金刚石在线讯  在半导体产业中，大尺寸半导体单晶材料的高质量切片是芯片制造的关键前置工序。传统的切片技术如多线切割技术在加工大尺寸半导体单晶，尤其是像碳化硅这类高硬度的脆性材料时，面临着材料损耗率高、加工周期长、表界面粗糙度高以及污染严重等问题。切片性能决定后续薄化、抛光加工水平，且切片加工易在晶片表面和亚表面产生裂纹，导致晶片破片率和制造成本增加，所以控制晶片表层裂纹损伤对推动碳化硅器件制造技术发展意义重大，正因如此，激光切片技术成为研究热点。

激光切片技术利用激光在材料内部进行非接触性改性加工，通过精确控制激光在材料内部的作用位置，实现材料的分离。这一技术主要包括两个步骤：首先，激光束精准聚焦在晶锭的亚表面特定深度，形成一层经过改质的材料区域。这一步骤中，激光诱导的物理和化学变化使改质层内的材料性质发生变化，为后续裂纹的引导扩展打下基础。接着，通过施加外部应力，如机械力或热应力，引导裂纹沿着指定平面扩展，实现晶片的无损分离。整个过程中，激光的高能量密度使得材料内部发生物理和化学变化，确保了分离过程的精确性和高效性。

目前南京大学修向前教授团队已完成大尺寸原型激光切片设备的研发，实现了4-6英寸半绝缘碳化硅晶圆的切割减薄、6英寸导电型碳化硅晶锭的切片，正在进行8英寸晶锭切片验证。激光切片技术对比传统多线切割技术主要优点如下：

（1）高效率：激光切片的速度快，能够在短时间内完成对大尺寸半导体单晶材料的切割，大大提高了生产效率。例如，对于半绝缘/导电型6英寸的碳化硅晶锭，单片的激光切割时间不超过15分钟，而传统的多线切割技术则需要数小时，单台年产晶片>30000片。

（2）高材料利用率：相比传统的多线切割技术，激光切片技术能够更精确地控制切割的深度和宽度，减少材料的损耗。例如，在加工碳化硅晶锭时，激光切片技术可以将材料的利用率提高到80%以上，而传统的多线切割技术的材料利用率仅为50%左右。半绝缘碳化硅晶锭单片损耗≤30um；导电型单片损耗≤60um，产片率提升>50%。

（3）高质量：激光切片技术可以有效控制晶片表层的裂纹损伤，提高切割后的晶片的质量和表面平整度，有利于后续的薄化、抛光等加工工序。

（4）灵活性高：激光切片技术可以实现对各种形状和尺寸的半导体单晶材料的切割，包括异形片的加工，具有很高的灵活性和适应性。

与碳化硅晶锭不同，金刚石的解理面与晶圆切片方向存在较大的角度差异，这使得剥离面的起伏更难控制。因此，在实际加工过程中，必须精确调节激光的能量和光学调制，确保激光能量分布均匀、作用位置精确，从而有效控制裂纹的扩展方向及剥离面的平整度。整个过程中，超快激光脉冲的高能量密度引入，使得材料内部超短时间和空间尺度内发生剧烈的物理和化学变化，这种高精度的能量控制确保了分离过程的精确性和高效性。

目前在商业应用方面，金刚石激光切片设备尚处于初期研发阶段。与碳化硅晶锭加工技术相比，金刚石切片技术的商业化进程相对滞后。由于金刚石的物理性质极为特殊，如何在保证切割质量的前提下实现大规模生产是技术研发面临的重大挑战。

2025年11月5日，中国粉体网将在河南•郑州举办“2025半导体行业用金刚石材料技术大会”。届时，我们邀请到南京大学修向前教授出席本次大会并作题为《大尺寸半导体单晶激光切片技术研究》的报告，报告将介绍南京大学在大尺寸导电型/半绝缘型碳化硅晶锭的激光切片技术研究进展以及金刚石、氧化镓和氮化镓单晶的激光隐形切片技术。

专家简介

修向前，南京大学电子科学与工程学院教授、博士生导师，国家重点研发计划项目首席科学家，长期从事宽禁带/超宽禁带半导体单晶衬底设备研制与材料外延以及半导体单晶激光切片技术等应用研究。

参考来源：

南京大学成果推介：大尺寸碳化硅激光切片设备与技术

HSET大族半导体

（金刚石在线编辑整理/石语）

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