de la fabrication de dispositifs en SiC.
Actuellement, le découpage des lingots de SiC est confronté à deux défis majeurs :
- Pertes de matière importantes lors du sciage multifil traditionnel :La dureté et la fragilité extrêmes du SiC le rendent sujet à la déformation et à la fissuration lors de la découpe, du meulage et du polissage. Selon les données d'Infineon, le sciage alternatif traditionnel à plusieurs fils diamantés liés à la résine n'atteint qu'un taux d'utilisation du matériau de 50 % lors de la découpe, la perte totale par plaquette atteignant environ 250 µm après polissage, ce qui ne laisse qu'une quantité minimale de matériau utilisable.
- Faible efficacité et longs cycles de production :Les statistiques de production internationales montrent que la production de 10 000 plaquettes par sciage multifil continu 24 h/24 prend environ 273 jours. Cette méthode nécessite un équipement et des consommables importants, tout en générant une rugosité de surface élevée et de la pollution (poussière, eaux usées).
Pour remédier à ces problèmes, l'équipe du professeur Xiu Xiangqian de l'université de Nanjing a mis au point un équipement de découpe laser de haute précision pour le SiC, tirant parti de la technologie laser ultrarapide afin de minimiser les défauts et d'accroître la productivité. Pour un lingot de SiC de 20 mm, cette technologie double le rendement en plaquettes par rapport à la découpe traditionnelle au fil. De plus, les plaquettes découpées au laser présentent une uniformité géométrique supérieure, permettant de réduire leur épaisseur à 200 µm et d'augmenter encore la production.
Principaux avantages :
- Travaux de R&D achevés sur un équipement prototype à grande échelle, validé pour le découpage de plaquettes de SiC semi-isolantes de 4 à 6 pouces et de lingots de SiC conducteurs de 6 pouces.
- Le découpage des lingots de 8 pouces est en cours de vérification.
- Temps de découpe nettement plus court, production annuelle plus élevée et amélioration du rendement de plus de 50 %.
Le substrat SiC de type 4H-N de XKH
Potentiel du marché :
Cet équipement est en passe de devenir la solution de référence pour le découpage de lingots de SiC de 8 pouces, un marché actuellement dominé par les importations japonaises, coûteuses et soumises à des restrictions à l'exportation. La demande intérieure d'équipements de découpage/amincissement laser dépasse les 1 000 unités, or il n'existe aucune alternative chinoise aboutie. La technologie de l'Université de Nanjing recèle un immense potentiel commercial et économique.
Compatibilité multi-matériaux :
Au-delà du SiC, l'équipement prend en charge le traitement laser du nitrure de gallium (GaN), de l'oxyde d'aluminium (Al₂O₃) et du diamant, élargissant ainsi ses applications industrielles.
En révolutionnant le traitement des plaquettes de SiC, cette innovation s'attaque aux principaux goulets d'étranglement de la fabrication des semi-conducteurs tout en s'alignant sur les tendances mondiales vers des matériaux performants et économes en énergie.
Conclusion
Leader du secteur de la fabrication de substrats en carbure de silicium (SiC), XKH est spécialisé dans la fourniture de substrats SiC pleine taille de 2 à 12 pouces (y compris les types 4H-N/SEMI et 4H/6H/3C) adaptés aux secteurs à forte croissance tels que les véhicules à énergies nouvelles (VEN), le stockage d'énergie photovoltaïque (PV) et les communications 5G. Grâce à une technologie de découpe à faibles pertes de plaquettes grand format et à une technologie de traitement de haute précision, nous avons atteint la production en série de substrats de 8 pouces et réalisé des avancées majeures dans la technologie de croissance de cristaux conducteurs de SiC de 12 pouces, réduisant ainsi considérablement le coût unitaire des puces. À l'avenir, nous continuerons d'optimiser le découpage laser au niveau des lingots et les processus de contrôle intelligent des contraintes afin d'élever le rendement des substrats de 12 pouces à des niveaux compétitifs à l'échelle mondiale, permettant ainsi à l'industrie nationale du SiC de briser les monopoles internationaux et d'accélérer les applications évolutives dans des domaines haut de gamme tels que les puces de qualité automobile et les alimentations pour serveurs d'IA.
Le substrat SiC de type 4H-N de XKH
Date de publication : 15 août 2025