1. Aperçu desubstrat en carbure de siliciumtechnologie de traitement
Le courantsubstrat en carbure de silicium Les étapes de traitement comprennent : le meulage du cercle extérieur, le découpage, le chanfreinage, le polissage, le nettoyage, etc. Le découpage est une étape importante du traitement des substrats semi-conducteurs et une étape clé de la transformation du lingot en substrat. Actuellement, la découpe desubstrats en carbure de siliciumLe découpage au fil est principalement réalisé par cette méthode. Le découpage multifil par suspension abrasive est actuellement la meilleure technique, mais il présente encore des problèmes de qualité de coupe médiocre et de pertes importantes. Ces pertes augmentent avec la taille du substrat, ce qui est préjudiciable à l'efficacité du procédé.substrat en carbure de siliciumLes fabricants pour réaliser des réductions de coûts et améliorer leur efficacité. Dans le processus de découpecarbure de silicium de 8 pouces substrats, la forme de surface du substrat obtenue par découpe au fil est médiocre, et les caractéristiques numériques telles que WARP et BOW ne sont pas bonnes.
Le découpage est une étape clé de la fabrication des substrats semi-conducteurs. L'industrie explore constamment de nouvelles méthodes de découpe, telles que la découpe au fil diamanté et le dénudage laser. La technologie de dénudage laser est particulièrement recherchée ces derniers temps. Son principe technique permet de réduire les pertes et d'améliorer l'efficacité de la découpe. Cette solution exige un haut niveau d'automatisation et nécessite une technologie d'amincissement associée, ce qui correspond aux orientations futures du traitement des substrats en carbure de silicium. Le rendement de découpe traditionnel au fil diamanté est généralement de 1,5 à 1,6. L'introduction du dénudage laser permet d'augmenter ce rendement à environ 2,0 (voir l'équipement DISCO). À l'avenir, avec la maturation de cette technologie, le rendement pourrait encore être amélioré, tout en optimisant considérablement l'efficacité du découpage. Selon une étude de marché, DISCO, leader du secteur, découpe une tranche en 10 à 15 minutes environ, soit bien plus rapidement que la découpe traditionnelle au fil diamanté (60 minutes par tranche).
Le procédé traditionnel de découpe au fil des substrats en carbure de silicium comprend les étapes suivantes : découpe au fil, ébauche, finition, polissage et finissage. Le décapage laser remplace la découpe au fil et l’amincissement remplace l’ébauche, ce qui réduit les pertes de matière et améliore l’efficacité du traitement. Le procédé de décapage laser des substrats en carbure de silicium (découpe, ébauche et polissage) se divise en trois étapes : balayage de surface laser, décapage du substrat et planage du lingot. Le balayage de surface laser utilise des impulsions laser ultrarapides pour traiter la surface du lingot et y former une couche modifiée. Le décapage du substrat consiste à séparer physiquement le substrat situé au-dessus de la couche modifiée du lingot. Le planage du lingot consiste à éliminer la couche modifiée en surface afin d’assurer la planéité du lingot.
procédé de décapage laser au carbure de silicium
2. Progrès internationaux dans la technologie de décapage laser et entreprises participantes du secteur
Le procédé de découpe laser a d'abord été adopté par des entreprises étrangères : en 2016, la société japonaise DISCO a développé KABRA, une nouvelle technologie de découpe laser qui forme une couche de séparation et sépare les plaquettes à une profondeur précise en irradiant continuellement le lingot avec un laser. Ce procédé est applicable à différents types de lingots de SiC. En novembre 2018, Infineon Technologies a acquis Siltectra GmbH, une start-up spécialisée dans la découpe de plaquettes, pour 124 millions d'euros. Cette dernière a développé le procédé Cold Split, qui utilise une technologie laser brevetée pour définir la zone de séparation, appliquer des matériaux polymères spéciaux, contrôler les contraintes induites par le refroidissement, séparer les matériaux avec précision, puis effectuer le meulage et le nettoyage pour obtenir la découpe des plaquettes.
Ces dernières années, plusieurs entreprises chinoises se sont lancées dans le secteur des équipements de décapage laser : parmi les principales figurent Han's Laser, Delong Laser, West Lake Instrument, Universal Intelligence, China Electronics Technology Group Corporation et l'Institut des semi-conducteurs de l'Académie chinoise des sciences. Han's Laser et Delong Laser, cotées en bourse, sont présentes sur le marché depuis longtemps et leurs produits ont fait leurs preuves auprès des clients. Cependant, leur gamme de produits est vaste et les équipements de décapage laser ne représentent qu'une partie de leurs activités. Les produits d'entreprises prometteuses comme West Lake Instrument ont déjà enregistré des livraisons officielles ; Universal Intelligence, China Electronics Technology Group Corporation, l'Institut des semi-conducteurs de l'Académie chinoise des sciences et d'autres entreprises ont également communiqué sur l'avancement de leurs équipements.
3. Facteurs déterminants du développement de la technologie de décapage laser et rythme de son introduction sur le marché
La baisse du prix des substrats en carbure de silicium de 6 pouces stimule le développement de la technologie de décapage laser : actuellement, le prix de ces substrats est inférieur à 4 000 yuans l’unité, se rapprochant ainsi du prix de revient pour certains fabricants. Le procédé de décapage laser présente un rendement élevé et une forte rentabilité, ce qui favorise l’adoption croissante de cette technologie.
L'amincissement des substrats en carbure de silicium de 8 pouces stimule le développement de la technologie de décapage laser : actuellement de 500 µm, ces substrats tendent à atteindre 350 µm. Le procédé de découpe au fil s'avère inefficace pour le traitement des substrats de 8 pouces (la qualité de leur surface est médiocre), et les valeurs de BOW et WARP s'en trouvent fortement dégradées. Le décapage laser est considéré comme une technologie de traitement indispensable pour les substrats de 350 µm, ce qui favorise l'augmentation de son taux de pénétration.
Perspectives du marché : Les équipements de décapage laser de substrats SiC bénéficient de l’expansion du marché des substrats SiC de 8 pouces et de la baisse des coûts des substrats de 6 pouces. Le secteur approche d’un tournant décisif et son développement devrait s’accélérer considérablement.
Date de publication : 8 juillet 2024