S: Apakah teknologi utama yang digunakan dalam penghirisan dan pemprosesan wafer SiC?
A:Silikon karbida (SiC) mempunyai kekerasan kedua selepas berlian dan dianggap sebagai bahan yang sangat keras dan rapuh. Proses menghiris, yang melibatkan pemotongan kristal yang telah tumbuh menjadi wafer nipis, memakan masa dan terdedah kepada kerepek. Sebagai langkah pertamaSiCpemprosesan kristal tunggal, kualiti penghirisan sangat mempengaruhi pengisaran, penggilapan dan penipisan seterusnya. Menghiris sering menyebabkan retakan permukaan dan bawah permukaan, meningkatkan kadar pecah wafer dan kos pengeluaran. Oleh itu, mengawal kerosakan retak permukaan semasa penghirisan adalah penting untuk memajukan fabrikasi peranti SiC.
Kaedah penghirisan SiC yang dilaporkan pada masa ini termasuk penghirisan pelelas tetap, pelelas bebas, pemotongan laser, pemindahan lapisan (pemisahan sejuk) dan penghirisan nyahcas elektrik. Antaranya, penghirisan berbilang wayar dengan bahan pelelas berlian tetap adalah kaedah yang paling biasa digunakan untuk memproses kristal tunggal SiC. Walau bagaimanapun, apabila saiz jongkong mencapai 8 inci dan ke atas, menggergaji dawai tradisional menjadi kurang praktikal disebabkan oleh permintaan peralatan yang tinggi, kos dan kecekapan yang rendah. Terdapat keperluan mendesak untuk teknologi penghirisan kos rendah, kerugian rendah, kecekapan tinggi.
S: Apakah kelebihan penghirisan laser berbanding pemotongan berbilang wayar tradisional?
A:Penggergajian dawai tradisional memotongjongkong SiCsepanjang arah tertentu menjadi kepingan setebal beberapa ratus mikron. Potongan itu kemudiannya dikisar menggunakan buburan berlian untuk menghilangkan tanda gergaji dan kerosakan bawah permukaan, diikuti dengan penggilap mekanikal kimia (CMP) untuk mencapai perancangan global, dan akhirnya dibersihkan untuk mendapatkan wafer SiC.
Walau bagaimanapun, disebabkan kekerasan dan kerapuhan SiC yang tinggi, langkah-langkah ini dengan mudah boleh menyebabkan ledingan, keretakan, peningkatan kadar pecah, kos pengeluaran yang lebih tinggi, dan mengakibatkan kekasaran permukaan dan pencemaran yang tinggi (habuk, air sisa, dll.). Selain itu, menggergaji wayar adalah perlahan dan mempunyai hasil yang rendah. Anggaran menunjukkan bahawa penghirisan berbilang wayar tradisional mencapai hanya kira-kira 50% penggunaan bahan, dan sehingga 75% bahan hilang selepas menggilap dan mengisar. Data pengeluaran awal asing menunjukkan bahawa pengeluaran berterusan selama 24 jam boleh mengambil masa kira-kira 273 hari untuk menghasilkan 10,000 wafer—sangat memakan masa.
Dalam negara, banyak syarikat pertumbuhan kristal SiC tertumpu pada peningkatan kapasiti relau. Walau bagaimanapun, daripada hanya mengembangkan output, adalah lebih penting untuk mempertimbangkan cara mengurangkan kerugian-terutama apabila hasil pertumbuhan kristal belum optimum.
Peralatan penghirisan laser boleh mengurangkan kehilangan bahan dengan ketara dan meningkatkan hasil. Sebagai contoh, menggunakan 20 mm tunggaljongkong SiC:Penggergajian dawai boleh menghasilkan sekitar 30 wafer dengan ketebalan 350 μm. Penghirisan laser boleh menghasilkan lebih daripada 50 wafer. Jika ketebalan wafer dikurangkan kepada 200 μm, lebih daripada 80 wafer boleh dihasilkan daripada jongkong yang sama. Manakala penggergajian dawai digunakan secara meluas untuk wafer kecil 8 inci, 6 inci mengambil masa 10–15 hari dengan kaedah tradisional, memerlukan peralatan mewah dan menanggung kos yang tinggi dengan kecekapan yang rendah. Di bawah keadaan ini, kelebihan penghirisan laser menjadi jelas, menjadikannya teknologi masa depan arus perdana untuk wafer 8 inci.
Dengan pemotongan laser, masa menghiris setiap wafer 8-inci boleh berada di bawah 20 minit, dengan kehilangan bahan setiap wafer di bawah 60 μm.
Ringkasnya, berbanding pemotongan berbilang wayar, penghirisan laser menawarkan kelajuan yang lebih tinggi, hasil yang lebih baik, kehilangan bahan yang lebih rendah dan pemprosesan yang lebih bersih.
