1. Überblick überSiliziumkarbidsubstratVerarbeitungstechnologie
Die jetzigeSiliziumkarbidsubstrat Zu den Bearbeitungsschritten gehören: Schleifen des Außenkreises, Schneiden, Anfasen, Schleifen, Polieren, Reinigen usw. Das Schneiden ist ein wichtiger Schritt bei der Halbleitersubstratbearbeitung und ein Schlüsselschritt bei der Umwandlung des Ingots in das Substrat. Derzeit wird das Schneiden vonSiliziumkarbidsubstrateDas Drahtschneiden ist das Hauptverfahren. Das Mehrdraht-Schleifverfahren gilt derzeit als beste Methode, jedoch bestehen weiterhin Probleme hinsichtlich der Schnittqualität und des Schnittverlusts. Mit zunehmender Substratgröße steigt der Schnittverlust, was sich negativ auf die weitere Bearbeitung auswirkt.SiliziumkarbidsubstratHersteller sollen Kostensenkungen und Effizienzsteigerungen erzielen. Im Zuge der Kostenreduzierung.8-Zoll-Siliziumkarbid SubstrateDie Oberflächenform des durch Drahtschneiden erhaltenen Substrats ist schlecht, und die numerischen Kennwerte wie WARP und BOW sind nicht gut.
Das Schneiden ist ein entscheidender Schritt in der Halbleitersubstratherstellung. Die Industrie erprobt ständig neue Schneidverfahren, wie beispielsweise das Diamantdrahtschneiden und das Laserabziehen. Die Laserabziehtechnologie erfreut sich in letzter Zeit großer Beliebtheit. Durch ihre Einführung werden Schnittverluste reduziert und die Schneidleistung prinzipiell verbessert. Die Laserabziehtechnologie stellt hohe Anforderungen an den Automatisierungsgrad und erfordert die Kombination mit Dünnschichttechnologie, was der zukünftigen Entwicklung der Siliziumkarbid-Substratbearbeitung entspricht. Die Schnittausbeute beim traditionellen Diamantdrahtschneiden liegt üblicherweise bei 1,5–1,6. Durch die Einführung der Laserabziehtechnologie kann die Schnittausbeute auf etwa 2,0 gesteigert werden (siehe DISCO-Anlagen). Mit zunehmender Reife der Laserabziehtechnologie kann die Schnittausbeute zukünftig weiter verbessert werden; gleichzeitig kann die Laserabziehtechnologie auch die Schneidleistung deutlich steigern. Laut Marktforschung benötigt der Branchenführer DISCO für einen Schnitt nur etwa 10–15 Minuten, was deutlich effizienter ist als das derzeitige Diamantdrahtschneiden mit 60 Minuten pro Schnitt.
Die Prozessschritte beim traditionellen Drahtschneiden von Siliziumkarbidsubstraten sind: Drahtschneiden, Grobschleifen, Feinschleifen, Grobpolieren und Feinpolieren. Nachdem das Drahtschneiden durch das Laserabstreifverfahren ersetzt wurde, wird das Schleifen durch ein Dünnschichtverfahren ersetzt. Dies reduziert den Materialverlust und verbessert die Bearbeitungseffizienz. Das Laserabstreifverfahren zum Schneiden, Schleifen und Polieren von Siliziumkarbidsubstraten gliedert sich in drei Schritte: Laser-Oberflächenscanning, Substratabstreifung und Blockplanierung. Beim Laser-Oberflächenscanning wird die Oberfläche des Blocks mit ultraschnellen Laserpulsen bearbeitet, um eine modifizierte Schicht im Inneren des Blocks zu erzeugen. Die Substratabstreifung dient der physikalischen Trennung des Substrats über der modifizierten Schicht vom Block. Die Blockplanierung dient dem Entfernen der modifizierten Schicht von der Blockoberfläche, um eine ebene Oberfläche zu gewährleisten.
Laserabstreifverfahren für Siliziumkarbid
2. Internationaler Fortschritt bei der Laserabstreiftechnologie und beteiligte Unternehmen der Branche
Das Laser-Stripping-Verfahren wurde zunächst von ausländischen Unternehmen eingesetzt: 2016 entwickelte das japanische Unternehmen DISCO die neue Laserschneidtechnologie KABRA. Diese erzeugt eine Trennschicht und trennt Wafer in einer definierten Tiefe durch kontinuierliche Laserbestrahlung des Ingots. Das Verfahren eignet sich für verschiedene Arten von SiC-Ingots. Im November 2018 erwarb Infineon Technologies das Wafer-Schneid-Startup Siltectra GmbH für 124 Millionen Euro. Siltectra entwickelte das Cold-Split-Verfahren, das patentierte Lasertechnologie nutzt, um den Trennbereich zu definieren, spezielle Polymermaterialien aufzutragen, durch Kühlung verursachte Spannungen zu kontrollieren, das Material präzise zu trennen und es anschließend zu schleifen und zu reinigen.
In den letzten Jahren sind auch einige chinesische Unternehmen in den Markt für Laserabstreifanlagen eingestiegen. Zu den wichtigsten gehören Han's Laser, Delong Laser, West Lake Instrument, Universal Intelligence, die China Electronics Technology Group Corporation und das Institut für Halbleiter der Chinesischen Akademie der Wissenschaften. Die börsennotierten Unternehmen Han's Laser und Delong Laser befinden sich bereits seit Längerem in der Planungsphase und ihre Produkte werden von Kunden getestet. Da sie jedoch über ein breites Produktsortiment verfügen, ist die Laserabstreifanlage nur ein Teilbereich ihres Geschäfts. Aufstrebende Unternehmen wie West Lake Instrument haben bereits erste Bestellungen erhalten; auch Universal Intelligence, die China Electronics Technology Group Corporation, das Institut für Halbleiter der Chinesischen Akademie der Wissenschaften und andere Unternehmen haben Fortschritte bei ihren Anlagen erzielt.
3. Triebkräfte für die Entwicklung der Laserabstreiftechnologie und Tempo der Markteinführung
Die Preissenkung bei 6-Zoll-Siliziumkarbidsubstraten treibt die Entwicklung der Laserstripping-Technologie voran: Derzeit liegt der Preis für 6-Zoll-Siliziumkarbidsubstrate unter 4.000 Yuan pro Stück und nähert sich damit den Selbstkosten einiger Hersteller. Das Laserstripping-Verfahren zeichnet sich durch eine hohe Ausbeute und starke Rentabilität aus, was die Verbreitung dieser Technologie weiter fördert.
Die zunehmende Reduzierung der Dicke von 8-Zoll-Siliziumkarbidsubstraten treibt die Entwicklung der Laserstripping-Technologie voran: Aktuell beträgt die Dicke dieser Substrate 500 µm und entwickelt sich hin zu 350 µm. Das Drahtschneiden ist bei der Bearbeitung von 8-Zoll-Siliziumkarbidsubstraten ineffektiv (die Substratoberfläche ist unzureichend), und die Werte für Wölbung und Verformung haben sich deutlich verschlechtert. Laserstripping gilt daher als notwendige Bearbeitungstechnologie für 350 µm dünne Siliziumkarbidsubstrate, was die Verbreitung dieser Technologie weiter beschleunigt.
Markterwartungen: Anlagen zum Laserabtragen von SiC-Substraten profitieren von der zunehmenden Verbreitung von 8-Zoll-SiC-Substraten und den sinkenden Kosten für 6-Zoll-SiC-Substrate. Der kritische Punkt der Branche rückt näher, und die Entwicklung wird sich deutlich beschleunigen.
Veröffentlichungsdatum: 08.07.2024