فناوری لیزر منجر به تحول فناوری پردازش بستر کاربید سیلیکون می شود

1. مروری بربستر کاربید سیلیکونتکنولوژی پردازش

جریانبستر کاربید سیلیکون مراحل پردازش عبارتند از: آسیاب کردن دایره بیرونی، برش، پخ زدن، سنگ زنی، پرداخت، تمیز کردن، و غیره. برش یک مرحله مهم در پردازش بستر نیمه هادی و یک مرحله کلیدی در تبدیل شمش به زیرلایه است. در حال حاضر، برش ازبسترهای کاربید سیلیکونعمدتا سیم برش است. برش دوغاب چند سیم بهترین روش برش سیم در حال حاضر است، اما هنوز مشکلات برش کیفیت پایین و تلفات زیاد برش وجود دارد. از دست دادن سیم برش با افزایش اندازه بستر افزایش می‌یابد که برای این امر مساعد نیستبستر کاربید سیلیکونتولیدکنندگان برای دستیابی به کاهش هزینه و بهبود کارایی. در مرحله برشکاربید سیلیکون 8 اینچی بسترهاشکل سطح زیرلایه به دست آمده با سیم برش ضعیف است و ویژگی های عددی مانند WARP و BOW خوب نیست.

برش یک مرحله کلیدی در تولید بستر نیمه هادی است. این صنعت به طور مداوم روش های جدید برش را امتحان می کند، مانند برش سیم الماس و برش لیزری. تکنولوژی حذف لیزر اخیرا بسیار مورد توجه قرار گرفته است. معرفی این فناوری باعث کاهش تلفات برش و بهبود راندمان برش از اصل فنی می شود. راه حل برداشتن لیزر دارای الزامات بالایی برای سطح اتوماسیون است و برای همکاری با آن به فناوری نازک کردن نیاز دارد که با جهت توسعه آینده پردازش بستر کاربید سیلیکون مطابقت دارد. بازده برش سیم ملات سنتی معمولاً 1.5-1.6 است. معرفی فناوری لایه برداری لیزری می تواند بازده برش را تا حدود 2.0 افزایش دهد (به تجهیزات DISCO مراجعه کنید). در آینده، با افزایش بلوغ فناوری حذف لیزر، بازده برش ممکن است بیشتر بهبود یابد. در عین حال، لایه برداری لیزری نیز می تواند تا حد زیادی کارایی برش را بهبود بخشد. طبق تحقیقات بازار، پیشرو صنعت DISCO یک برش را در حدود 10-15 دقیقه برش می دهد که بسیار کارآمدتر از برش سیم ملات فعلی 60 دقیقه در هر برش است.

مراحل فرآیند سیم برش سنتی بسترهای کاربید سیلیکون عبارتند از: سیم برش - سنگ زنی خشن - سنگ زنی ریز - پرداخت خشن و پرداخت خوب. پس از اینکه فرآیند لایه برداری لیزری جایگزین برش سیم شد، از فرآیند نازک کردن برای جایگزینی فرآیند سنگ زنی استفاده می شود که از دست دادن برش ها را کاهش می دهد و راندمان پردازش را بهبود می بخشد. فرآیند لایه برداری لیزری برش، آسیاب و پرداخت زیرلایه های کاربید سیلیکون به سه مرحله تقسیم می شود: اسکن سطح لیزری - لایه برداری بستر - صاف کردن شمش: اسکن سطح لیزری استفاده از پالس های لیزری فوق سریع برای پردازش سطح شمش برای تشکیل یک اصلاح شده است. لایه داخل شمش؛ لایه برداری زیرلایه جداسازی زیرلایه بالای لایه اصلاح شده از شمش با روش های فیزیکی است. صاف کردن شمش به این صورت است که لایه اصلاح شده روی سطح شمش را حذف می کند تا از صافی سطح شمش اطمینان حاصل شود.
فرآیند سلب لیزری کاربید سیلیکون

