탄화규소(SiC)는 국가 안보에 중요한 전략적 소재일 뿐만 아니라, 글로벌 자동차 및 에너지 산업의 핵심 기술이기도 합니다. SiC 웨이퍼 제조의 첫 번째 단계는 벌크 성장된 SiC 잉곳을 얇은 웨이퍼로 슬라이싱하는 것입니다. 이 슬라이싱 공정의 품질은 후속 얇게 만들기 및 연마 단계의 효율성과 수율을 직접적으로 결정합니다. 그러나 기존의 슬라이싱 방법은 종종 웨이퍼 표면 및 표면 아래에 균열을 발생시켜 웨이퍼 파손율을 높이고 생산 비용을 증가시킵니다. 따라서 슬라이싱 중 표면 손상을 최소화하는 것이 SiC 장치 제조 기술 발전에 필수적입니다.
현재 SiC 웨이퍼 슬라이싱은 두 가지 주요 과제에 직면해 있습니다.
기존의 멀티 와이어 쏘잉으로 인한 높은 재료 손실.
SiC의 극심한 경도와 취성으로 인해 쏘잉 및 연마는 기술적으로 까다로우며, 종종 심각한 웨이퍼 휨, 균열 및 과도한 재료 낭비를 초래합니다. Infineon의 데이터에 따르면, 기존의 왕복 다이아몬드 와이어 쏘잉 방법은 슬라이싱 단계에서 ~50%의 재료 활용률만 달성합니다. 연삭 및 연마 후, 유효 수율은 최대 75%까지 떨어질 수 있으며(웨이퍼당 총 손실 ~250 μm), 사용 가능한 웨이퍼의 비율이 상대적으로 낮습니다.
긴 공정 주기와 낮은 처리량.
국제 생산 통계에 따르면, 24시간 연속 가동 시 10,000개의 웨이퍼를 제조하는 데 약 273일이 소요됩니다. 따라서 와이어 쏘 기술로 시장 수요를 충족하려면 엄청난 수의 기계와 소모품이 필요합니다. 또한, 이 방법은 표면 거칠기가 좋지 않고, 심각한 오염을 유발하며, 심각한 환경 부담(먼지, 폐수 등)을 초래합니다.
이러한 과제를 해결하기 위해 난징대학교의 쉬우 샹첸 교수가 이끄는 연구팀은 대구경 SiC 레이저 슬라이싱 장비를 개발했습니다. 첨단 레이저 슬라이싱 기술을 적용하여, 이 시스템은 재료 손실을 현저히 줄이는 동시에 처리량을 획기적으로 향상시킵니다. 예를 들어, 20mm SiC 잉곳을 가공할 때, 레이저 슬라이싱으로 생산되는 웨이퍼 수는 기존 와이어 쏘잉으로 달성되는 것보다 두 배 이상입니다. 또한, 레이저 슬라이싱된 웨이퍼는 우수한 기하학적 특성을 나타내며, 웨이퍼 두께를 200 μm까지 줄일 수 있어 잉곳당 수율을 더욱 높입니다.
이 프로젝트의 경쟁 우위는 기술적 성숙도에 있습니다. 대규모 레이저 슬라이싱 장비의 프로토타입이 이미 개발되었으며 다음에서 성공적으로 시연되었습니다:
4~6인치 반절연 SiC 웨이퍼의 슬라이싱 및 얇게 만들기6인치 전도성 SiC 잉곳의 슬라이싱
8인치 SiC 잉곳 슬라이싱에 대한 지속적인 검증이 시스템은 더 짧은 슬라이싱 주기, 더 높은 연간 웨이퍼 생산량, 더 낮은 웨이퍼당 재료 손실을 제공하여 기존 방식에 비해
50% 이상의 수율 향상을 달성합니다.
시장 관점에서 볼 때, 대구경 SiC 레이저 슬라이싱 장비는 8인치 SiC 웨이퍼 생산의 핵심 기술이 될 것입니다. 현재, 이러한 장비는 거의 전적으로 일본에서 수입되며, 높은 비용과 잠재적인 수출 제한이 있습니다. 레이저 슬라이싱/얇게 만들기 장비에 대한 국내 수요는
1,000대 이상으로 예상되지만, 현재 성숙한 국내 공급업체는 존재하지 않습니다. 따라서 난징대학교에서 개발한 시스템은 상당한 시장 잠재력과 막대한 경제적 가치를 가지고 있습니다.SiC 외에도, 이 레이저 슬라이싱 플랫폼은 질화갈륨(GaN), 산화갈륨(Ga₂O₃), 합성 다이아몬드를 포함한 다른 첨단 반도체 및 광학 재료로 확장되어 산업 응용 범위를 더욱 넓힐 수 있습니다.
