因應電動車、5G、低軌衛星等高效能電子元件日益增長需求，國研院國家儀器科技研究中心（國儀中心）與鼎極科技合作，共同開發「紅外線奈秒雷射應用於碳化矽晶圓研磨製程」關鍵技術，成功提升碳化矽晶圓研磨速率與品質，降低製程成本與材料損耗。
碳化矽（SiC）為極具潛力的功率半導體材料之一，具備高電壓耐受性、高熱導電性、高化學穩定性等優異特性，已取代矽晶圓成為車用電源與驅動系統、太陽能光電變流器、充電樁、工業控制設備等核心元件材料首選。
但以碳化矽製作晶圓時，常在「研磨」步驟遭遇困境，由於碳化矽硬度極高（莫氏硬度 9.2），傳統研磨方式使加工效率、品質良率面臨瓶頸，不僅耗時、研磨損耗多，且因為機械性加工，容易在晶圓表面留下損傷痕跡，甚至導致整片晶圓破裂，嚴重影響晶圓良率、提升製造成本，因此業界普遍視碳化矽晶圓後段製程為量產瓶頸。
▲ 矽晶圓、碳化矽晶圓製程比較。（Source：國研院簡報）
為解決此難題，國研院國儀中心與鼎極科技合作，成功導入紅外線奈秒級脈衝雷射系統，開發出專為碳化矽晶圓量產需求設計的「雷射研磨技術」，透過每秒 100,000 次擊打使碳化矽表層變軟，可將每片晶圓研磨時間從 3 小時縮短為 2 小時，且不會損傷晶圓，晶圓破片率自 5% 降至 1%，大幅提高產品良率，主要改善晶圓研磨/拋光、晶圓減薄與切割這兩段製程。
新技術能減少研磨過程造成的晶圓損耗，也明顯降低傳統研磨所需耗材（鑽石砂輪、水、油等）與機台清洗維護成本，裸晶圓研磨耗材成本自 23 美元降至 0.1 美元，同時避免機械研磨使用的鑽石顆粒受主要出產國中國箝制。
國研院進一步指出新技術還有另一優點，即可將碳化矽晶圓硬度由原本約 3000 HV 降至 60 HV，大幅降低後續加工時間和成本。
目前鼎極科技已與美國晶片製造商安森美半導體公司（ON Semiconductor Corp.）捷克廠合作，準備將機台推廣至歐洲。
（首圖為碳化矽加工前後比較，來源：國研院提供）
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