प्रश्न: SiC वेफर स्लाइसिङ र प्रशोधनमा प्रयोग हुने मुख्य प्रविधिहरू के के हुन्?
A:सिलिकन कार्बाइड (SiC) मा हीरा पछि दोस्रो स्थानमा कडापन हुन्छ र यसलाई अत्यधिक कडा र भंगुर पदार्थ मानिन्छ। स्लाइसिङ प्रक्रिया, जसमा बढेको क्रिस्टललाई पातलो वेफरमा काट्ने समावेश छ, समय खपत गर्ने र चिप्लिने सम्भावना हुन्छ। पहिलो चरणको रूपमाSiCLanguageएकल क्रिस्टल प्रशोधन गर्दा, स्लाइसिङको गुणस्तरले पछिको ग्राइन्डिङ, पालिसिङ र पातलोपनलाई उल्लेखनीय रूपमा प्रभाव पार्छ। स्लाइसिङले प्रायः सतह र उपसतह दरारहरू प्रस्तुत गर्दछ, जसले वेफर ब्रेकेज दर र उत्पादन लागत बढाउँछ। त्यसकारण, स्लाइसिङको समयमा सतह दरार क्षति नियन्त्रण गर्नु SiC उपकरण निर्माणलाई अगाडि बढाउन महत्त्वपूर्ण छ।
हाल रिपोर्ट गरिएका SiC स्लाइसिङ विधिहरूमा फिक्स्ड-एब्रेसिभ, फ्री-एब्रेसिभ स्लाइसिङ, लेजर काट्ने, लेयर ट्रान्सफर (चिसो विभाजन), र इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज स्लाइसिङ समावेश छन्। यी मध्ये, फिक्स्ड डायमंड एब्रेसिभहरूसँग बहु-तार स्लाइसिङको पारस्परिक प्रयोग SiC एकल क्रिस्टलहरू प्रशोधन गर्न सबैभन्दा सामान्य रूपमा प्रयोग हुने विधि हो। यद्यपि, इन्गट आकारहरू 8 इन्च र माथि पुग्दा, उच्च उपकरण माग, लागत, र कम दक्षताका कारण परम्परागत तार काट्ने कम व्यावहारिक हुन्छ। कम लागत, कम-हानि, उच्च-दक्षता स्लाइसिङ प्रविधिहरूको लागि तत्काल आवश्यकता छ।
प्रश्न: परम्परागत बहु-तार काट्ने भन्दा लेजर स्लाइसिङका फाइदाहरू के के हुन्?
A: परम्परागत तार काट्ने कामलेSiC इन्गटएक विशेष दिशामा सयौं माइक्रोन बाक्लो स्लाइसहरूमा बनाइन्छ। त्यसपछि स्लाइसहरूलाई आराका चिन्हहरू र सतहको क्षति हटाउन हीरा स्लरीहरू प्रयोग गरेर पिसिन्छ, त्यसपछि विश्वव्यापी समतलीकरण प्राप्त गर्न रासायनिक मेकानिकल पॉलिशिंग (CMP) गरिन्छ, र अन्तमा SiC वेफरहरू प्राप्त गर्न सफा गरिन्छ।
यद्यपि, SiC को उच्च कठोरता र भंगुरताको कारण, यी चरणहरूले सजिलैसँग वार्पिङ, क्र्याकिङ, बढ्दो ब्रेकेज दर, उच्च उत्पादन लागत, र उच्च सतह खस्रोपन र प्रदूषण (धूलो, फोहोर पानी, आदि) निम्त्याउन सक्छ। थप रूपमा, तार काट्ने काम ढिलो हुन्छ र कम उपज हुन्छ। अनुमानहरूले देखाउँछ कि परम्परागत बहु-तार काट्ने कामले लगभग ५०% सामग्रीको उपयोग मात्र प्राप्त गर्दछ, र पालिस र ग्राइन्डिङ पछि ७५% सम्म सामग्री हराउँछ। प्रारम्भिक विदेशी उत्पादन तथ्याङ्कले १०,००० वेफरहरू उत्पादन गर्न लगभग २७३ दिन निरन्तर २४-घण्टा उत्पादन लाग्न सक्छ - धेरै समय-गहन।
घरेलु रूपमा, धेरै SiC क्रिस्टल ग्रोथ कम्पनीहरू फर्नेस क्षमता बढाउनमा केन्द्रित छन्। यद्यपि, उत्पादन विस्तार गर्नुको सट्टा, घाटा कसरी कम गर्ने भन्ने कुरामा विचार गर्नु बढी महत्त्वपूर्ण छ - विशेष गरी जब क्रिस्टल ग्रोथ उपज अझै इष्टतम छैन।
