双光束激光下低损伤高精度剥离碳化硅

基于空间光调制器开发了一种能有效利用零级衍射光束，并且能够控制各个光束的能量比例的并行多光束调制方法。建立了双光束激光作用下SiC内部瞬态温度场和应力分布的数值模型，并分析了裂纹扩展和材料改性的机理。结果表明，相比单光束异步改质，同步双光束改质能显著提高裂纹扩展效率。与先前的研究相比，相同条件下平均横向裂纹长度增加了88%，从162.66μm增加到306.65μm，最大剥离应力显著降低到仅2.738MPa。这种机械应力的降低能够有效地控制裂纹连接效果，降低剥离损失，并提高了剥离后的SiC衬底的完整性。该研究结果为激光参数和材料响应之间的相互作用提供了有价值的论据，提出了一种潜在的可扩展策略，用于SiC晶片的精密激光切片，在实现提高加工效率的同时，降低剥离损失，保证剥离后表面质量。

同步加工以更低的剥离应力实现高质量分离，减少亚表面损伤，提高晶圆完整性。该方法为宽禁带半导体晶圆的低损伤、高效率、可规模化激光切片提供了可行途径。
课题组在SiC的激光切片、激光辅助抛光、激光隐形切割等领域均有研究。在激光切片领域，深入研究超声辅助激光剥离SiC等方向，已经能够用多种方式剥离4英寸导电型SiC衬底，剥离表面粗糙度小于5μm，总厚度偏差小于40μm。相关成果已产生多篇论文和专利。