Laserová technológia vedie transformáciu technológie spracovania substrátov z karbidu kremíka

 

1. Prehľadsubstrát z karbidu kremíkatechnológie spracovania

Prúdusubstrát z karbidu kremíka kroky spracovania zahŕňajú: brúsenie vonkajšieho kruhu, krájanie, skosenie, brúsenie, leštenie, čistenie atď. Rezanie je dôležitým krokom pri spracovaní polovodičového substrátu a kľúčovým krokom pri premene ingotu na substrát. V súčasnosti prebieha rezanie osubstráty z karbidu kremíkaje hlavne rezanie drôtom. Viacdrôtové rezanie kalom je v súčasnosti najlepšou metódou rezania drôtom, ale stále existujú problémy s nízkou kvalitou rezu a veľkými stratami pri reze. Strata pri rezaní drôtu sa bude zvyšovať so zväčšovaním veľkosti substrátu, čo neprospievasubstrát z karbidu kremíkavýrobcov dosiahnuť zníženie nákladov a zvýšenie efektívnosti. V procese rezania8-palcový karbid kremíka substrátytvar povrchu substrátu získaný rezaním drôtom je zlý a numerické charakteristiky ako WARP a BOW nie sú dobré.

Krájanie je kľúčovým krokom pri výrobe polovodičového substrátu. Priemysel neustále skúša nové metódy rezania, ako je rezanie diamantovým drôtom a odizolovanie laserom. Technológia laserového odizolovania je v poslednej dobe veľmi žiadaná. Zavedenie tejto technológie znižuje rezné straty a zlepšuje efektivitu rezania z technického princípu. Riešenie laserového odizolovania má vysoké požiadavky na úroveň automatizácie a na spoluprácu s ním vyžaduje technológiu riedenia, čo je v súlade s budúcim vývojovým smerom spracovania substrátov z karbidu kremíka. Výťažnosť rezu pri tradičnom rezaní maltovým drôtom je vo všeobecnosti 1,5-1,6. Zavedenie technológie odstraňovania laserom môže zvýšiť výťažnosť rezu na približne 2,0 (pozri zariadenie DISCO). V budúcnosti, keď sa vyspelosť technológie odstraňovania laserom zvyšuje, výťažnosť rezov sa môže ďalej zlepšovať; zároveň laserové odizolovanie môže tiež výrazne zlepšiť účinnosť krájania. Podľa prieskumu trhu, líder v odvetví DISCO odreže plátok za približne 10-15 minút, čo je oveľa efektívnejšie ako súčasné rezanie maltovým drôtom 60 minút na plátok.

Procesné kroky tradičného drôtového rezania substrátov z karbidu kremíka sú: rezanie drôtom – hrubé brúsenie – jemné brúsenie – hrubé leštenie a jemné leštenie. Potom, čo proces odizolovania laserom nahradí rezanie drôtom, proces stenčenia sa použije na nahradenie procesu brúsenia, čo znižuje straty plátkov a zlepšuje efektivitu spracovania. Proces laserového odstraňovania rezania, brúsenia a leštenia substrátov z karbidu kremíka je rozdelený do troch krokov: laserové skenovanie povrchu - odstraňovanie substrátu - sploštenie ingotu: laserové skenovanie povrchu má použiť ultrarýchle laserové impulzy na spracovanie povrchu ingotu za vzniku modifikovaného vrstva vo vnútri ingotu; stripovanie substrátu je oddelenie substrátu nad modifikovanou vrstvou od ingotu fyzikálnymi metódami; sploštenie ingotu je odstránenie upravenej vrstvy na povrchu ingotu, aby sa zabezpečila rovinnosť povrchu ingotu.
Proces odstraňovania laserom z karbidu kremíka

 

2. Medzinárodný pokrok v technológii laserového odizolovania a priemyselných spoločností

Proces odizolovania laserom si prvýkrát osvojili zámorské spoločnosti: V roku 2016 japonská DISCO vyvinula novú technológiu rezania laserom KABRA, ktorá vytvára separačnú vrstvu a oddeľuje doštičky v špecifikovanej hĺbke nepretržitým ožarovaním ingotu laserom, ktorý možno použiť na rôzne typy ingotov SiC. V novembri 2018 spoločnosť Infineon Technologies získala spoločnosť Siltectra GmbH, startup na rezanie plátkov, za 124 miliónov eur. Posledne menovaný vyvinul proces Cold Split, ktorý využíva patentovanú laserovú technológiu na definovanie rozsahu štiepenia, nanášanie špeciálnych polymérnych materiálov, riadenie napätia vyvolaného chladením, presné delenie materiálov a brúsenie a čistenie, aby sa dosiahlo rezanie plátkov.

V posledných rokoch vstúpili do priemyslu zariadení na odstraňovanie lasera aj niektoré domáce spoločnosti: hlavné spoločnosti sú Han's Laser, Delong Laser, West Lake Instrument, Universal Intelligence, China Electronics Technology Group Corporation a Inštitút polovodičov Čínskej akadémie vied. Spomedzi nich sú kótované spoločnosti Han's Laser a Delong Laser v layoute už dlho a ich produkty sú overované zákazníkmi, ale spoločnosť má mnoho produktových radov a laserové odstraňovacie zariadenia sú len jednou z ich činností. Produkty rastúcich hviezd, ako je West Lake Instrument, dosiahli formálne objednávky; Universal Intelligence, China Electronics Technology Group Corporation 2, Inštitút polovodičov Čínskej akadémie vied a ďalšie spoločnosti tiež zverejnili pokrok v oblasti vybavenia.

 

3. Hnacie faktory rozvoja technológie laserového odizolovania a rytmus uvádzania na trh

Zníženie ceny 6-palcových substrátov z karbidu kremíka poháňa vývoj technológie laserového odizolovania: V súčasnosti cena 6-palcových substrátov z karbidu kremíka klesla pod 4 000 juanov/kus, čím sa približuje k nákladovej cene niektorých výrobcov. Proces odstraňovania laserom má vysokú výnosnosť a vysokú ziskovosť, čo vedie k zvýšeniu miery penetrácie technológie odstraňovania lasera.

Ztenčenie 8-palcových substrátov z karbidu kremíka poháňa vývoj technológie odstraňovania laserom: Hrúbka 8-palcových substrátov z karbidu kremíka je v súčasnosti 500 um a vyvíja sa smerom k hrúbke 350 um. Proces rezania drôtom nie je účinný pri spracovaní 8-palcového karbidu kremíka (povrch substrátu nie je dobrý) a hodnoty BOW a WARP sa výrazne zhoršili. Laserové odstraňovanie sa považuje za nevyhnutnú technológiu spracovania pre spracovanie substrátu z karbidu kremíka s hrúbkou 350 um, čo zvyšuje mieru penetrácie technológie odstraňovania laserom.

Očakávania trhu: Zariadenie na odizolovanie substrátu SiC laserom ťaží z rozšírenia 8-palcového SiC a zníženia nákladov na 6-palcový SiC. Súčasný kritický bod odvetvia sa blíži a rozvoj odvetvia sa výrazne urýchli.