O corte a laser tornar-se-á a tecnologia dominante para cortar carburo de silício de 8 polegadas no futuro
Q: Quais são as principais tecnologias de processamento de cortes de carburo de silício?
R: A dureza do carburo de silício é a segunda depois da do diamante, e é um material de alta dureza e frágil.O processo de cortar os cristais crescidos em folhas leva muito tempo e é propenso a rachadurasComo o primeiro processo no processamento de cristais únicos de carburo de silício, o desempenho do corte determina os níveis subsequentes de moagem, polir, diluir e outros níveis de processamento.O processo de corte é propenso a causar rachaduras na superfície e no subsuperfício da bolacha, aumentando a taxa de quebra e o custo de fabrico da bolacha.Controlar os danos causados pelas rachaduras na superfície do corte de wafer é de grande importância para promover o desenvolvimento da tecnologia de fabricação de dispositivos de carburo de silícioAs tecnologias de processamento de corte de carburo de silício atualmente relatadas incluem principalmente a consolidação, o corte abrasivo livre, o corte a laser, a separação a frio e o corte por descarga elétrica.Dentre os quais o corte multicâmbrico abrasivo por fio de diamante consolidado é o método mais comumente utilizado para processar cristais únicos de carburo de silícioQuando o tamanho do lingote de cristal atinge 8 polegadas ou mais, os requisitos para o equipamento de corte de fio são muito elevados, o custo também é muito alto e a eficiência é muito baixa.Há uma necessidade urgente de desenvolver novas tecnologias de corte de baixo custo, com baixas perdas e alta eficiência.
Ingota de cristal de SiC da ZMSH
P: Quais são as vantagens da tecnologia de corte a laser em relação à tecnologia tradicional de corte de fios múltiplos?
R: No processo tradicional de corte de fio, os lingotes de carburo de silício precisam ser cortados em uma certa direção em folhas finas com espessura de várias centenas de mícrons.Essas folhas são então moídas com fluido de moagem de diamantes para remover marcas de ferramentas e danos de rachaduras subterrâneas da superfície e alcançar a espessura necessáriaApós isso, o polimento CMP é realizado para alcançar a planarização global e, finalmente, as wafers de carburo de silício são limpas.Devido ao facto de o carburo de silício ser um material de alta dureza e quebradiça, é propenso a deformação e rachaduras durante o corte, moagem e polir, o que aumenta a taxa de quebra da bolacha e o custo de fabricação.a rugosidade da superfície e da interface é elevadaAlém disso, o ciclo de processamento de corte de fios múltiplos é longo e o rendimento é baixo.Estima-se que o método tradicional de corte de fios múltiplos tenha uma taxa de utilização global de material de apenas 50%As primeiras estatísticas de produção do estrangeiro mostram que, com uma produção paralela contínua de 24 horas, a perda de corte é de até 75%.Leva cerca de 273 dias para produzir 10São 1000 peças, o que é um tempo relativamente longo.
Atualmente, a maioria das empresas nacionais de crescimento de cristais de carburo de silício adota a abordagem de "como aumentar a produção" e aumenta significativamente o número de fornos de crescimento de cristais.quando a tecnologia de crescimento de cristais ainda não está totalmente madura e a taxa de rendimento é relativamente baixaA adopção de equipamentos de corte a laser pode reduzir significativamente as perdas e aumentar a eficiência da produção.tomando como exemplo um único lingote de SiC de 20 mm, 30 wafers 350um podem ser produzidos com uma serra de arame, enquanto mais de 50 wafers podem ser produzidos com tecnologia de corte a laser.devido às melhores características geométricas das wafers produzidas por corte a laserA partir de uma única lingota de 20 mm de SiC podem ser produzidas mais de 80 wafers.A tecnologia tradicional de corte de fios múltiplos tem sido amplamente aplicada em carburo de silício de 6 polegadas e abaixoNo entanto, leva de 10 a 15 dias para cortar o carburo de silício de 8 polegadas, que tem altos requisitos de equipamento, alto custo e baixa eficiência.As vantagens técnicas do corte a laser de grande porte tornam-se aparentes e tornar-se-á a tecnologia dominante para o corte de 8 polegadas no futuroO corte a laser de lingotes de carburo de silício de 8 polegadas pode alcançar um tempo de corte de uma peça inferior a 20 minutos por peça, enquanto a perda de corte de uma peça é controlada dentro de 60um.
Ingota de cristal de SiC da ZMSH
Em geral, em comparação com a tecnologia de corte de fios múltiplos, a tecnologia de corte a laser tem vantagens como alta eficiência e velocidade, alta taxa de corte, baixa perda de material e limpeza.
P: Quais são as principais dificuldades na tecnologia de corte a laser de carburo de silício?
R: O processo principal da tecnologia de corte a laser de carburo de silício consiste em duas etapas: modificação a laser e separação de wafer.
O núcleo da modificação do laser é a forma e otimização do feixe de laser.e velocidade de varredura vai afetar o efeito de ablação de carburo de silício modificação e subsequente separação de waferAs dimensões geométricas da zona de modificação determinam a rugosidade da superfície e a dificuldade de separação subsequente.A alta rugosidade da superfície aumentará a dificuldade de moagem subsequente e aumentará a perda de material.