S: Apakah cabaran teknikal utama dalam penghirisan laser SiC?
J: Proses penghirisan laser melibatkan dua langkah utama: pengubahsuaian laser dan pengasingan wafer.
Teras pengubahsuaian laser ialah pembentukan rasuk dan pengoptimuman parameter. Parameter seperti kuasa laser, diameter titik dan kelajuan imbasan semuanya mempengaruhi kualiti ablasi bahan dan kejayaan pengasingan wafer berikutnya. Geometri zon yang diubah suai menentukan kekasaran permukaan dan kesukaran pemisahan. Kekasaran permukaan yang tinggi merumitkan pengisaran kemudian dan meningkatkan kehilangan bahan.
Selepas pengubahsuaian, pemisahan wafer biasanya dicapai melalui daya ricih, seperti patah sejuk atau tegasan mekanikal. Sesetengah sistem domestik menggunakan transduser ultrasonik untuk mendorong getaran untuk pemisahan, tetapi ini boleh menyebabkan serpihan dan kecacatan tepi, menurunkan hasil akhir.
Walaupun kedua-dua langkah ini sebenarnya tidak sukar, ketidakkonsistenan dalam kualiti kristal—disebabkan oleh proses pertumbuhan yang berbeza, tahap doping dan pengagihan tegasan dalaman—dengan ketara mempengaruhi kesukaran menghiris, hasil dan kehilangan bahan. Semata-mata mengenal pasti kawasan masalah dan melaraskan zon pengimbasan laser mungkin tidak dapat meningkatkan hasil dengan ketara.
Kunci kepada penggunaan meluas terletak pada membangunkan kaedah dan peralatan inovatif yang boleh menyesuaikan diri dengan pelbagai kualiti kristal daripada pelbagai pengeluar, mengoptimumkan parameter proses dan membina sistem penghirisan laser dengan kebolehgunaan universal.
S: Bolehkah teknologi penghirisan laser digunakan pada bahan semikonduktor lain selain SiC?
J: Teknologi pemotongan laser secara sejarah telah digunakan untuk pelbagai bahan. Dalam semikonduktor, ia pada mulanya digunakan untuk memotong wafer dan sejak itu telah berkembang kepada menghiris kristal tunggal pukal besar.
Di luar SiC, penghirisan laser juga boleh digunakan untuk bahan keras atau rapuh lain seperti berlian, galium nitrida (GaN), dan galium oksida (Ga₂O₃). Kajian awal tentang bahan-bahan ini telah menunjukkan kebolehlaksanaan dan kelebihan penghirisan laser untuk aplikasi semikonduktor.
S: Adakah pada masa ini terdapat produk peralatan penghirisan laser domestik yang matang? Di peringkat manakah penyelidikan anda?
A:Peralatan penghirisan laser SiC berdiameter besar dianggap sebagai peralatan teras untuk masa depan pengeluaran wafer SiC 8 inci. Pada masa ini, hanya Jepun boleh menyediakan sistem sedemikian, dan ia mahal dan tertakluk kepada sekatan eksport.
Permintaan domestik untuk sistem penghirisan/penipisan laser dianggarkan sekitar 1,000 unit, berdasarkan rancangan pengeluaran SiC dan kapasiti gergaji wayar sedia ada. Syarikat domestik utama telah melabur banyak dalam pembangunan, tetapi belum ada peralatan domestik yang matang dan tersedia secara komersial yang belum mencapai penggunaan industri.
Kumpulan penyelidikan telah membangunkan teknologi angkat laser proprietari sejak tahun 2001 dan kini telah memanjangkannya kepada penghirisan dan penipisan laser SiC berdiameter besar. Mereka telah membangunkan sistem prototaip dan proses penghirisan yang mampu:Memotong dan menipis wafer SiC separa penebat 4–6 inci Menghiris jongkong SiC konduktif 6–8 inci Penanda aras prestasi: SiC separa penebat 6–8 inci: masa menghiris 10–15 minit/wafer; kehilangan bahan <30 μm6–8 inci konduktif SiC: masa menghiris 14–20 minit/wafer; kehilangan bahan <60 μm
Anggaran hasil wafer meningkat lebih 50%
Selepas penghirisan, wafer memenuhi piawaian kebangsaan untuk geometri selepas mengisar dan menggilap. Kajian juga menunjukkan bahawa kesan haba yang disebabkan oleh laser tidak memberi kesan ketara kepada tekanan atau geometri dalam wafer.
Peralatan yang sama juga telah digunakan untuk mengesahkan kebolehlaksanaan untuk menghiris kristal tunggal berlian, GaN, dan Ga₂O₃.
Masa siaran: Mei-23-2025