切口損耗(Kerf Loss)是指因切割而被削除、以粉末狀廢棄物形式損失的材料寬度。在晶圓製造中,以線鋸將晶棒切片時,線徑加上磨粒的寬度會直接消失。鑽石線一般約為 0.1~0.2mm,這與成品晶圓厚度(300mm 晶圓為 775μm)屬同一數量級。
切口損耗的經濟意義很明確。若為了取得厚 775μm 的晶圓而捨棄 150μm,約 16% 的材料光是切割就消失了。1 根晶棒可切出的片數由「有效長度 ÷(晶圓厚度 + 切口 + 研磨去除量)」決定,因此減少切口,就等於不必額外購買原料就能增加產出片數。
減少的方向有 3 個。①線材細線化:將鑽石線的芯線變細以縮小切割寬度。但越細,斷線風險與張力管理的難度越高。②晶圓薄化:讓晶圓本身變薄,可從相同長度切出更多片,但有翹曲與搬運破損的極限。③切割方式轉換:改用雷射切片等幾乎不產生切口的方法。
切口損耗特別嚴重的是 SiC。SiC 基板材料本身昂貴,加上晶棒短(數十mm)、硬度高而切割慢,切口也相對較大。積極開發以雷射在內部形成改質層再薄片剝離的方法,正是因為減少切口損耗直接關係到 SiC 元件的成本競爭力。
此外,切割產生的矽粉(切割汙泥)混有磨粒與切削液,無法直接作為高純度原料再利用。回收與精製技術的研究仍在持續,但因成本不符效益,一般都予以廢棄;從這一點來看,也是優先採取減少切口產生本身的做法。