V: Wat is die belangrikste tegnologieë wat gebruik word in SiC-wafersny en -verwerking?
A:Silikonkarbied (SiC) het 'n hardheid wat slegs na diamant oortref word en word as 'n hoogs harde en bros materiaal beskou. Die snyproses, wat die sny van gegroeide kristalle in dun wafers behels, is tydrowend en geneig tot afskilfering. As die eerste stap inSiCEnkelkristalverwerking beïnvloed die kwaliteit van die snywerk die daaropvolgende slyp, poleer en verdunning aansienlik. Snywerk veroorsaak dikwels oppervlak- en onderoppervlakkrake, wat waferbreuksyfers en produksiekoste verhoog. Daarom is die beheer van oppervlakkraakskade tydens snywerk van kritieke belang om die vervaardiging van SiC-toestelle te bevorder.
Tans gerapporteerde SiC-snymetodes sluit in vaste-skuurmiddel, vry-skuurmiddel sny, lasersny, laagoordrag (koue skeiding) en elektriese ontladings sny. Onder hierdie is heen-enkel-draad sny met vaste diamant-skuurmiddels die mees algemeen gebruikte metode vir die verwerking van SiC-enkelkristalle. Namate staafgroottes egter 8 duim en meer bereik, word tradisionele draadsaagwerk minder prakties as gevolg van hoë toerustingvereistes, koste en lae doeltreffendheid. Daar is 'n dringende behoefte aan lae-koste, lae-verlies, hoë-doeltreffendheid snytegnologieë.
V: Wat is die voordele van lasersny bo tradisionele multidraadsny?
A: Tradisionele draadsaag sny dieSiC-staaflangs 'n spesifieke rigting in skywe van etlike honderde mikron dik. Die skywe word dan met diamantslurries geslyp om saagmerke en ondergrondse skade te verwyder, gevolg deur chemiese meganiese polering (CMP) om globale planarisering te verkry, en uiteindelik skoongemaak om SiC-wafers te verkry.
As gevolg van SiC se hoë hardheid en brosheid, kan hierdie stappe egter maklik kromtrekking, krake, verhoogde breeksyfers, hoër produksiekoste veroorsaak, en lei tot hoë oppervlakruheid en kontaminasie (stof, afvalwater, ens.). Boonop is draadsaag stadig en het dit 'n lae opbrengs. Ramings toon dat tradisionele multidraadsnywerk slegs ongeveer 50% materiaalbenutting behaal, en tot 75% van die materiaal gaan verlore na polering en slyp. Vroeë buitelandse produksiedata het aangedui dat dit ongeveer 273 dae van ononderbroke 24-uur-produksie kan neem om 10 000 wafers te produseer - baie tydrowend.
Plaaslik fokus baie SiC-kristalgroeimaatskappye op die verhoging van oondkapasiteit. In plaas daarvan om net produksie uit te brei, is dit egter belangriker om te oorweeg hoe om verliese te verminder – veral wanneer kristalgroei-opbrengste nog nie optimaal is nie.
Lasersnytoerusting kan materiaalverlies aansienlik verminder en opbrengs verbeter. Byvoorbeeld, die gebruik van 'n enkele 20 mmSiC-staafDraadsaag kan ongeveer 30 wafers van 350 μm dikte oplewer. Lasersny kan meer as 50 wafers oplewer. As die waferdikte tot 200 μm verminder word, kan meer as 80 wafers uit dieselfde staaf vervaardig word. Terwyl draadsaag wyd gebruik word vir wafers van 6 duim en kleiner, kan die sny van 'n 8-duim SiC-staaf 10-15 dae neem met tradisionele metodes, wat hoë-end toerusting vereis en hoë koste met lae doeltreffendheid tot gevolg het. Onder hierdie toestande word die voordele van lasersny duidelik, wat dit die hoofstroom toekomstige tegnologie vir 8-duim-wafers maak.
Met lasersny kan die snytyd per 8-duim-wafer minder as 20 minute wees, met materiaalverlies per wafer van minder as 60 μm.
Kortom, in vergelyking met multidraadsny, bied lasersnyding hoër spoed, beter opbrengs, laer materiaalverlies en skoner verwerking.
V: Wat is die belangrikste tegniese uitdagings in SiC-lasersnywerk?
