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KABRAプロセス、登場KABRAプロセス、登場

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What is KABRA?

インゴット上面からレーザを連続的に垂直照射することで、光吸収する分離層(KABRA層※2)を任意の深さへ扁平状に形成し、このKABRA 層を起点に剥離・ウェーハ化するインゴットスライス加工です。
レーザ照射により形成される改質痕は、原理的には入射方向(縦長)に伸びるため、従来、レーザ加工はスライス用途には不向きな手法とされていました。しかし、本プロセスにおいては、レーザ集光によりSiC をアモルファス状態のシリコン(Si)とカーボン(C)に分離させ、分離後のアモルファスカーボンへ効率的に光吸収させることで、剥離の基点となる、KABRA 層を扁平に形成することができます。※3
なお、本プロセスは単結晶(4H・6H・半絶縁性)および多結晶のあらゆるSiC インゴットに適用でき、単結晶ではそのオフ角を問いません。

  • ※1:特許出願中(関連53 件 2017年12月11日時点)/商標登録済(登録第5850324 号)
  • ※2:Key Amorphous-Black Repetitive Absorption の略。連続的なレーザ照射により、SiC をアモルファスシリコンとアモルファスカーボンに分解後、黒色のアモルファスカーボン(Amorphous-Black)へ効率的に光吸収させることで剥離の基点となる層を形成することを現します。
  • ※3:特許出願中

KABRA Process and Flow
① レーザ照射でインゴット内部にKABRA 層を形成
② 剥離、ウェーハ化。指定厚仕上げ研削へ
③ 次のレーザ照射のためにインゴット上面を研削
上記①~③を繰り返し、ウェーハの切り出しを実施

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Development Background Development Background

従来、SiC インゴットからウェーハを切り出す方法は、ダイヤモンドワイヤソーでの加工が主流でした。しかしSiC は硬質であるため加工に時間がかかる点と、切断部分の素材ロスが多く、インゴット1 本あたりの取り枚数の少なさといった課題から、ウェーハ量産のためには多数台のワイヤソーが必要でした。これらがSiC パワーデバイス生産時におけるコスト高の要因のひとつとなっていました。

wafer

Advantages

加工時間の大幅短縮

従来、Φ6インチSiCインゴットからウェーハを切り出すまでの加工時間は、1枚あたり3.1時間前後(1インゴットあたり100時間)※4 ※5でしたが、本プロセスでは1枚あたり10分(1インゴットあたり約31時間)※6へと大幅に短縮します。
  • ※4:Φ6インチ、厚さ20 mm のSiC インゴットから、指定厚350 μm のウェーハを生産する場合
  • ※5:ユーザヒアリングに基づく一般値
  • ※6:複数のインゴットを用いて、レーザ照射、剥離、インゴット研削を並行処理した場合
既存プロセス
既存プロセス
KABRA プロセス
KABRAプロセス

ラップ研削工程不要

ワイヤ加工の場合、ウェーハ表面に生じる40 μm程度※5のうねりを除去するためのラップ研削が必要でした。しかし本プロセスでは、剥離後のウェーハのうねりを抑制できるため、ラップ研削は不要です。
  • ※5:ユーザヒアリングに基づく一般値


既存プロセス
既存プロセス
KABRA プロセス
KABRAプロセス

ウェーハ生産枚数が1.4 倍に増加

ワイヤ加工では切断部分の素材ロス(カーフロス)がウェーハ1枚あたり180 μm 程度※5ありますが、本プロセスでは切断時点での素材ロスはありません。また、剥離後のKABRA層の除去分により、素材ロスは80 um に抑えられるため、インゴット1 本あたりのウェーハ取り枚数は、従来比約1.4 倍となります。
  • ※5:ユーザヒアリングに基づく一般値

既存プロセス
KABRA プロセス
ロス素材
既存プロセス※4・7
ワイヤソー+ラップ研削
KABRA ! zen
フルオートマチック
素材ロス
(1 枚あたり)
(カーフロス+ラッピング/グラインディングロス)
約260 μm
約80 μm
カーフロス
(1 枚あたり)
180 μm
0 μm
ラッピング/
グラインディングロス
(1 枚あたり)
約80 μm
約80 μm
インゴットからの
ウェーハ取り枚数
32 枚
46 枚
1 時間あたりの
ウェーハ取枚数※8
1.2 枚
6 枚
インゴット加工時間※8
100 時間
31 時間
ラップ研削
約16 時間
不要
  • ※4:Φ6インチ、厚さ20 mm のSiC インゴットから、指定厚350 μm のウェーハを生産する場合
  • ※7:遊離砥粒型ダイヤモンドワイヤソーで切断後、ラップ研削を行なう場合。数値は全てユーザヒアリングに基づく一般値
  • ※8:インゴット4 個を並列処理する場合

Equipment

Fully Automatic KABRA System

KABRA! zen

KABRA!zen

Φ8 inch インゴット対応

最大インゴット厚 40mm対応

  • Machine dimensions (W×D×H):6,740×2,755×1,800 mm
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Origin of the name

命名の由来
”かぶら“はカブ(蕪)の別名で、薄くスライスすることを「かぶら切り」と呼ぶことがあります。また”京かぶら“という野菜は日本において古い歴史のある伝統食材の一つです。インゴットをスライスする様子が「かぶら切り」に似ている点と、この日本発の、従来にないレーザスライス技術が世界中で採用されることで、世の中の利便性向上に貢献したい。そんな強い思いを込め、ローマ字でKABRA と命名しています。

関連特許

スライスイメージ
スライスイメージ
特許取得済み
6355540, 6358940, 6358940, 6366485, 6366486, 6399913, 6399914, 6418927, 6391471, 6395613, 6395632, 6395633, 6395634, 6425606

特許申請中(特開)
2015-223589, 2016-062949, 2016-151457, 2016-197698, 2016-197699, 2016-207702, 2016-207703, 2016-225535, 2016-225536, 2017-005008, 2017-022283, 2017-024014, 2017-024188, 2017-024039, 2017-028072, 2017-041481, 2017-041482, 2017-057103, 2017-092314, 2017-121742, 2017-123405, 2017-188586, 2017-189870, 2017-216424, 2017-220631, 2018-026470, 2018-037432, 2018-056347, 2018-093046, 2018-093106, 2018-118296, 2018-125390, 2018-133484, 2018-133485, 2018-147928, 2018-186153

特許申請中(特願)
2017-113391, 2017-128507, 2017-221073, 2017-224509, 2017-225391, 2017-228802, 2017-233108, 2017-237948, 2018-005046, 2018-046476, 2018-059662, 2018-071653, 2018-146099, 2018-152567, 2018-155654, 2018-159320, 2018-160620, 2018-172314, 2018-202449, 2018-210679