隨著半導體工業(yè)的迅猛發(fā)展，市場對于更高性能半導體材料的需求日益增長。金剛石以其獨特的物理與化學特性，有望在下一代半導體產業(yè)中扮演更加重要的角色。金剛石憑借其優(yōu)異的導熱性能、超寬的禁帶結構以及較高的載流子遷移率，在高功率、高頻及高溫環(huán)境下的電子器件中展現(xiàn)出巨大的應用潛力。然而，金剛石的極高硬度猶如一把雙刃劍，既是性能卓越的基石，也為加工過程帶來了前所未有的挑戰(zhàn)。這一特性使得傳統(tǒng)機械切割工藝在應對金剛石時，面臨著材料損耗大、加工效率低等瓶頸。特別是在大尺寸金剛石的精密制造過程中，加工良率的提升與成本的有效控制，已成為制約金剛石在尖端科技領域實現(xiàn)廣泛應用的兩大核心障礙。

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石激光切片技術（QCB for diamond），在金剛石加工領域帶來了顛覆性的創(chuàng)新突破。這項技術不僅極大提升了加工效率與良率，更將有效降低生產成本，為金剛石在高性能電子器件、量子計算、高功率激光等多個前沿科技領域的廣泛應用奠定基礎。

技術原理

金剛石的激光切片技術利用激光在材料內部進行非接觸性改性加工，通過精確控制激光在材料內部的作用位置，實現(xiàn)材料的分離。這一技術主要包括兩個步驟：首先，激光束精準聚焦在晶錠的亞表面特定深度，形成一層經過改質的材料區(qū)域。這一步驟中，激光誘導的物理和化學變化使改質層內的材料性質發(fā)生變化，為后續(xù)裂紋的引導擴展打下基礎。接著，通過施加外部應力，如機械力或熱應力，引導裂紋沿著指定平面擴展，實現(xiàn)晶片的無損分離。整個過程中，激光的高能量密度使得材料內部發(fā)生物理和化學變化，確保了分離過程的精確性和高效性。

與碳化硅晶錠不同，金剛石的解理面與晶圓切片方向存在較大的角度差異，這使得剝離面的起伏更難控制。因此，在實際加工過程中，必須精確調節(jié)激光的能量和光學調制，確保激光能量分布均勻、作用位置精確，從而有效控制裂紋的擴展方向及剝離面的平整度。整個過程中，超快激光脈沖的高能量密度引入，使得材料內部超短時間和空間尺度內發(fā)生劇烈的物理和化學變化，這種高精度的能量控制確保了分離過程的精確性和高效性。

綜上，相比傳統(tǒng)的機械加工方法，激光切片具有許多顯著優(yōu)勢。首先，它是一種非接觸性加工方式，避免了機械應力對晶錠的損傷，減少了碎裂和微裂紋的風險。其次，激光切片能夠實現(xiàn)極高的加工精度和質量，特別適用于金剛石這種硬度高、脆性大的材料。QCBD激光切片工藝大大減少了材料的浪費，提高了材料的利用率以及加工效率，這對于高價值的金剛石材料尤為重要。

技術現(xiàn)狀及挑戰(zhàn)

目前在商業(yè)應用方面，金剛石激光切片設備尚處于初期研發(fā)階段。與碳化硅晶錠加工技術相比，金剛石切片技術的商業(yè)化進程相對滯后。由于金剛石的物理性質極為特殊，如何在保證切割質量的前提下實現(xiàn)大規(guī)模生產是技術研發(fā)面臨的重大挑戰(zhàn)。

近期，大族半導體在金剛石切片領域取得了重要的技術突破，推出了QCBD激光切片技術及其相關設備，實現(xiàn)了金剛石高質量低損傷高效率激光切片。這一成果標志著激光切片技術在金剛石材料加工中取得重要進展，填補了國內在該領域的技術空白。通過對激光能量的精確調控與光束形態(tài)的調制，大族半導體克服了金剛石解理面{111}與切片方向{100}之間較大角度帶來的加工難題，實現(xiàn)了晶錠的高精度、低損傷剝離。根據(jù)大族半導體QCB研究實驗室研究數(shù)據(jù)顯示，使用該技術，剝離后粗糙度Ra低至3μm以內，激光損傷層可大幅度降低至20μm。這項技術突破將大幅降低金剛石的加工成本，推動其在電子、光學等高端領域的廣泛應用。

實例效果

大族半導體研發(fā)的金剛石激光切片技術，憑借出眾的加工效能，已成功攻克半導體材料加工技術領域的眾多棘手難題。這一技術的突破，不僅顯著加速了生產流程，將生產效率推向新高，而且精細入微的工藝確保了產品質量的飛躍式提升，同時，通過優(yōu)化生產流程，有效降低了制造成本，展現(xiàn)出了極為廣闊的市場應用前景，預示著其在未來的高科技制造領域中必將占據(jù)舉足輕重的地位，引領半導體材料加工技術邁向一個全新的發(fā)展階段。

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原文轉自：信陽日報