A: Die lasersnyproses behels twee hoofstappe: lasermodifikasie en waferskeiding.
Die kern van lasermodifikasie is straalvorming en parameteroptimalisering. Parameters soos laserkrag, koldiameter en skanderingspoed beïnvloed alles die kwaliteit van materiaalablasie en die sukses van daaropvolgende waferskeiding. Die geometrie van die gemodifiseerde sone bepaal oppervlakruheid en die moeilikheidsgraad van skeiding. Hoë oppervlakruheid kompliseer latere slyp en verhoog materiaalverlies.
Na modifikasie word waferskeiding tipies bereik deur skuifkragte, soos koue breuk of meganiese spanning. Sommige huishoudelike stelsels gebruik ultrasoniese transducers om vibrasies vir skeiding te veroorsaak, maar dit kan afskilfering en randdefekte veroorsaak, wat die finale opbrengs verlaag.
Alhoewel hierdie twee stappe nie inherent moeilik is nie, beïnvloed teenstrydighede in kristalkwaliteit – as gevolg van verskillende groeiprosesse, doteringsvlakke en interne spanningsverspreidings – die moeilikheidsgraad van sny, opbrengs en materiaalverlies aansienlik. Die blote identifisering van probleemareas en die aanpassing van laserskandeersones mag nie die resultate wesenlik verbeter nie.
Die sleutel tot wydverspreide aanvaarding lê in die ontwikkeling van innoverende metodes en toerusting wat kan aanpas by 'n wye reeks kristalkwaliteite van verskeie vervaardigers, die optimalisering van prosesparameters en die bou van lasersnystelsels met universele toepaslikheid.
V: Kan lasersnytegnologie op ander halfgeleiermateriale behalwe SiC toegepas word?
A: Lasersnytegnologie is histories op 'n wye reeks materiale toegepas. In halfgeleiers is dit aanvanklik gebruik vir die sny van wafers en het dit sedertdien uitgebrei na die sny van grootmaat enkelkristalle.
Benewens SiC, kan lasersny ook gebruik word vir ander harde of bros materiale soos diamant, galliumnitried (GaN) en galliumoksied (Ga₂O₃). Voorlopige studies oor hierdie materiale het die uitvoerbaarheid en voordele van lasersny vir halfgeleiertoepassings gedemonstreer.
V: Is daar tans volwasse binnelandse lasersnytoerustingprodukte? In watter stadium is u navorsing?
A: Grootdeursnee SiC-lasersnytoerusting word wyd beskou as kerntoerusting vir die toekoms van 8-duim SiC-waferproduksie. Tans kan slegs Japan sulke stelsels verskaf, en hulle is duur en onderhewig aan uitvoerbeperkings.
Binnelandse vraag na lasersny-/uitdunningstelsels word op ongeveer 1 000 eenhede geraam, gebaseer op SiC-produksieplanne en bestaande draadsaagkapasiteit. Groot binnelandse maatskappye het swaar in ontwikkeling belê, maar geen volwasse, kommersieel beskikbare huishoudelike toerusting het nog industriële ontplooiing bereik nie.
Navorsingsgroepe ontwikkel sedert 2001 eie laser-opheffingstegnologie en het dit nou uitgebrei na grootdeursnee SiC-lasersny en -verdunning. Hulle het 'n prototipe-stelsel en snyprosesse ontwikkel wat in staat is om: 4-6 duim semi-isolerende SiC-wafers te sny en te verdun; 6-8 duim geleidende SiC-stawe te sny; Prestasiemaatstawwe: 6-8 duim semi-isolerende SiC: snytyd 10-15 minute/wafer; materiaalverlies <30 μm; 6-8 duim geleidende SiC: snytyd 14-20 minute/wafer; materiaalverlies <60 μm.
Geraamde waferopbrengs het met meer as 50% toegeneem
Na die sny voldoen die wafers aan nasionale standaarde vir geometrie na slyp en polering. Studies toon ook dat laser-geïnduseerde termiese effekte nie die spanning of geometrie in die wafers noemenswaardig beïnvloed nie.
Dieselfde toerusting is ook gebruik om die uitvoerbaarheid van die sny van diamant-, GaN- en Ga₂O₃-enkelkristalle te verifieer.
Plasingstyd: 23 Mei 2025