 
2. پیشرفت بین المللی در فن آوری لیزر استریپینگ و شرکت های شرکت کننده در صنعت

فرآیند جداسازی لیزر برای اولین بار توسط شرکت های خارج از کشور مورد استفاده قرار گرفت: در سال 2016، DISCO ژاپن فناوری جدید برش لیزری KABRA را توسعه داد که یک لایه جداسازی را تشکیل می دهد و ویفرها را در عمق مشخصی با تابش مداوم شمش با لیزر جدا می کند، که می تواند برای موارد مختلف استفاده شود. انواع شمش SiC در نوامبر 2018، Infineon Technologies Siltectra GmbH، یک استارتاپ برش ویفر را به مبلغ 124 میلیون یورو خریداری کرد. دومی فرآیند تقسیم سرد را توسعه داد، که از فناوری لیزری ثبت شده برای تعریف محدوده تقسیم، پوشش مواد پلیمری خاص، سیستم کنترل استرس ناشی از خنک کننده، تقسیم دقیق مواد، و آسیاب و تمیز کردن برای دستیابی به برش ویفر استفاده می کند.

در سال‌های اخیر، برخی از شرکت‌های داخلی وارد صنعت تجهیزات لیزری نیز شده‌اند: شرکت‌های اصلی لیزر Han's Laser، Delong Laser، West Lake Instrument، Universal Intelligence، China Electronics Technology Group Corporation و موسسه نیمه هادی‌های آکادمی علوم چین هستند. در میان آنها، شرکت های لیست شده لیزر هان و لیزر دلونگ مدت زیادی است که در طرح هستند و محصولات آنها توسط مشتریان تأیید می شود، اما این شرکت دارای خطوط تولید زیادی است و تجهیزات لیزر استریپینگ تنها یکی از مشاغل آنها است. محصولات ستارگان در حال ظهور مانند West Lake Instrument به محموله های سفارش رسمی دست یافته اند. Universal Intelligence، China Electronics Technology Group Corporation 2، موسسه نیمه هادی های آکادمی علوم چین و سایر شرکت ها نیز پیشرفت تجهیزات را منتشر کرده اند.

3. عوامل محرک برای توسعه فناوری لیزر stripping و ریتم معرفی بازار

کاهش قیمت زیرلایه‌های کاربید سیلیکون 6 اینچی باعث توسعه فناوری لایه‌برداری لیزری می‌شود: در حال حاضر، قیمت زیرلایه‌های کاربید سیلیکون 6 اینچی به زیر 4000 یوان در هر قطعه رسیده است و به قیمت تمام شده برخی تولیدکنندگان نزدیک می‌شود. فرآیند حذف لیزر دارای نرخ بازده بالا و سودآوری قوی است که باعث افزایش ضریب نفوذ فناوری سلب لیزری می شود.

نازک شدن زیرلایه‌های کاربید سیلیکون 8 اینچی باعث توسعه فناوری لایه‌برداری لیزری می‌شود: ضخامت بسترهای کاربید سیلیکون 8 اینچی در حال حاضر 500 میلی‌متر است و به ضخامت 350 میلی‌متر در حال توسعه است. فرآیند برش سیم در پردازش کاربید سیلیکون 8 اینچی موثر نیست (سطح بستر خوب نیست)، و مقادیر BOW و WARP به طور قابل توجهی بدتر شده اند. لایه برداری لیزری به عنوان یک فناوری پردازش ضروری برای پردازش بستر کاربید سیلیکون 350 میلی متری در نظر گرفته می شود که باعث افزایش نرخ نفوذ فناوری سلب لیزری می شود.

انتظارات بازار: تجهیزات حذف لیزر بستر SiC از گسترش SiC 8 اینچی و کاهش هزینه SiC 6 اینچی سود می برند. به نقطه بحرانی صنعت فعلی نزدیک می شود و توسعه صنعت بسیار تسریع خواهد شد.