טכנולוגיית לייזר מובילה את הטרנספורמציה של טכנולוגיית עיבוד מצעי סיליקון קרביד

 

1. סקירה כללית שלמצע סיליקון קרבידטכנולוגיית עיבוד

הנוכחימצע סיליקון קרביד שלבי העיבוד כוללים: טחינת המעגל החיצוני, חיתוך, שיוף, ליטוש, ניקוי וכו'. חיתוך הוא שלב חשוב בעיבוד מצע מוליך למחצה ושלב מפתח בהמרת המטיל למצע. כיום, חיתוך שלמצעי סיליקון קרבידהוא בעיקר חיתוך חוטים. חיתוך רב-חוטי הוא שיטת חיתוך החוטים הטובה ביותר כיום, אך עדיין ישנן בעיות של איכות חיתוך ירודה ואובדן חיתוך גדול. אובדן חיתוך החוטים יגדל עם הגדלת גודל המצע, דבר שאינו תורם ל...מצע סיליקון קרבידיצרנים כדי להשיג הפחתת עלויות ושיפור יעילות. בתהליך של קיצוץסיליקון קרביד בגודל 8 אינץ' מצעים, צורת פני השטח של המצע המתקבל על ידי חיתוך חוט ירודה, והמאפיינים המספריים כגון WARP ו-BOW אינם טובים.

חיתוך הוא שלב מפתח בייצור מצעים בלייזר. התעשייה מנסה כל הזמן שיטות חיתוך חדשות, כגון חיתוך חוטי יהלום וחיתוך בלייזר. טכנולוגיית חיתוך בלייזר מבוקשת מאוד לאחרונה. הכנסת טכנולוגיה זו מפחיתה את אובדן החיתוך ומשפרת את יעילות החיתוך מהעיקרון הטכני. לפתרון חיתוך הלייזר דרישות גבוהות לרמת האוטומציה ודורשת טכנולוגיית דילול שתשתף פעולה איתו, דבר התואם את כיוון הפיתוח העתידי של עיבוד מצעים בסיליקון קרביד. תפוקת הפרוסות של חיתוך חוטי מלט מסורתית היא בדרך כלל 1.5-1.6. הכנסת טכנולוגיית חיתוך בלייזר יכולה להגדיל את תפוקת הפרוסות לכ-2.0 (ראו ציוד DISCO). בעתיד, ככל שטכנולוגיית חיתוך הלייזר תגדל, ניתן לשפר עוד יותר את תפוקת הפרוסות; במקביל, חיתוך בלייזר יכול גם לשפר מאוד את יעילות החיתוך. על פי מחקרי שוק, מובילת התעשייה DISCO חותכת פרוסה בכ-10-15 דקות, שהיא יעילה בהרבה מחיתוך חוטי מלט הנוכחי של 60 דקות לפרוסה.

שלבי התהליך של חיתוך חוטים מסורתי של מצעי סיליקון קרביד הם: חיתוך חוטים - השחזה גסה - השחזה דקה - ליטוש גס וליטוש עדין. לאחר שתהליך הפשטת הלייזר מחליף את חיתוך החוטים, תהליך הדילול משמש להחליף את תהליך ההשחזה, מה שמפחית את אובדן הפרוסות ומשפר את יעילות העיבוד. תהליך הפשטת הלייזר של חיתוך, השחזה וליטוש מצעי סיליקון קרביד מחולק לשלושה שלבים: סריקת פני השטח בלייזר - הפשטת המצע - שיטוח מטילי ליטוש: סריקת פני השטח בלייזר היא שימוש בפולסי לייזר מהירים במיוחד כדי לעבד את פני השטח של המטיל ליצירת שכבה משופרת בתוך המטיל; הפשטת המצע היא הפרדת המצע שמעל השכבה המשופרת מהמטילי ליטוש בשיטות פיזיקליות; שיטוח מטילי ליטוש הוא הסרת השכבה המשופרת מפני השטח של המטיל כדי להבטיח את שטוחות פני השטח של המטיל.
תהליך הסרת לייזר מסיליקון קרביד

