تقود تقنية الليزر عملية التحول في تكنولوجيا معالجة ركائز كربيد السيليكون

 

1. نظرة عامة علىركيزة من كربيد السيليكونتكنولوجيا المعالجة

التيارركيزة من كربيد السيليكون تشمل خطوات المعالجة: طحن الدائرة الخارجية، والتقطيع، والشطف، والطحن، والتلميع، والتنظيف، وما إلى ذلك. يُعد التقطيع خطوة مهمة في معالجة ركائز أشباه الموصلات، وخطوة أساسية في تحويل السبيكة إلى ركيزة. في الوقت الحالي، يتم قطعركائز كربيد السيليكونتعتمد هذه التقنية بشكل أساسي على قطع الأسلاك. يُعدّ قطع الأسلاك المتعددة باستخدام المعجون أفضل طريقة لقطع الأسلاك حاليًا، ولكن لا تزال هناك مشكلات تتعلق بجودة القطع الرديئة وفقدان القطع الكبير. يزداد فقدان قطع الأسلاك مع زيادة حجم الركيزة، وهو ما لا يُساعد على...ركيزة من كربيد السيليكونيهدف المصنعون إلى تحقيق خفض التكاليف وتحسين الكفاءة. في عملية التخفيضكربيد السيليكون 8 بوصة الركائز، إن شكل سطح الركيزة التي تم الحصول عليها عن طريق القطع السلكي رديء، والخصائص العددية مثل التشويه والتقوس ليست جيدة.

يُعدّ التقطيع خطوةً أساسيةً في تصنيع ركائز أشباه الموصلات. وتسعى الصناعة باستمرار إلى تجربة أساليب تقطيع جديدة، مثل القطع بسلك الماس والتقشير بالليزر. وقد حظيت تقنية التقشير بالليزر باهتمام كبير مؤخرًا. ويُسهم إدخال هذه التقنية في تقليل الفاقد أثناء القطع وتحسين كفاءته من الناحية التقنية. ويتطلب حل التقشير بالليزر مستوى عالٍ من الأتمتة، كما يتطلب تقنية ترقيق متطورة، وهو ما يتماشى مع توجهات التطوير المستقبلية لمعالجة ركائز كربيد السيليكون. يبلغ معدل إنتاجية التقطيع في القطع التقليدي بسلك الماس عادةً 1.5-1.6. ويمكن لتقنية التقشير بالليزر أن تزيد معدل الإنتاج إلى حوالي 2.0 (وفقًا لمعدات DISCO). وفي المستقبل، مع ازدياد نضج تقنية التقشير بالليزر، يُمكن تحسين معدل الإنتاج بشكل أكبر؛ وفي الوقت نفسه، يُمكن للتقشير بالليزر أن يُحسّن كفاءة التقطيع بشكل كبير. ووفقًا لأبحاث السوق، فإن شركة DISCO الرائدة في هذا المجال تقطع شريحةً في غضون 10-15 دقيقة تقريبًا، وهو ما يُعدّ أكثر كفاءةً بكثير من القطع الحالي بسلك الماس الذي يستغرق 60 دقيقة لكل شريحة.

تتضمن خطوات عملية القطع السلكي التقليدية لركائز كربيد السيليكون ما يلي: القطع السلكي، والطحن الخشن، والطحن الدقيق، والتلميع الخشن، والتلميع الدقيق. بعد استبدال القطع السلكي بعملية التجريد بالليزر، تُستخدم عملية التخفيف بدلاً من عملية الطحن، مما يقلل من فقدان الشرائح ويحسن كفاءة المعالجة. تنقسم عملية التجريد بالليزر للقطع والطحن والتلميع لركائز كربيد السيليكون إلى ثلاث خطوات: المسح السطحي بالليزر، وتجريد الركيزة، وتسوية السبيكة. يتمثل المسح السطحي بالليزر في استخدام نبضات ليزر فائقة السرعة لمعالجة سطح السبيكة لتشكيل طبقة معدلة داخلها. أما تجريد الركيزة فيتمثل في فصل الركيزة الموجودة فوق الطبقة المعدلة عن السبيكة باستخدام طرق فيزيائية. وتتمثل تسوية السبيكة في إزالة الطبقة المعدلة من سطحها لضمان استواء سطحها.
عملية إزالة السيليكون كاربيد بالليزر

