טכנולוגיית הלייזר מובילה את השינוי של טכנולוגיית עיבוד מצע סיליקון קרביד

 

1. סקירה כללית שלמצע סיליקון קרבידטכנולוגיית עיבוד

הנוכחימצע סיליקון קרביד שלבי העיבוד כוללים: שחיקה של המעגל החיצוני, חיתוך, שיוף, השחזה, ליטוש, ניקוי וכו'. חיתוך הוא שלב חשוב בעיבוד מצע מוליכים למחצה ושלב מרכזי בהמרת המטיל למצע. נכון לעכשיו, החיתוך שלמצעי סיליקון קרבידהוא בעיקר חיתוך תיל. חיתוך רב-חוטי הוא שיטת חיתוך החוטים הטובה ביותר כיום, אך עדיין קיימות בעיות של איכות חיתוך ירודה ואובדן חיתוך גדול. אובדן חיתוך החוט יגדל עם הגדלת גודל המצע, אשר אינו תורם למצע סיליקון קרבידיצרנים להשיג הפחתת עלויות ושיפור יעילות. בתהליך חיתוך8 אינץ' סיליקון קרביד מצעים, צורת פני השטח של המצע המתקבלת בחיתוך תיל גרועה, והמאפיינים המספריים כגון WARP ו- BOW אינם טובים.

חיתוך הוא שלב מפתח בייצור מצע מוליכים למחצה. התעשייה מנסה כל הזמן שיטות חיתוך חדשות, כמו חיתוך חוטי יהלום והפשטת לייזר. טכנולוגיית הפשטת הלייזר הייתה מבוקשת מאוד לאחרונה. הכנסת טכנולוגיה זו מפחיתה אובדן חיתוך ומשפרת את יעילות החיתוך מהעיקרון הטכני. לפתרון הפשטת הלייזר דרישות גבוהות לרמת האוטומציה ודורש טכנולוגיית דילול שתשתף עמו פעולה, העולה בקנה אחד עם כיוון הפיתוח העתידי של עיבוד מצע סיליקון קרביד. תפוקת הפרוסות של חיתוך חוטי טיט מסורתי היא בדרך כלל 1.5-1.6. הכנסת טכנולוגיית הפשטת הלייזר יכולה להגדיל את תפוקת הפרוסות לכ-2.0 (עיין בציוד DISCO). בעתיד, ככל שהבשלות של טכנולוגיית הפשטת הלייזר תגדל, תפוקת הפרוסות עשויה להשתפר עוד יותר; במקביל, הפשטת לייזר יכולה גם לשפר מאוד את יעילות החיתוך. לפי מחקרי שוק, מובילת התעשייה DISCO חותכת פרוסה תוך כ-10-15 דקות, וזה הרבה יותר יעיל מחיתוך חוטי טיט הנוכחי של 60 דקות לפרוסה.

שלבי התהליך של חיתוך תיל מסורתי של מצעי סיליקון קרביד הם: חיתוך תיל-שחזה גס-שחזה עדין-ליטוש גס והברקה עדינה. לאחר שתהליך הפשטת הלייזר מחליף את חיתוך החוט, תהליך הדילול משמש להחלפת תהליך הטחינה, מה שמפחית את איבוד הפרוסות ומשפר את יעילות העיבוד. תהליך הפשטת הלייזר של חיתוך, השחזה והברקה של מצעי סיליקון קרביד מחולק לשלושה שלבים: סריקת משטח לייזר - הפשטת מצע - שיטוח משטח: סריקת משטח לייזר היא שימוש בפולסי לייזר מהירים במיוחד כדי לעבד את פני השטח של המטיל ליצירת מטיל שונה. שכבה בתוך המטיל; הפשטת המצע היא להפריד את המצע מעל השכבה המשתנה מהמטיל בשיטות פיזיקליות; שיטוח מטיל הוא להסיר את השכבה שהשתנתה על פני המטיל כדי להבטיח את שטוחות משטח המטיל.
תהליך הפשטת לייזר סיליקון קרביד