लेजर स्लाइसिङ उपकरणले सामग्रीको क्षतिलाई उल्लेखनीय रूपमा कम गर्न र उत्पादन सुधार गर्न सक्छ। उदाहरणका लागि, एकल २० मिमी प्रयोग गरेरSiC इन्गट:तार काट्ने कामले ३५० μm मोटाईको लगभग ३० वेफर उत्पादन गर्न सक्छ। लेजर काट्ने कामले ५० भन्दा बढी वेफर उत्पादन गर्न सक्छ। यदि वेफरको मोटाई २०० μm मा घटाइयो भने, एउटै इन्गटबाट ८० भन्दा बढी वेफर उत्पादन गर्न सकिन्छ। ६ इन्च र सोभन्दा सानो वेफरको लागि तार काट्ने काम व्यापक रूपमा प्रयोग गरिन्छ, ८ इन्चको SiC इन्गट काट्न परम्परागत विधिहरूसँग १०-१५ दिन लाग्न सक्छ, जसमा उच्च-अन्त उपकरण चाहिन्छ र कम दक्षताका साथ उच्च लागत लाग्छ। यी अवस्थाहरूमा, लेजर काट्ने कामका फाइदाहरू स्पष्ट हुन्छन्, जसले यसलाई ८-इन्च वेफरहरूको लागि मुख्यधारा भविष्यको प्रविधि बनाउँछ।
लेजर काट्ने क्रममा, प्रति ८-इन्च वेफर स्लाइसिङ समय २० मिनेट भन्दा कम हुन सक्छ, प्रति वेफर सामग्रीको क्षति ६० μm भन्दा कम हुन सक्छ।
संक्षेपमा, बहु-तार काट्नेको तुलनामा, लेजर स्लाइसिङले उच्च गति, राम्रो उपज, कम सामग्री हानि, र सफा प्रशोधन प्रदान गर्दछ।
प्रश्न: SiC लेजर स्लाइसिङमा मुख्य प्राविधिक चुनौतीहरू के के हुन्?
A: लेजर स्लाइसिङ प्रक्रियामा दुई मुख्य चरणहरू समावेश छन्: लेजर परिमार्जन र वेफर विभाजन।
लेजर परिमार्जनको मूल तत्व बीम आकार दिने र प्यारामिटर अप्टिमाइजेसन हो। लेजर पावर, स्पट व्यास, र स्क्यान गति जस्ता प्यारामिटरहरूले सामग्री पृथकीकरणको गुणस्तर र त्यसपछिको वेफर विभाजनको सफलतालाई असर गर्छ। परिमार्जित क्षेत्रको ज्यामितिले सतहको खस्रोपन र पृथकीकरणको कठिनाई निर्धारण गर्दछ। उच्च सतहको खस्रोपनले पछि ग्राइन्डिङलाई जटिल बनाउँछ र सामग्रीको क्षति बढाउँछ।
परिमार्जन पछि, वेफर पृथकीकरण सामान्यतया शियर फोर्सहरू मार्फत प्राप्त गरिन्छ, जस्तै चिसो फ्र्याक्चर वा मेकानिकल तनाव। केही घरेलु प्रणालीहरूले पृथकीकरणको लागि कम्पनहरू उत्प्रेरित गर्न अल्ट्रासोनिक ट्रान्सड्यूसरहरू प्रयोग गर्छन्, तर यसले चिपिङ र किनारा दोषहरू निम्त्याउन सक्छ, जसले अन्तिम उपज घटाउँछ।
यी दुई चरणहरू स्वाभाविक रूपमा गाह्रो नभए पनि, क्रिस्टल गुणस्तरमा असंगतिहरू - विभिन्न वृद्धि प्रक्रियाहरू, डोपिङ स्तरहरू, र आन्तरिक तनाव वितरणका कारण - ले स्लाइसिङ कठिनाई, उपज, र सामग्रीको क्षतिलाई उल्लेखनीय रूपमा असर गर्छ। समस्या क्षेत्रहरू पहिचान गर्ने र लेजर स्क्यानिङ क्षेत्रहरू समायोजन गर्नाले मात्र परिणामहरूमा उल्लेखनीय सुधार नहुन सक्छ।
व्यापक रूपमा अपनाउने कुञ्जी विभिन्न निर्माताहरूबाट क्रिस्टल गुणहरूको विस्तृत दायरामा अनुकूलन गर्न सक्ने नवीन विधिहरू र उपकरणहरू विकास गर्नु, प्रक्रिया प्यारामिटरहरूलाई अनुकूलन गर्नु, र विश्वव्यापी प्रयोज्यताको साथ लेजर स्लाइसिङ प्रणालीहरू निर्माण गर्नुमा निहित छ।
प्रश्न: के लेजर स्लाइसिङ प्रविधि SiC बाहेक अन्य अर्धचालक सामग्रीहरूमा लागू गर्न सकिन्छ?