탄화규소(SiC)는 국가 안보에 중요한 전략적 소재일 뿐만 아니라, 글로벌 자동차 및 에너지 산업의 핵심 기술이기도 합니다. SiC 웨이퍼 제조의 첫 번째 단계는 벌크 성장된 SiC 잉곳을 얇은 웨이퍼로 슬라이싱하는 것입니다. 이 슬라이싱 공정의 품질은 후속 얇게 만들기 및 연마 단계의 효율성과 수율을 직접적으로 결정합니다. 그러나 기존의 슬라이싱 방법은 종종 웨이퍼 표면 및 표면 아래에 균열을 발생시켜 웨이퍼 파손율을 높이고 생산 비용을 증가시킵니다. 따라서 슬라이싱 중 표면 손상을 최소화하는 것이 SiC 장치 제조 기술 발전에 필수적입니다.
현재 SiC 웨이퍼 슬라이싱은 두 가지 주요 과제에 직면해 있습니다.
기존의 멀티 와이어 쏘잉으로 인한 높은 재료 손실.
SiC의 극심한 경도와 취성으로 인해 쏘잉 및 연마는 기술적으로 까다로우며, 종종 심각한 웨이퍼 휨, 균열 및 과도한 재료 낭비를 초래합니다. Infineon의 데이터에 따르면, 기존의 왕복 다이아몬드 와이어 쏘잉 방법은 슬라이싱 단계에서 ~50%의 재료 활용률만 달성합니다. 연삭 및 연마 후, 유효 수율은 최대 75%까지 떨어질 수 있으며(웨이퍼당 총 손실 ~250 μm), 사용 가능한 웨이퍼의 비율이 상대적으로 낮습니다.
긴 공정 주기와 낮은 처리량.
국제 생산 통계에 따르면, 24시간 연속 가동 시 10,000개의 웨이퍼를 제조하는 데 약 273일이 소요됩니다. 따라서 와이어 쏘 기술로 시장 수요를 충족하려면 엄청난 수의 기계와 소모품이 필요합니다. 또한, 이 방법은 표면 거칠기가 좋지 않고, 심각한 오염을 유발하며, 심각한 환경 부담(먼지, 폐수 등)을 초래합니다.
이러한 과제를 해결하기 위해 난징대학교의 쉬우 샹첸 교수가 이끄는 연구팀은 대구경 SiC 레이저 슬라이싱 장비를 개발했습니다. 첨단 레이저 슬라이싱 기술을 적용하여, 이 시스템은 재료 손실을 현저히 줄이는 동시에 처리량을 획기적으로 향상시킵니다. 예를 들어, 20mm SiC 잉곳을 가공할 때, 레이저 슬라이싱으로 생산되는 웨이퍼 수는 기존 와이어 쏘잉으로 달성되는 것보다 두 배 이상입니다. 또한, 레이저 슬라이싱된 웨이퍼는 우수한 기하학적 특성을 나타내며, 웨이퍼 두께를 200 μm까지 줄일 수 있어 잉곳당 수율을 더욱 높입니다.
이 프로젝트의 경쟁 우위는 기술적 성숙도에 있습니다. 대규모 레이저 슬라이싱 장비의 프로토타입이 이미 개발되었으며 다음에서 성공적으로 시연되었습니다:
4~6인치 반절연 SiC 웨이퍼의 슬라이싱 및 얇게 만들기6인치 전도성 SiC 잉곳의 슬라이싱
8인치 SiC 잉곳 슬라이싱에 대한 지속적인 검증이 시스템은 더 짧은 슬라이싱 주기, 더 높은 연간 웨이퍼 생산량, 더 낮은 웨이퍼당 재료 손실을 제공하여 기존 방식에 비해
50% 이상의 수율 향상을 달성합니다.
시장 관점에서 볼 때, 대구경 SiC 레이저 슬라이싱 장비는 8인치 SiC 웨이퍼 생산의 핵심 기술이 될 것입니다. 현재, 이러한 장비는 거의 전적으로 일본에서 수입되며, 높은 비용과 잠재적인 수출 제한이 있습니다. 레이저 슬라이싱/얇게 만들기 장비에 대한 국내 수요는
1,000대 이상으로 예상되지만, 현재 성숙한 국내 공급업체는 존재하지 않습니다. 따라서 난징대학교에서 개발한 시스템은 상당한 시장 잠재력과 막대한 경제적 가치를 가지고 있습니다.SiC 외에도, 이 레이저 슬라이싱 플랫폼은 질화갈륨(GaN), 산화갈륨(Ga₂O₃), 합성 다이아몬드를 포함한 다른 첨단 반도체 및 광학 재료로 확장되어 산업 응용 범위를 더욱 넓힐 수 있습니다.
