تقود تقنية الليزر التحول في تكنولوجيا معالجة ركيزة كربيد السيليكون

 

1. نظرة عامة علىركيزة كربيد السيليكونتكنولوجيا المعالجة

الحاليركيزة كربيد السيليكون تشمل خطوات المعالجة: طحن الدائرة الخارجية، والتقطيع، والتشطيب، والطحن، والتلميع، والتنظيف، إلخ. يُعد التقطيع خطوة مهمة في معالجة ركيزة أشباه الموصلات، وخطوة أساسية في تحويل السبيكة إلى ركيزة. حاليًا، يتم قطعركائز كربيد السيليكونيعتمد بشكل أساسي على القطع السلكي. يُعدّ قطع الملاط متعدد الأسلاك أفضل طريقة للقطع السلكي حاليًا، ولكن لا تزال هناك مشاكل تتعلق بجودة القطع وخسارة كبيرة في القطع. سيزداد فقدان القطع السلكي مع زيادة حجم الركيزة، مما لا يُساعد على...ركيزة كربيد السيليكونالمصنعين لتحقيق خفض التكاليف وتحسين الكفاءة. في عملية القطعكربيد السيليكون 8 بوصة الركائز، شكل سطح الركيزة التي تم الحصول عليها عن طريق قطع الأسلاك ضعيف، والخصائص العددية مثل WARP وBOW ليست جيدة.

يُعد التقطيع خطوةً أساسيةً في تصنيع ركائز أشباه الموصلات. ويسعى القطاع باستمرارٍ إلى تجربة أساليب قطع جديدة، مثل قطع أسلاك الماس والتجريد بالليزر. وقد لاقت تقنية التجريد بالليزر إقبالاً كبيراً في الآونة الأخيرة. يُقلل إدخال هذه التقنية من خسائر القطع ويُحسّن كفاءة القطع من الناحية التقنية. يتطلب حل التجريد بالليزر متطلباتٍ عاليةً من حيث مستوى الأتمتة، ويتطلب تقنية تخفيف للتعامل معه، وهو ما يتماشى مع اتجاه التطوير المستقبلي لمعالجة ركائز كربيد السيليكون. يتراوح إنتاج القطع التقليدي للأسلاك المستخدمة في الملاط عادةً بين 1.5 و1.6. ويمكن أن يزيد إدخال تقنية التجريد بالليزر من إنتاجية القطع إلى حوالي 2.0 (راجع معدات DISCO). في المستقبل، ومع ازدياد نضج تقنية التجريد بالليزر، قد يتحسن إنتاج القطع بشكل أكبر؛ وفي الوقت نفسه، يُمكن للتجريد بالليزر أن يُحسّن كفاءة التقطيع بشكل كبير. ووفقاً لأبحاث السوق، تقطع شركة DISCO، الرائدة في هذا المجال، شريحةً واحدةً في حوالي 10-15 دقيقة، وهي أكثر كفاءةً بكثير من قطع أسلاك الملاط الحالي الذي يستغرق 60 دقيقةً لكل شريحة.

خطوات عملية القطع السلكي التقليدي لركائز كربيد السيليكون هي: القطع السلكي، الطحن الخشن، الطحن الدقيق، التلميع الخشن والتلميع الدقيق. بعد استبدال عملية التجريد بالليزر لعملية القطع السلكي، تُستخدم عملية التخفيف بدلاً من عملية الطحن، مما يقلل من فقدان الشرائح ويحسن كفاءة المعالجة. تنقسم عملية التجريد بالليزر لقطع وطحن وتلميع ركائز كربيد السيليكون إلى ثلاث خطوات: مسح السطح بالليزر، تجريد الركيزة، تسطيح السبيكة: مسح السطح بالليزر هو استخدام نبضات ليزر فائقة السرعة لمعالجة سطح السبيكة لتشكيل طبقة معدلة داخل السبيكة؛ تجريد الركيزة هو فصل الركيزة فوق الطبقة المعدلة عن السبيكة بالطرق الفيزيائية؛ تسطيح السبيكة هو إزالة الطبقة المعدلة على سطح السبيكة لضمان تسطيح سطح السبيكة.
عملية تجريد كربيد السيليكون بالليزر

