تقود تكنولوجيا الليزر التحول في تكنولوجيا معالجة الركيزة من كربيد السيليكون

 

1. نظرة عامة علىالركيزة كربيد السيليكونتكنولوجيا المعالجة

الحاليالركيزة كربيد السيليكون تتضمن خطوات المعالجة: طحن الدائرة الخارجية، والتقطيع إلى شرائح، والشطب، والطحن، والتلميع، والتنظيف، وما إلى ذلك. يعد التقطيع خطوة مهمة في معالجة الركيزة لأشباه الموصلات وخطوة رئيسية في تحويل السبيكة إلى الركيزة. في الوقت الحاضر، قطعركائز كربيد السيليكونهو قطع الأسلاك بشكل رئيسي. يعد قطع الملاط متعدد الأسلاك أفضل طريقة لقطع الأسلاك في الوقت الحالي، ولكن لا تزال هناك مشاكل تتمثل في ضعف جودة القطع وفقدان القطع الكبير. سيزداد فقدان قطع الأسلاك مع زيادة حجم الركيزة، وهو أمر لا يفضي إلىالركيزة كربيد السيليكونالشركات المصنعة لتحقيق خفض التكاليف وتحسين الكفاءة. في عملية القطعكربيد السيليكون 8 بوصة ركائز، الشكل السطحي للركيزة الذي تم الحصول عليه عن طريق قطع الأسلاك ضعيف، والخصائص العددية مثل WARP وBOW ليست جيدة.

يعد التقطيع خطوة أساسية في تصنيع ركيزة أشباه الموصلات. تحاول الصناعة باستمرار تجربة طرق قطع جديدة، مثل قطع الأسلاك الماسية والتجريد بالليزر. لقد أصبحت تقنية التجريد بالليزر مطلوبة بشدة مؤخرًا. إن إدخال هذه التكنولوجيا يقلل من فقدان القطع ويحسن كفاءة القطع من حيث المبدأ الفني. يحتوي حل التجريد بالليزر على متطلبات عالية لمستوى الأتمتة ويتطلب تقنية التخفيف للتعاون معه، وهو ما يتماشى مع اتجاه التطوير المستقبلي لمعالجة ركيزة كربيد السيليكون. إن إنتاجية الشريحة لقطع سلك الملاط التقليدي هي بشكل عام 1.5-1.6. يمكن أن يؤدي إدخال تقنية التجريد بالليزر إلى زيادة إنتاجية الشرائح إلى حوالي 2.0 (راجع معدات DISCO). في المستقبل، مع زيادة نضج تكنولوجيا التجريد بالليزر، قد يتم تحسين إنتاجية الشريحة بشكل أكبر؛ وفي الوقت نفسه، يمكن أن يؤدي التجريد بالليزر أيضًا إلى تحسين كفاءة التقطيع بشكل كبير. وفقًا لأبحاث السوق، تقوم شركة DISCO الرائدة في الصناعة بتقطيع شريحة في حوالي 10-15 دقيقة، وهو أكثر كفاءة بكثير من قطع سلك الملاط الحالي الذي يستغرق 60 دقيقة لكل شريحة.

خطوات عملية قطع الأسلاك التقليدية لركائز كربيد السيليكون هي: قطع الأسلاك - الطحن الخشن - الطحن الناعم - التلميع الخشن والتلميع الناعم. بعد أن تحل عملية التجريد بالليزر محل قطع الأسلاك، يتم استخدام عملية التخفيف لتحل محل عملية الطحن، مما يقلل من فقدان الشرائح ويحسن كفاءة المعالجة. تنقسم عملية التجريد بالليزر لقطع وطحن وتلميع ركائز كربيد السيليكون إلى ثلاث خطوات: مسح السطح بالليزر - تجريد الركيزة - تسطيح السبائك: مسح السطح بالليزر هو استخدام نبضات ليزر فائقة السرعة لمعالجة سطح السبيكة لتشكيل سبيكة معدلة طبقة داخل السبيكة. تجريد الركيزة هو فصل الركيزة الموجودة فوق الطبقة المعدلة عن السبيكة بالطرق الفيزيائية؛ تسطيح السبائك هو إزالة الطبقة المعدلة على سطح السبائك لضمان استواء سطح السبائك.
عملية تجريد ليزر كربيد السيليكون

