無材料損耗且可短時間切割之GaN基板雷射切片技術

 

刊登日期:2022/6/30
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名古屋大學與濱松光子學公司(Hamamatsu Photonics)發明了一項利用雷射光在短時間內無損耗地切割GaN基板之技術。

GaN被視為高性能功率元件製造用次世代材料而備受關注。然而由於GaN結晶成長較為困難,晶體既硬且脆而難以加工,從GaN結晶中切出的GaN基板價格昂貴,因而成為利用於功率元件的主要障礙。而雷射切片技術可望取代以線鋸切割半導體基板的既有方法。一般在使用線鋸進行切片時,切割線穿過部分的晶體會變成碎片而無法使用。由於GaN的加工難度高,需要使用較粗的線材,也因此造成切割部分的材料損失相當於要切割的基板厚度。

此次開發的雷射切片技術利用了GaN受力後會沿一定的方向形成光滑面的解理(Cleavage)特性,因此原理上不會產生GaN結晶的浪費。此外,由於使用可穿過GaN基板的雷射進行加工,故可在不施加較大振動或應力的情況下對GaN晶體進行切片,且可在形成功率元件後的GaN基板上切出薄片而不會損壞元件。

透過此方法斷開後的元件將可正常運作,且藉由以雷射高度控制GaN結晶解理的方式,不僅可以應用於GaN基板的成形,並可望成為新型GaN結晶加工方法發展出各種應用,並可望實現高速切割,且同時可最大限度地減少GaN單晶的損失。雖然GaN結晶是昂貴、極其堅硬又易碎的材料,但研究團隊表示,高效率的基板成形將大大促進GaN基板的低價格化。


資料來源: https://www.nagoya-u.ac.jp/researchinfo/result/upload/20220531_imass.pdf
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