เทคโนโลยีเลเซอร์นำไปสู่การเปลี่ยนแปลงเทคโนโลยีการประมวลผลซับสเตรตซิลิคอนคาร์ไบด์

 

1. ภาพรวมของพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์เทคโนโลยีการประมวลผล

ปัจจุบันพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์ ขั้นตอนการประมวลผลประกอบด้วย: การบดวงกลมด้านนอก การหั่น การลบมุม การเจียร การขัดเงา การทำความสะอาด ฯลฯ การหั่นเป็นขั้นตอนสำคัญในการประมวลผลซับสเตรตเซมิคอนดักเตอร์ และเป็นขั้นตอนสำคัญในการแปลงแท่งโลหะให้เป็นซับสเตรต ปัจจุบันมีการตัดของพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์ส่วนใหญ่เป็นการตัดลวด การตัดลวดหลายเส้นเป็นวิธีการตัดลวดที่ดีที่สุดในปัจจุบัน แต่ยังคงมีปัญหาเรื่องคุณภาพการตัดต่ำและการสูญเสียการตัดจำนวนมาก การสูญเสียการตัดลวดจะเพิ่มขึ้นตามการเพิ่มขนาดพื้นผิวซึ่งไม่เอื้อต่อการพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์ผู้ผลิตเพื่อให้บรรลุการลดต้นทุนและปรับปรุงประสิทธิภาพ อยู่ในขั้นตอนการตัดซิลิกอนคาร์ไบด์ 8 นิ้ว วัสดุพิมพ์รูปร่างพื้นผิวของวัสดุพิมพ์ที่ได้จากการตัดลวดไม่ดี และลักษณะตัวเลขเช่น WARP และ BOW ไม่ดี

การหั่นเป็นขั้นตอนสำคัญในการผลิตสารกึ่งตัวนำ อุตสาหกรรมพยายามใช้วิธีการตัดใหม่ๆ อย่างต่อเนื่อง เช่น การตัดลวดด้วยเพชร และการปอกด้วยเลเซอร์ เทคโนโลยีการปอกด้วยเลเซอร์เป็นที่ต้องการอย่างมากเมื่อเร็ว ๆ นี้ การนำเทคโนโลยีนี้มาใช้จะช่วยลดการสูญเสียในการตัดและปรับปรุงประสิทธิภาพการตัดจากหลักการทางเทคนิค โซลูชันการลอกด้วยเลเซอร์มีข้อกำหนดสูงสำหรับระดับของระบบอัตโนมัติ และต้องใช้เทคโนโลยีการทำให้ผอมบางเพื่อทำงานร่วมกัน ซึ่งสอดคล้องกับทิศทางการพัฒนาในอนาคตของการประมวลผลซับสเตรตซิลิคอนคาร์ไบด์ ผลผลิตชิ้นของการตัดลวดด้วยปูนแบบดั้งเดิมโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 1.5-1.6 การแนะนำเทคโนโลยีการปอกด้วยเลเซอร์สามารถเพิ่มผลผลิตชิ้นได้ประมาณ 2.0 (อ้างอิงถึงอุปกรณ์ DISCO) ในอนาคต เมื่อเทคโนโลยีการปอกด้วยเลเซอร์มีอายุมากขึ้น ผลผลิตของชิ้นก็อาจได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติมอีก ในเวลาเดียวกัน การปอกด้วยเลเซอร์ยังสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของการหั่นได้อย่างมาก จากการวิจัยตลาด ผู้นำในอุตสาหกรรม DISCO ตัดชิ้นงานในเวลาประมาณ 10-15 นาที ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าการตัดด้วยลวดปูนในปัจจุบันที่ใช้เวลา 60 นาทีต่อชิ้นมาก

ขั้นตอนกระบวนการของการตัดลวดแบบดั้งเดิมของพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์คือ: การตัดลวด-การเจียรแบบหยาบ-การเจียรแบบละเอียด-การขัดหยาบและการขัดแบบละเอียด หลังจากที่กระบวนการลอกด้วยเลเซอร์เข้ามาแทนที่การตัดลวดแล้ว กระบวนการทำให้ผอมบางจะถูกนำมาใช้แทนกระบวนการเจียร ซึ่งช่วยลดการสูญเสียชิ้นและปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผล กระบวนการปอกด้วยเลเซอร์ในการตัด บด และขัดพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์แบ่งออกเป็นสามขั้นตอน: การสแกนพื้นผิวด้วยเลเซอร์ - การปอกพื้นผิว - การปอกลิ่ม: การสแกนพื้นผิวด้วยเลเซอร์คือการใช้พัลส์เลเซอร์ที่เร็วเป็นพิเศษในการประมวลผลพื้นผิวของแท่งโลหะเพื่อสร้างรูปแบบดัดแปลง ชั้นภายในแท่งโลหะ การปอกวัสดุพิมพ์คือการแยกวัสดุพิมพ์เหนือชั้นที่ดัดแปลงออกจากแท่งโลหะโดยวิธีทางกายภาพ การแบนแท่งโลหะคือการขจัดชั้นที่ได้รับการแก้ไขบนพื้นผิวของแท่งโลหะเพื่อให้แน่ใจว่าพื้นผิวของแท่งโลหะมีความเรียบ
กระบวนการลอกด้วยเลเซอร์ซิลิคอนคาร์ไบด์

 