 

2. التقدم الدولي في تكنولوجيا إزالة الطلاء بالليزر والشركات المشاركة في الصناعة

اعتمدت شركات أجنبية عملية التجريد بالليزر لأول مرة: ففي عام 2016، طورت شركة ديسكو اليابانية تقنية جديدة لتقطيع الرقاقات بالليزر تُسمى كابرا، والتي تُشكل طبقة فاصلة وتفصل الرقاقات على عمق محدد من خلال تسليط أشعة الليزر بشكل مستمر على السبيكة، ويمكن استخدامها مع أنواع مختلفة من سبائك كربيد السيليكون. وفي نوفمبر 2018، استحوذت شركة إنفينون تكنولوجيز على شركة سيلتكترا جي إم بي إتش، وهي شركة ناشئة في مجال تقطيع الرقاقات، مقابل 124 مليون يورو. وقد طورت الأخيرة عملية الفصل البارد، التي تستخدم تقنية ليزر حاصلة على براءة اختراع لتحديد نطاق الفصل، وطلاء مواد بوليمرية خاصة، والتحكم في الإجهاد الناتج عن تبريد النظام، وفصل المواد بدقة، ثم طحنها وتنظيفها لتحقيق تقطيع الرقاقات.

في السنوات الأخيرة، دخلت بعض الشركات المحلية قطاع معدات إزالة الطلاء بالليزر، ومن أبرزها: هانز ليزر، وديلونغ ليزر، وويست ليك إنسترومنت، ويونيفرسال إنتليجنس، ومجموعة تكنولوجيا الإلكترونيات الصينية، ومعهد أشباه الموصلات التابع للأكاديمية الصينية للعلوم. وقد عملت شركتا هانز ليزر وديلونغ ليزر، المدرجتان في البورصة، على تطوير منتجاتهما منذ فترة طويلة، وخضعت منتجاتهما لاختبارات من قبل العملاء، إلا أن هاتين الشركتين تمتلكان خطوط إنتاج متعددة، ومعدات إزالة الطلاء بالليزر ليست سوى أحد أنشطتهما. أما منتجات الشركات الصاعدة، مثل ويست ليك إنسترومنت، فقد بدأت بالفعل في شحن الطلبات الرسمية. كما أعلنت شركات أخرى، مثل يونيفرسال إنتليجنس ومجموعة تكنولوجيا الإلكترونيات الصينية ومعهد أشباه الموصلات التابع للأكاديمية الصينية للعلوم، عن تطورات في مجال المعدات.

 

3. العوامل الدافعة لتطوير تقنية إزالة الطلاء بالليزر ووتيرة طرحها في السوق

يُسهم انخفاض سعر ركائز كربيد السيليكون مقاس 6 بوصات في تطوير تقنية إزالة الرقائق بالليزر: فقد انخفض سعر هذه الركائز حاليًا إلى أقل من 4000 يوان صيني للقطعة الواحدة، مقتربًا من سعر التكلفة لدى بعض المصنّعين. تتميز عملية إزالة الرقائق بالليزر بمعدل إنتاجية عالٍ وربحية قوية، مما يدفع إلى زيادة انتشار هذه التقنية.

يُحفز ترقيق ركائز كربيد السيليكون بقياس 8 بوصات تطوير تقنية التجريد بالليزر: يبلغ سمك ركائز كربيد السيليكون بقياس 8 بوصات حاليًا 500 ميكرومتر، ويتجه نحو 350 ميكرومتر. لا تُعد عملية القطع السلكي فعالة في معالجة ركائز كربيد السيليكون بقياس 8 بوصات (بسبب رداءة سطح الركيزة)، وقد تدهورت قيم الانحناء والتشوه بشكل ملحوظ. يُعتبر التجريد بالليزر تقنية معالجة ضرورية لمعالجة ركائز كربيد السيليكون بسمك 350 ميكرومتر، مما يُسهم في زيادة انتشار هذه التقنية.

توقعات السوق: تستفيد معدات إزالة الركائز بالليزر من كربيد السيليكون من التوسع في استخدام ركائز كربيد السيليكون مقاس 8 بوصات وانخفاض تكلفة ركائز كربيد السيليكون مقاس 6 بوصات. وتقترب الصناعة من نقطة حرجة، مما سيؤدي إلى تسارع كبير في نموها.