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सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) न केवल राष्ट्रीय रक्षा के लिए एक महत्वपूर्ण रणनीतिक सामग्री है, बल्कि वैश्विक ऑटोमोटिव और ऊर्जा उद्योगों के लिए एक आधारभूत तकनीक भी है। SiC वेफर निर्माण का पहला कदम थोक-विकसित SiC पिंडों को पतले वेफर्स में काटना है। इस स्लाइसिंग प्रक्रिया की गुणवत्ता सीधे बाद के थिनिंग और पॉलिशिंग चरणों की दक्षता और उपज को निर्धारित करती है। हालाँकि, पारंपरिक स्लाइसिंग विधियाँ अक्सर वेफर की सतह और उपसतह पर दरारें पैदा करती हैं, जिससे वेफर टूटने की दर बढ़ जाती है और उत्पादन लागत बढ़ जाती है। इसलिए, स्लाइसिंग के दौरान सतह के नुकसान को कम करना SiC डिवाइस निर्माण तकनीकों को आगे बढ़ाने के लिए महत्वपूर्ण है।

वर्तमान में, SiC वेफर स्लाइसिंग दो प्रमुख चुनौतियों का सामना कर रहा है:

1. पारंपरिक मल्टी-वायर सॉइंग के साथ उच्च सामग्री हानि।
   SiC की अत्यधिक कठोरता और भंगुरता के कारण, सॉइंग और पॉलिशिंग तकनीकी रूप से मांगलिक हैं, जिसके परिणामस्वरूप अक्सर गंभीर वेफर वारपेज, दरारें और अत्यधिक सामग्री बर्बाद होती है। Infineon के डेटा के अनुसार, पारंपरिक पारस्परिक हीरे के तार सॉइंग विधियाँ स्लाइसिंग चरण में केवल ~50% सामग्री उपयोग प्राप्त करती हैं। पीसने और पॉलिशिंग के बाद, प्रभावी उपज 75% तक गिर सकती है (प्रति-वेफर कुल नुकसान ~250 μm के साथ), जिससे उपयोग करने योग्य वेफर्स का अपेक्षाकृत कम अनुपात रह जाता है।

2. लंबा प्रसंस्करण चक्र और कम थ्रूपुट।
   अंतर्राष्ट्रीय उत्पादन आँकड़े बताते हैं कि लगातार 24 घंटे के संचालन के तहत, 10,000 वेफर्स के निर्माण के लिए लगभग 273 दिनों की आवश्यकता होती है। इसलिए, वायर सॉ तकनीक के साथ बाजार की मांग को पूरा करने के लिए बड़ी संख्या में मशीनों और उपभोग्य सामग्रियों की आवश्यकता होती है। इसके अलावा, विधि खराब सतह खुरदरापन, महत्वपूर्ण संदूषण और भारी पर्यावरणीय बोझ (धूल, अपशिष्ट जल, आदि) का परिणाम है।

इन चुनौतियों का समाधान करने के लिए, नानजिंग विश्वविद्यालय में प्रोफेसर शियू शियांगकियान के नेतृत्व वाली अनुसंधान टीम ने बड़े व्यास वाले SiC लेजर स्लाइसिंग उपकरणविकसित किया है। उन्नत लेजर स्लाइसिंग तकनीकों को लागू करके, सिस्टम सामग्री के नुकसान को काफी कम करता है जबकि थ्रूपुट में नाटकीय रूप से सुधार करता है। उदाहरण के लिए, 20 मिमी SiC पिंड को संसाधित करते समय, लेजर स्लाइसिंग के साथ उत्पादित वेफर्स की संख्या पारंपरिक वायर सॉइंग द्वारा प्राप्त की गई संख्या से दोगुनीअधिक है। इसके अतिरिक्त, लेजर-स्लाइस किए गए वेफर्स बेहतर ज्यामितीय गुण प्रदर्शित करते हैं, और वेफर की मोटाई को 200 μm जितना कम किया जा सकता है, जिससे प्रति पिंड उपज में और वृद्धि होती है।

इस परियोजना का प्रतिस्पर्धी लाभ इसकी तकनीकी परिपक्वता में निहित है। बड़े पैमाने पर लेजर स्लाइसिंग उपकरण का एक प्रोटोटाइप पहले ही विकसित किया जा चुका है और इसमें सफलतापूर्वक प्रदर्शित किया गया है:

• 4–6 इंच अर्ध-इंसुलेटिंग SiC वेफर्स का स्लाइसिंग और थिनिंग6-इंच कंडक्टिव SiC पिंडों का स्लाइसिंग

• 8-इंच SiC पिंड स्लाइसिंग के लिए चल रहा सत्यापनयह सिस्टम छोटे स्लाइसिंग चक्र, उच्च वार्षिक वेफर आउटपुट और प्रति-वेफर सामग्री हानि को कम करता है, जो पारंपरिक तरीकों की तुलना में

• उपज में 50% से अधिक सुधारप्राप्त करता है।

बाजार के दृष्टिकोण से, बड़े व्यास वाले SiC लेजर स्लाइसिंग उपकरण 8-इंच SiC वेफर उत्पादन के लिए मुख्य तकनीकबनने के लिए तैयार है। वर्तमान में, ऐसे उपकरण लगभग विशेष रूप से जापान से आयात किए जाते हैं, जिसमें उच्च लागत और संभावित निर्यात प्रतिबंध होते हैं। लेजर स्लाइसिंग/थिनिंग उपकरण की घरेलू मांग

1,000 इकाइयोंसे अधिक होने का अनुमान है, फिर भी आज कोई परिपक्व घरेलू आपूर्तिकर्ता मौजूद नहीं है। इसलिए नानजिंग विश्वविद्यालय द्वारा विकसित सिस्टम में पर्याप्त बाजार क्षमता और भारी आर्थिक मूल्य है।SiC से परे, इस लेजर स्लाइसिंग प्लेटफ़ॉर्म को अन्य उन्नत अर्धचालक और ऑप्टिकल सामग्रियों, जिनमें गैलियम नाइट्राइड (GaN), गैलियम ऑक्साइड (Ga₂O₃), और सिंथेटिक हीरा शामिल हैं, तक भी बढ़ाया जा सकता है, जिससे इसके औद्योगिक अनुप्रयोग का और विस्तार होता है।