 

2. التقدم الدولي في تكنولوجيا نزع الليزر والشركات المشاركة في الصناعة

اعتمدت شركات أجنبية عملية التجريد بالليزر لأول مرة: ففي عام ٢٠١٦، طورت شركة DISCO اليابانية تقنية جديدة لتقطيع الليزر تُسمى KABRA، تُشكل طبقة فصل وتفصل الرقائق على عمق محدد عن طريق تشعيع السبيكة بالليزر باستمرار، ويمكن استخدامها لأنواع مختلفة من سبائك SiC. في نوفمبر ٢٠١٨، استحوذت Infineon Technologies على شركة Siltectra GmbH، وهي شركة ناشئة متخصصة في تقطيع الرقائق، مقابل ١٢٤ مليون يورو. طورت هذه الأخيرة عملية Cold Split، التي تستخدم تقنية ليزر حاصلة على براءة اختراع لتحديد نطاق التقسيم، وطلاء مواد بوليمرية خاصة، والتحكم في الإجهاد الناتج عن تبريد النظام، وتقسيم المواد بدقة، والطحن والتنظيف لتحقيق قطع الرقائق.

في السنوات الأخيرة، دخلت بعض الشركات المحلية أيضًا صناعة معدات تجريد الليزر: الشركات الرئيسية هي Han's Laser و Delong Laser و West Lake Instrument و Universal Intelligence و China Electronics Technology Group Corporation و Institute of Semiconductors of the Chinese Academy Sciences. من بين هذه الشركات، كانت شركتا Han's Laser و Delong Laser المدرجتان في البورصة قيد التخطيط لفترة طويلة، ويتم التحقق من منتجاتهما من قبل العملاء، ولكن الشركة لديها العديد من خطوط الإنتاج، ومعدات تجريد الليزر ليست سوى واحدة من أعمالها. حققت منتجات النجوم الصاعدة مثل West Lake Instrument شحنات طلبات رسمية؛ كما أصدرت Universal Intelligence و China Electronics Technology Group Corporation 2 و Institute of Semiconductors of the Chinese Academy Sciences وشركات أخرى تقدمًا في المعدات.

 

3. العوامل المحفزة لتطوير تقنية نزع الليزر ووتيرة طرحها في السوق

يُسهم انخفاض أسعار ركائز كربيد السيليكون مقاس 6 بوصات في تطوير تقنية التجريد بالليزر: حاليًا، انخفض سعر ركائز كربيد السيليكون مقاس 6 بوصات إلى أقل من 4000 يوان للقطعة، مقتربًا من سعر تكلفة بعض الشركات المصنعة. تتميز عملية التجريد بالليزر بمعدل إنتاجية مرتفع وربحية عالية، مما يدفع معدل انتشار تقنية التجريد بالليزر إلى الارتفاع.

يُسهم ترقيق ركائز كربيد السيليكون بسمك 8 بوصات في تطوير تقنية التجريد بالليزر: يبلغ سمك ركائز كربيد السيليكون بسمك 8 بوصات حاليًا 500 ميكرومتر، ويتجه نحو 350 ميكرومتر. عملية القطع السلكي غير فعالة في معالجة كربيد السيليكون بسمك 8 بوصات (لأن سطح الركيزة غير جيد)، وقد تدهورت قيم الانحناء والالتواء بشكل ملحوظ. يُعتبر التجريد بالليزر تقنية معالجة ضرورية لمعالجة ركائز كربيد السيليكون بسمك 350 ميكرومتر، مما يُعزز معدل انتشار تقنية التجريد بالليزر.

توقعات السوق: تستفيد معدات تجريد ركائز SiC بالليزر من توسع SiC مقاس 8 بوصات وانخفاض تكلفة SiC مقاس 6 بوصات. تقترب الصناعة من نقطة حرجة، وسيتسارع تطورها بشكل كبير.