 

2. התקדמות בינלאומית בטכנולוגיית הסרת לייזר וחברות המשתתפות בתעשייה

תהליך חיתוך הלייזר אומץ לראשונה על ידי חברות זרות: בשנת 2016, חברת DISCO היפנית פיתחה טכנולוגיית חיתוך לייזר חדשה בשם KABRA, היוצרת שכבת הפרדה ומפרידה בין פרוסות ופלים לעומק מוגדר על ידי הקרנה רציפה של המטיל בלייזר, שניתן להשתמש בה עבור סוגים שונים של מטילי SiC. בנובמבר 2018, חברת Infineon Technologies רכשה את Siltectra GmbH, סטארט-אפ לחיתוך פרוסות ופלים, תמורת 124 מיליון יורו. האחרונה פיתחה את תהליך Cold Split, המשתמש בטכנולוגיית לייזר רשומה כפטנט כדי להגדיר את טווח הפיצול, לצפות חומרי פולימר מיוחדים, לשלוט על מאמץ המושרה על ידי קירור המערכת, לפצל חומרים במדויק, ולטחון ולנקות כדי להשיג חיתוך פרוסות ופלים.

בשנים האחרונות, כמה חברות מקומיות נכנסו גם הן לתעשיית ציוד חיתוך 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 הרשומות Han's Laser ו-Delong Laser נמצאות בפיתוח כבר זמן רב, ומוצריהן מאומתים על ידי לקוחות, אך לחברה קווי מוצרים רבים, וציוד חיתוך הלייזר הוא רק אחד מעסקיה. מוצריה של כוכבים עולים כמו West Lake Instrument זכו למשלוחי הזמנות רשמיים; Universal Intelligence, China Electronics Technology Group Corporation 2, המכון למוליכים למחצה של האקדמיה הסינית למדעים וחברות אחרות פרסמו גם הן את התקדמות הציוד.

 

3. גורמים מניעים לפיתוח טכנולוגיית הסרת לייזר וקצב ההשקה לשוק

הירידה במחירים של מצעי סיליקון קרביד בגודל 6 אינץ' מניעה את פיתוח טכנולוגיית הסרת הלייזר: נכון לעכשיו, מחירם של מצעי סיליקון קרביד בגודל 6 אינץ' ירד מתחת ל-4,000 יואן ליחידה, ומתקרב למחיר העלות של חלק מהיצרנים. תהליך הסרת הלייזר מביא לשיעור תפוקה גבוה ורווחיות חזקה, מה שמניע את שיעור החדירה של טכנולוגיית הסרת הלייזר לעלייה.

דילול מצעי סיליקון קרביד בגודל 8 אינץ' מניע את התפתחות טכנולוגיית הפשטת הלייזר: עובי מצעי סיליקון קרביד בגודל 8 אינץ' הוא כיום 500 מיקרון, ומתפתח לעבר עובי של 350 מיקרון. תהליך חיתוך החוטים אינו יעיל בעיבוד סיליקון קרביד בגודל 8 אינץ' (פני המצע אינם טובים), וערכי ה-BOW וה-WARP הידרדרו משמעותית. פשטת לייזר נחשבת לטכנולוגיית עיבוד הכרחית לעיבוד מצעי סיליקון קרביד בגודל 350 מיקרון, מה שמניע את קצב החדירה של טכנולוגיית הפשטת הלייזר לעלייה.

ציפיות השוק: ציוד לייזר להסרת סובסטרטים של SiC נהנה מהרחבת ה-SiC בגודל 8 אינץ' ומהפחתת העלויות של SiC בגודל 6 אינץ'. נקודת הקריטית הנוכחית בתעשייה מתקרבת, ופיתוח התעשייה יואץ מאוד.