 

2. התקדמות בינלאומית בטכנולוגיית הפשטת הלייזר והחברות המשתתפות בתעשייה

תהליך הפשטת הלייזר אומץ לראשונה על ידי חברות בחו"ל: בשנת 2016, DISCO היפנית פיתחה טכנולוגיית חיתוך לייזר חדשה KABRA, היוצרת שכבת הפרדה ומפרידה פרוסות בעומק מוגדר על ידי הקרנה מתמשכת של המטיל בלייזר, אשר ניתן להשתמש בה למגוון סוגי מטילי SiC. בנובמבר 2018, Infineon Technologies רכשה את Siltectra GmbH, סטארט-אפ לחיתוך ופלים, תמורת 124 מיליון יורו. האחרון פיתח את תהליך ה-Cold Split, המשתמש בטכנולוגיית לייזר מוגנת בפטנט כדי להגדיר את טווח הפיצול, לציפוי חומרים פולימריים מיוחדים, ללחץ המושרה על קירור מערכת הבקרה, חומרים מפוצלים במדויק, ולטחון ולנקות כדי להשיג חיתוך פרוס.

בשנים האחרונות, כמה חברות מקומיות נכנסו גם לתעשיית ציוד הפשטת הלייזר: החברות העיקריות הן Han's Laser, Delong Laser, West Lake Instrument, Universal Intelligence, China Electronics Technology Group Corporation והמכון למוליכים למחצה של האקדמיה הסינית למדעים. ביניהן, החברות הנסחרות Han's Laser ו-Delong Laser נמצאות בפריסה כבר תקופה ארוכה, והמוצרים שלהן מאומתים על ידי לקוחות, אך לחברה קווי מוצרים רבים, וציוד הפשטת לייזר הוא רק אחד מהעסקים שלהן. המוצרים של כוכבים עולים כמו West Lake Instrument השיגו משלוחי הזמנה רשמית; Universal Intelligence, China Electronics Technology Group Corporation 2, המכון למוליכים למחצה של האקדמיה הסינית למדעים וחברות אחרות גם פרסמו את התקדמות הציוד.

 

3. גורמים מניעים לפיתוח טכנולוגיית הסטריפינג בלייזר וקצב כניסת השוק

הפחתת המחיר של מצעי סיליקון קרביד בגודל 6 אינץ' מניעה את הפיתוח של טכנולוגיית הפשטת הלייזר: נכון לעכשיו, המחיר של מצעי סיליקון קרביד בגודל 6 אינץ' ירד מתחת ל-4,000 יואן ליחידה, ומתקרב למחיר העלות של חלק מהיצרנים. לתהליך הפשטת הלייזר יש תפוקה גבוהה ורווחיות חזקה, מה שמניע את קצב החדירה של טכנולוגיית הפשטת הלייזר לעלות.

הדילול של מצעי סיליקון קרביד בגודל 8 אינץ' מניע את הפיתוח של טכנולוגיית הפשטת הלייזר: העובי של מצעי סיליקון קרביד בגודל 8 אינץ' הוא כיום 500um, ומתפתח לקראת עובי של 350um. תהליך חיתוך החוט אינו יעיל בעיבוד סיליקון קרביד בגודל 8 אינץ' (משטח המצע אינו טוב), וערכי BOW ו-WARP הידרדרו באופן משמעותי. הפשטת לייזר נחשבת לטכנולוגיית עיבוד הכרחית לעיבוד מצע סיליקון קרביד בגודל 350um, מה שמניע את קצב החדירה של טכנולוגיית הפשטת הלייזר לעלות.

ציפיות השוק: ציוד להסרת לייזר מצע SiC נהנה מהתרחבות של SiC בגודל 8 אינץ' והפחתת עלויות של SiC בגודל 6 אינץ'. הנקודה הקריטית בתעשייה הנוכחית מתקרבת, והתפתחות הענף תואץ מאוד.