综述：碳化硅的激光加工：现状、应用与挑战

（编辑推荐）本综述系统阐述了碳化硅（SiC）激光加工的技术进展，涵盖超快激光（如飞秒/皮秒激光）在半导体、航空航天等领域的应用，重点解析了热影响区（HAZ）控制、表面/体加工技术（如隐形切割stealth dicing）的机制与挑战，为高精度SiC器件制造提供理论指导。

　　

SiC晶体材料
碳化硅（SiC）因其宽禁带（3.2 eV）、高导热性（4.9 W/cm·K）和极端环境稳定性，成为半导体和高温器件的核心材料。其晶体结构分为4H-SiC、6H-SiC等类型，n型与p型掺杂特性直接影响功率电子器件的性能。

激光与SiC相互作用机制
激光加工SiC涉及多尺度物理过程：紫外激光（如355 nm）通过光子吸收引发热效应，而飞秒激光（<500 fs）则通过非线性电离实现亚微米级精度加工。研究表明，SiC的高熔点（2700°C）要求精确控制激光参数以避免微裂纹，皮秒激光（10^-12
s）可减少热扩散，使热影响区（HAZ）厚度降至<5 μm。

激光加工技术
表面加工：

• 切割与钻孔：纳秒激光（1064 nm）可实现50 μm窄缝切割，但易产生边缘崩缺；超快激光钻孔（如飞秒激光）的深径比可达10:1。
• 微结构化：激光诱导周期性表面结构（LIPSS）可增强SiC的生物相容性，用于骨科植入物。
  体加工：
• 隐形切割：通过聚焦激光在SiC内部形成改性层，断裂强度提升30%，适用于150 mm晶圆切片。

应用领域

• 半导体：SiC MOSFETs的激光退火使开关损耗降低60%；
• 航空航天：激光织构化SiC涂层可将涡轮叶片磨损率减少45%；
• 生物医学：SiC微型传感器通过激光加工实现pH值原位监测。

挑战与展望
当前瓶颈包括长脉冲激光的热应力（>1 MPa残余应力）、晶圆翘曲（>50 μm变形）。未来方向涵盖：

1. 多光束协同加工降低HAZ；
2. 激光-化学蚀刻联用提升材料去除率（MRR>5 mm³
   /min）；
3. 人工智能优化激光参数组合。

（注：全文数据与结论均源自原文，未新增观点）