 

2. التقدم الدولي في تكنولوجيا التجريد بالليزر والشركات المشاركة في الصناعة

تم اعتماد عملية التقطيع بالليزر لأول مرة من قبل الشركات الأجنبية: في عام 2016، طورت شركة DISCO اليابانية تقنية جديدة للتقطيع بالليزر KABRA، والتي تشكل طبقة فصل وتفصل الرقائق على عمق محدد عن طريق تشعيع السبيكة بشكل مستمر بالليزر، والتي يمكن استخدامها لمختلف أنواع سبائك SiC. في نوفمبر 2018، استحوذت شركة Infineon Technologies على شركة Siltectra GmbH، وهي شركة ناشئة في مجال قطع الرقاقات، مقابل 124 مليون يورو. قامت الأخيرة بتطوير عملية Cold Split، التي تستخدم تقنية الليزر الحاصلة على براءة اختراع لتحديد نطاق الانقسام، وتغطية مواد البوليمر الخاصة، والضغط الناتج عن تبريد نظام التحكم، وتقسيم المواد بدقة، والطحن والتنظيف لتحقيق قطع الرقاقات.

في السنوات الأخيرة، دخلت بعض الشركات المحلية أيضًا في صناعة معدات التجريد بالليزر: الشركات الرئيسية هي Han's Laser، وDelong Laser، وWest Lake Instrument، وUniversal Intelligence، وشركة China Electronics Technology Group Corporation، ومعهد أشباه الموصلات التابع للأكاديمية الصينية للعلوم. من بينها، كانت الشركات المدرجة Han's Laser وDelong Laser في التخطيط لفترة طويلة، ويتم التحقق من منتجاتها من قبل العملاء، ولكن الشركة لديها العديد من خطوط الإنتاج، ومعدات التجريد بالليزر ليست سوى واحدة من أعمالها. حققت منتجات النجوم الصاعدة مثل West Lake Instrument شحنات طلبية رسمية؛ كما أصدرت شركة Universal Intelligence وشركة China Electronics Technology Group Corporation 2 ومعهد أشباه الموصلات التابع للأكاديمية الصينية للعلوم وشركات أخرى تقدمًا في المعدات.

 

3. العوامل الدافعة لتطوير تقنية التجريد بالليزر وإيقاع طرحها في السوق

أدى انخفاض أسعار ركائز كربيد السيليكون مقاس 6 بوصات إلى دفع تطوير تقنية التجريد بالليزر: في الوقت الحاضر، انخفض سعر ركائز كربيد السيليكون مقاس 6 بوصات إلى أقل من 4000 يوان للقطعة، مما يقترب من سعر التكلفة لبعض الشركات المصنعة. تتميز عملية التجريد بالليزر بمعدل إنتاجية مرتفع وربحية قوية، مما يؤدي إلى زيادة معدل اختراق تكنولوجيا التجريد بالليزر.

يؤدي ترقق ركائز كربيد السيليكون مقاس 8 بوصات إلى دفع تطوير تقنية التجريد بالليزر: يبلغ سمك ركائز كربيد السيليكون مقاس 8 بوصات حاليًا 500 ميكرومتر، ويتطور نحو سمك 350 ميكرومتر. عملية قطع الأسلاك ليست فعالة في معالجة كربيد السيليكون مقاس 8 بوصة (سطح الركيزة ليس جيدًا)، وقد تدهورت قيم BOW وWARP بشكل كبير. يعتبر التجريد بالليزر بمثابة تقنية معالجة ضرورية لمعالجة ركيزة كربيد السيليكون 350um، مما يؤدي إلى زيادة معدل اختراق تقنية التجريد بالليزر.

توقعات السوق: تستفيد معدات تجريد الركيزة بالليزر من SiC من توسيع SiC مقاس 8 بوصات وتقليل تكلفة SiC مقاس 6 بوصات. تقترب النقطة الحرجة الحالية في الصناعة، وسيتم تسريع تطوير الصناعة بشكل كبير.