탄화규소(SiC)는 국방 분야의 핵심 기술일 뿐만 아니라 전 세계 자동차 및 에너지 산업의 핵심 소재입니다. SiC 단결정 공정의 첫 번째 중요한 단계인 웨이퍼 슬라이싱은 후속 박막화 및 연마 공정의 품질을 직접적으로 결정합니다. 기존의 슬라이싱 방식은 표면 및 표면 하부 균열을 유발하여 웨이퍼 파손율과 제조 비용을 증가시키는 경우가 많습니다. 따라서 표면 균열 손상을 제어하는 것은 SiC 소자 제조를 발전시키는 데 필수적입니다.
현재 SiC 잉곳 슬라이싱은 두 가지 주요 과제에 직면해 있습니다.
- 기존 다중 와이어 절단의 높은 재료 손실:SiC는 매우 높은 경도와 취성으로 인해 절단, 연삭, 연마 작업 중 휘어지거나 갈라지기 쉽습니다. 인피니언 데이터에 따르면, 기존의 왕복식 다이아몬드 레진 본딩 다중 와이어 소잉은 절단 시 재료 활용률이 50%에 불과하며, 연마 후 총 단일 웨이퍼 손실량은 약 250μm에 달하여 사용 가능한 재료가 거의 남지 않습니다.
- 낮은 효율성과 긴 생산 주기:국제 생산 통계에 따르면 24시간 연속 멀티 와이어 소잉 방식으로 웨이퍼 10,000장을 생산하는 데 약 273일이 소요됩니다. 이 방식은 많은 장비와 소모품을 필요로 하며, 표면 거칠기가 심하고 오염(먼지, 폐수)이 발생합니다.
이러한 문제를 해결하기 위해 난징대학교 수샹첸 교수 연구팀은 초고속 레이저 기술을 활용하여 결함을 최소화하고 생산성을 향상시키는 SiC용 고정밀 레이저 슬라이싱 장비를 개발했습니다. 20mm SiC 잉곳의 경우, 이 기술은 기존 와이어 소잉 방식보다 웨이퍼 수율을 두 배로 향상시킵니다. 또한, 레이저 슬라이싱된 웨이퍼는 뛰어난 기하학적 균일성을 보여 웨이퍼당 두께를 200μm까지 줄이고 생산량을 더욱 증가시킵니다.
주요 장점:
- 대규모 프로토타입 장비에 대한 R&D를 완료하고, 4~6인치 반절연 SiC 웨이퍼와 6인치 전도성 SiC 잉곳을 절단하는 데 대한 검증을 마쳤습니다.
- 8인치 잉곳 슬라이싱을 검증 중입니다.
- 슬라이싱 시간이 상당히 단축되었고, 연간 생산량이 증가했으며, 수확량이 50% 이상 향상되었습니다.
XKH의 4H-N형 SiC 기판
시장 잠재력:
이 장비는 현재 고비용과 수출 제한으로 일본 수입품이 장악하고 있는 8인치 SiC 잉곳 슬라이싱의 핵심 솔루션이 될 것으로 예상됩니다. 레이저 슬라이싱/박막화 장비에 대한 국내 수요는 1,000대를 넘지만, 중국산 대체 장비는 아직 없습니다. 난징대학교의 기술은 막대한 시장 가치와 경제적 잠재력을 보유하고 있습니다.
다중 재료 호환성:
이 장비는 SiC 외에도 질화갈륨(GaN), 산화알루미늄(Al₂O₃), 다이아몬드의 레이저 가공을 지원하여 산업적 적용 범위를 확대합니다.
이 혁신은 SiC 웨이퍼 공정에 혁명을 일으켜 반도체 제조의 심각한 병목 현상을 해결하는 동시에 고성능, 에너지 효율적인 소재에 대한 글로벌 추세에 부합합니다.
결론
실리콘 카바이드(SiC) 기판 제조 업계의 선두주자인 XKH는 신에너지 자동차(NEV), 태양광(PV) 에너지 저장, 5G 통신 등 고성장 분야에 맞춰 2~12인치 풀사이즈 SiC 기판(4H-N/SEMI형, 4H/6H/3C형 포함)을 공급하는 데 특화되어 있습니다. 대면적 웨이퍼 저손실 슬라이싱 기술과 고정밀 가공 기술을 활용하여 8인치 기판 양산 및 12인치 전도성 SiC 결정 성장 기술의 획기적인 발전을 달성하여 칩 단위 비용을 크게 절감했습니다. 앞으로도 잉곳 레벨 레이저 슬라이싱과 지능형 응력 제어 공정을 최적화하여 12인치 기판 수율을 세계적 경쟁력 수준으로 끌어올리고, 국내 SiC 산업이 국제적 독점을 깨고 자동차용 칩과 AI 서버 전원 공급 장치와 같은 하이엔드 도메인에서 확장 가능한 애플리케이션을 가속화할 수 있도록 지원할 것입니다.
XKH의 4H-N형 SiC 기판
게시 시간: 2025년 8월 15일