2. ความก้าวหน้าระดับนานาชาติในด้านเทคโนโลยีการปอกด้วยเลเซอร์และบริษัทที่เข้าร่วมในอุตสาหกรรม

บริษัทในต่างประเทศนำกระบวนการลอกด้วยเลเซอร์มาใช้เป็นครั้งแรก: ในปี 2016 DISCO ของญี่ปุ่นได้พัฒนาเทคโนโลยีการตัดด้วยเลเซอร์ใหม่ KABRA ซึ่งสร้างชั้นการแยกและแยกเวเฟอร์ที่ความลึกที่กำหนดโดยการฉายรังสีแท่งโลหะด้วยเลเซอร์อย่างต่อเนื่อง ซึ่งสามารถนำไปใช้ได้หลากหลาย ประเภทของแท่ง SiC ในเดือนพฤศจิกายน 2018 Infineon Technologies ได้เข้าซื้อกิจการ Siltectra GmbH ซึ่งเป็นบริษัทสตาร์ทอัพด้านการตัดเวเฟอร์ด้วยมูลค่า 124 ล้านยูโร รุ่นหลังได้พัฒนากระบวนการ Cold Split ซึ่งใช้เทคโนโลยีเลเซอร์ที่ได้รับสิทธิบัตรเพื่อกำหนดช่วงการแยก เคลือบวัสดุโพลีเมอร์พิเศษ ระบบควบคุมความเย็นที่เกิดจากความเครียด แบ่งวัสดุอย่างแม่นยำ และบดและทำความสะอาดเพื่อให้ได้การตัดแผ่นเวเฟอร์

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา บริษัทในประเทศบางแห่งได้เข้าสู่อุตสาหกรรมอุปกรณ์ปอกด้วยเลเซอร์ บริษัทหลัก ได้แก่ Han's Laser, Delong Laser, West Lake Instrument, Universal Intelligence, China Electronics Technology Group Corporation และ Institute of Semiconductors of the Chinese Academy of Sciences ในบรรดาบริษัทเหล่านี้ บริษัทจดทะเบียน Han's Laser และ Delong Laser อยู่ในรูปแบบมาเป็นเวลานาน และผลิตภัณฑ์ของพวกเขาได้รับการตรวจสอบจากลูกค้า แต่บริษัทมีสายผลิตภัณฑ์มากมาย และอุปกรณ์ลอกด้วยเลเซอร์เป็นเพียงหนึ่งในธุรกิจของพวกเขา ผลิตภัณฑ์ของดาวรุ่งอย่าง West Lake Instrument ได้รับการจัดส่งตามคำสั่งซื้ออย่างเป็นทางการแล้ว Universal Intelligence, China Electronics Technology Group Corporation 2, สถาบันเซมิคอนดักเตอร์ของ Chinese Academy of Sciences และบริษัทอื่นๆ ก็ได้เปิดเผยความคืบหน้าเกี่ยวกับอุปกรณ์เช่นกัน

 

3. ปัจจัยผลักดันในการพัฒนาเทคโนโลยีการปอกด้วยเลเซอร์และจังหวะการแนะนำตลาด

การลดราคาของซับสเตรตซิลิกอนคาร์ไบด์ขนาด 6 นิ้วช่วยผลักดันการพัฒนาเทคโนโลยีการปอกด้วยเลเซอร์ ปัจจุบันราคาของซับสเตรตซิลิกอนคาร์ไบด์ขนาด 6 นิ้วลดลงต่ำกว่า 4,000 หยวน/ชิ้น ซึ่งใกล้เคียงกับราคาต้นทุนของผู้ผลิตบางราย กระบวนการปอกด้วยเลเซอร์มีอัตราผลตอบแทนสูงและความสามารถในการทำกำไรที่แข็งแกร่ง ซึ่งผลักดันอัตราการเจาะของเทคโนโลยีการปอกด้วยเลเซอร์ให้เพิ่มขึ้น

การทำให้ซับสเตรตซิลิกอนคาร์ไบด์ขนาด 8 นิ้วบางลงทำให้เกิดการพัฒนาเทคโนโลยีการปอกด้วยเลเซอร์: ปัจจุบันความหนาของซับสเตรตซิลิกอนคาร์ไบด์ขนาด 8 นิ้วอยู่ที่ 500um และกำลังพัฒนาไปสู่ความหนา 350um กระบวนการตัดลวดไม่มีประสิทธิภาพในการประมวลผลซิลิคอนคาร์ไบด์ขนาด 8 นิ้ว (พื้นผิวของวัสดุไม่ดี) และค่า BOW และ WARP เสื่อมลงอย่างมาก การปอกด้วยเลเซอร์ถือเป็นเทคโนโลยีการประมวลผลที่จำเป็นสำหรับการประมวลผลซับสเตรตซิลิกอนคาร์ไบด์ 350um ซึ่งผลักดันอัตราการเจาะของเทคโนโลยีการปอกด้วยเลเซอร์ให้เพิ่มขึ้น

ความคาดหวังของตลาด: อุปกรณ์ลอกซับสเตรต SiC ได้รับประโยชน์จากการขยาย SiC ขนาด 8 นิ้ว และการลดต้นทุนของ SiC ขนาด 6 นิ้ว จุดสำคัญของอุตสาหกรรมในปัจจุบันกำลังใกล้เข้ามา และการพัฒนาของอุตสาหกรรมจะถูกเร่งอย่างมาก