Siliziumkarbid (SiC) ist nicht nur eine Schlüsseltechnologie für die nationale Verteidigung, sondern auch ein zentraler Werkstoff für die globale Automobil- und Energieindustrie. Als erster entscheidender Schritt in der SiC-Einkristallverarbeitung bestimmt das Wafer-Slicing maßgeblich die Qualität des nachfolgenden Dünnens und Polierens. Herkömmliche Slice-Verfahren führen häufig zu Oberflächen- und Untergrundrissen, was die Waferbruchrate und die Fertigungskosten erhöht. Daher ist die Kontrolle von Oberflächenrissen für die Weiterentwicklung der SiC-Bauelementefertigung von entscheidender Bedeutung.
Aktuell steht das Schneiden von SiC-Ingots vor zwei großen Herausforderungen:
- Hoher Materialverlust beim herkömmlichen Mehrdrahtsägen:Aufgrund seiner extremen Härte und Sprödigkeit neigt Siliziumkarbid (SiC) beim Schneiden, Schleifen und Polieren zu Verformungen und Rissen. Laut Infineon-Daten erreicht das herkömmliche, oszillierende Sägen mit diamantgebundenen Mehrdrahtelektroden lediglich eine Materialausnutzung von 50 % beim Schneiden. Der Gesamtverlust eines einzelnen Wafers beträgt nach dem Polieren etwa 250 µm, sodass nur minimal nutzbares Material verbleibt.
- Geringe Effizienz und lange Produktionszyklen:Internationale Produktionsstatistiken zeigen, dass die Herstellung von 10.000 Wafern mittels 24-Stunden-Drahtsägen etwa 273 Tage dauert. Dieses Verfahren erfordert umfangreiche Ausrüstung und Verbrauchsmaterialien und führt zu hoher Oberflächenrauheit und Umweltbelastung (Staub, Abwasser).
Um diese Probleme zu lösen, hat das Team von Professor Xiu Xiangqian an der Universität Nanjing eine hochpräzise Laserschneidanlage für SiC entwickelt. Mithilfe ultraschneller Lasertechnologie werden Defekte minimiert und die Produktivität gesteigert. Bei einem 20 mm großen SiC-Ingot verdoppelt diese Technologie die Waferausbeute im Vergleich zum herkömmlichen Drahtsägen. Darüber hinaus weisen die lasergeschnittenen Wafer eine hervorragende geometrische Gleichmäßigkeit auf, wodurch die Dicke auf 200 μm pro Wafer reduziert und der Ausstoß weiter erhöht werden kann.
Wichtigste Vorteile:
- Die Forschung und Entwicklung an einer großtechnischen Prototypanlage wurde abgeschlossen; die Anlage wurde für das Schneiden von 4–6 Zoll großen halbisolierenden SiC-Wafern und 6 Zoll großen leitfähigen SiC-Ingots validiert.
- Das Schneiden des 8-Zoll-Barrens wird derzeit überprüft.
- Deutlich kürzere Schneidezeit, höhere Jahresproduktion und über 50 % Ertragssteigerung.
XKHs SiC-Substrat vom Typ 4H-N
Marktpotenzial:
Diese Anlage hat das Potenzial, die zentrale Lösung für das Schneiden von 8-Zoll-SiC-Ingots zu werden, ein Markt, der derzeit von teuren japanischen Importen mit Exportbeschränkungen dominiert wird. Die Inlandsnachfrage nach Laserschneid-/Dünnungsanlagen übersteigt 1.000 Einheiten, doch es gibt keine ausgereiften Alternativen aus chinesischer Produktion. Die Technologie der Universität Nanjing birgt ein immenses Marktpotenzial und wirtschaftliche Möglichkeiten.
Kompatibilität mit verschiedenen Materialien:
Neben SiC unterstützt das Gerät auch die Laserbearbeitung von Galliumnitrid (GaN), Aluminiumoxid (Al₂O₃) und Diamant und erweitert damit seine industriellen Anwendungsmöglichkeiten.
Durch die Revolutionierung der SiC-Waferverarbeitung adressiert diese Innovation kritische Engpässe in der Halbleiterfertigung und entspricht gleichzeitig globalen Trends hin zu leistungsstarken, energieeffizienten Materialien.
Schlussfolgerung
Als Branchenführer in der Herstellung von Siliziumkarbid-Substraten (SiC) ist XKH auf die Bereitstellung von SiC-Substraten in Standardgröße (2 bis 12 Zoll, darunter 4H-N/SEMI-Typ und 4H/6H/3C-Typ) spezialisiert, die speziell auf wachstumsstarke Branchen wie Elektrofahrzeuge, Photovoltaik-Energiespeicher und 5G-Kommunikation zugeschnitten sind. Dank verlustarmer Slicing-Technologie für großflächige Wafer und hochpräziser Bearbeitungstechnologie haben wir die Massenproduktion von 8-Zoll-Substraten erreicht und bahnbrechende Fortschritte in der Züchtungstechnologie für leitfähige 12-Zoll-SiC-Kristalle erzielt, wodurch die Kosten pro Chip deutlich gesenkt werden konnten. Mit Blick auf die Zukunft werden wir weiterhin die Laserschneidprozesse auf Blockebene und die intelligenten Spannungskontrollprozesse optimieren, um die Ausbeute an 12-Zoll-Substraten auf ein global wettbewerbsfähiges Niveau zu heben und so die heimische SiC-Industrie in die Lage zu versetzen, internationale Monopole zu durchbrechen und skalierbare Anwendungen in High-End-Bereichen wie Automobilchips und KI-Server-Netzteilen zu beschleunigen.
XKHs SiC-Substrat vom Typ 4H-N
Veröffentlichungsdatum: 15. August 2025