A: लेजर काट्ने प्रविधि ऐतिहासिक रूपमा विभिन्न प्रकारका सामग्रीहरूमा लागू गरिएको छ। अर्धचालकहरूमा, यो सुरुमा वेफर डाइसिङको लागि प्रयोग गरिन्थ्यो र त्यसपछि ठूला बल्क एकल क्रिस्टलहरू काट्ने काममा विस्तार भएको छ।
SiC बाहेक, लेजर स्लाइसिङ अन्य कडा वा भंगुर सामग्रीहरू जस्तै हीरा, ग्यालियम नाइट्राइड (GaN), र ग्यालियम अक्साइड (Ga₂O₃) को लागि पनि प्रयोग गर्न सकिन्छ। यी सामग्रीहरूमा प्रारम्भिक अध्ययनहरूले अर्धचालक अनुप्रयोगहरूको लागि लेजर स्लाइसिङको सम्भाव्यता र फाइदाहरू प्रदर्शन गरेको छ।
प्रश्न: के हाल परिपक्व घरेलु लेजर स्लाइसिङ उपकरण उत्पादनहरू छन्? तपाईंको अनुसन्धान कुन चरणमा छ?
A: ठूलो व्यासको SiC लेजर स्लाइसिङ उपकरणलाई ८ इन्चको SiC वेफर उत्पादनको भविष्यको लागि व्यापक रूपमा मुख्य उपकरण मानिन्छ। हाल, जापानले मात्र यस्ता प्रणालीहरू प्रदान गर्न सक्छ, र तिनीहरू महँगो छन् र निर्यात प्रतिबन्धहरूको अधीनमा छन्।
SiC उत्पादन योजना र अवस्थित तार आरा क्षमताको आधारमा लेजर स्लाइसिङ/थिनिङ प्रणालीहरूको घरेलु माग लगभग १,००० युनिट हुने अनुमान गरिएको छ। प्रमुख घरेलु कम्पनीहरूले विकासमा ठूलो लगानी गरेका छन्, तर कुनै पनि परिपक्व, व्यावसायिक रूपमा उपलब्ध घरेलु उपकरणहरू अझै औद्योगिक तैनाथीमा पुगेका छैनन्।
अनुसन्धान समूहहरूले २००१ देखि स्वामित्वको लेजर लिफ्ट-अफ प्रविधि विकास गर्दै आएका छन् र अब यसलाई ठूलो-व्यास SiC लेजर स्लाइसिङ र पातलो पार्न विस्तार गरेका छन्। तिनीहरूले निम्न गर्न सक्षम प्रोटोटाइप प्रणाली र स्लाइसिङ प्रक्रियाहरू विकास गरेका छन्: ४-६ इन्च अर्ध-इन्सुलेटिङ SiC वेफर्स काट्ने र पातलो पार्ने ६-८ इन्च प्रवाहकीय SiC इन्गट्स काट्ने प्रदर्शन बेन्चमार्कहरू: ६-८ इन्च अर्ध-इन्सुलेटिङ SiC: स्लाइसिङ समय १०-१५ मिनेट/वेफर; सामग्रीको क्षति <३० μm6-८ इन्च प्रवाहकीय SiC: स्लाइसिङ समय १४-२० मिनेट/वेफर; सामग्रीको क्षति <६० μm
अनुमानित वेफर उपज ५०% भन्दा बढीले बढ्यो
स्लाइसिङ पछि, वेफरहरूले ग्राइन्डिङ र पालिसिङ पछि ज्यामितिको लागि राष्ट्रिय मापदण्डहरू पूरा गर्छन्। अध्ययनहरूले यो पनि देखाउँछन् कि लेजर-प्रेरित थर्मल प्रभावहरूले वेफरहरूमा तनाव वा ज्यामितिलाई उल्लेखनीय रूपमा असर गर्दैन।
हीरा, GaN, र Ga₂O₃ एकल क्रिस्टलहरू काट्ने सम्भाव्यता प्रमाणित गर्न पनि यही उपकरण प्रयोग गरिएको छ।
पोस्ट समय: मे-२३-२०२५