Após a modificação a laser, a separação de wafers depende principalmente da força de cisalhamento para descascar as wafers cortadas dos lingotes, como rachaduras a frio e força de tração mecânica.A pesquisa e desenvolvimento dos fabricantes domésticos usam principalmente transdutores ultrassônicos para separar por vibração, o que pode levar a problemas como a fragmentação e a fragmentação, reduzindo assim o rendimento dos produtos acabados.
As duas etapas acima não deverão representar dificuldades significativas para a maioria das unidades de investigação e desenvolvimento.devido aos diferentes processos e dopagem de lingotes de cristal de vários fabricantes de crescimento de cristalA qualidade dos lingotes de cristal varia muito ou, se a dopagem interna e a tensão de um único lingote de cristal forem desiguais, isso aumentará a dificuldade de cortar o lingote de cristal,aumentar as perdas e reduzir o rendimento dos produtos acabadosA mera identificação através de vários métodos de detecção e, em seguida, a realização de escaneamento laser de zona de corte pode não ter um efeito significativo na melhoria da eficiência e da qualidade da fatia.Como desenvolver métodos e tecnologias inovadores, otimizar os parâmetros do processo de corte,e desenvolver equipamentos de corte a laser e tecnologias com processos universais para lingotes de cristal de diferentes qualidades de diferentes fabricantes é o núcleo da aplicação em larga escala.
P: Além do carburo de silício, a tecnologia de corte a laser pode ser aplicada ao corte de outros materiais semicondutores?
R: A tecnologia de corte a laser primitiva foi aplicada em vários campos de materiais.Ele se expandiu para o corte de grandes cristais individuaisAlém do carburo de silício, também pode ser usado para cortar materiais de alta dureza ou frágeis, como materiais de cristal único, como diamante, nitreto de gálio e óxido de gálio.A equipa da Universidade de Nanjing fez muito trabalho preliminar no corte destes vários cristais semicondutores., verificando a viabilidade e as vantagens da tecnologia de corte a laser para cristais únicos de semicondutores.
Wafer Diamond & Wafer GaN da ZMSH
P: Existem atualmente produtos maduros de equipamento de corte a laser no nosso país?
R: O equipamento de corte a laser de carburo de silício de grande porte é considerado pela indústria como o equipamento principal para cortar lingotes de carburo de silício de 8 polegadas no futuro.Os equipamentos de corte a laser de lingotes de carburo de silício de grande porte só podem ser fornecidos pelo JapãoA produção de equipamentos de corte/afinação a laser é muito cara e está sujeita a um embargo contra a China.000 unidades com base no número de unidades de corte de fios e na capacidade prevista de carburo de silícioAtualmente, empresas domésticas como Han's Laser, Delong Laser e Jiangsu General investiram grandes quantidades de dinheiro no desenvolvimento de produtos relacionados,Mas ainda não foi aplicado equipamento comercial doméstico maduro nas linhas de produção.
Já em 2001, the team led by Academician Zhang Rong and Professor Xiu Xiangqian from Nanjing University developed a laser exfoliation technology for gallium nitride substrates with independent intellectual property rightsNo ano passado, aplicámos esta tecnologia ao corte e ao afinação a laser de carburo de silício de grandes dimensões.Concluímos o desenvolvimento de equipamentos de protótipo e pesquisa e desenvolvimento de processos de corte, alcançando o corte e o afinamento de wafers de carburo de silício semi-isolantes de 4-6 polegadas e o corte de lingotes de carburo de silício condutores de 6-8 polegadas.O tempo de corte para o carburo de silício semi-isolante de 6-8 polegadas é de 10-15 minutos por fatia, com uma perda de uma única fatia inferior a 30 μm. O tempo de corte de uma única peça para lingotes de carburo de silício condutores de 6-8 polegadas é de 14 a 20 minutos por peça, com uma perda de uma única peça inferior a 60 um.Estima-se que a taxa de produção possa ser aumentada em mais de 50%Após o corte, moagem e polir, os parâmetros geométricos das bolhas de carburo de silício cumprem as normas nacionais.Os resultados da investigação também mostram que o efeito térmico durante o corte a laser não tem qualquer influência significativa sobre a tensão e os parâmetros geométricos do carburo de silícioUsando este equipamento, também realizámos um estudo de verificação de viabilidade sobre a tecnologia de corte de cristais únicos de diamante, nitreto de gálio e óxido de gálio.
Como líder inovador em tecnologia de processamento de wafer de carburo de silício, a ZMSH assumiu a liderança no domínio da tecnologia principal de corte a laser de carburo de silício de 8 polegadas.Através do seu sistema de modulação laser de alta precisão desenvolvido de forma independente e da tecnologia de gestão térmica inteligente, alcançou com êxito um avanço na indústria, aumentando a velocidade de corte em mais de 50% e reduzindo a perda de material para 100μm.Nossa solução de corte a laser emprega lasers de pulso ultra curto ultravioleta em combinação com um sistema óptico adaptativo, que pode controlar com precisão a profundidade de corte e a zona afetada pelo calor, garantindo que o TTV da wafer seja controlado dentro de 5μm e que a densidade de deslocação seja inferior a 103cm−2,fornecimento de apoio técnico fiável para a produção em massa em larga escala de substratos de carburo de silício de 8 polegadasAtualmente, esta tecnologia passou a verificação de nível automóvel e está a ser aplicada industrialmente nos campos da nova energia e da comunicação 5G.
O seguinte é o tipo de ZMSH SiC 4H-N & SEMI:
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