Lasertehnoloogia on ränikarbiidist aluspinna töötlemise tehnoloogia ümberkujundamise eesotsas

 

1. Ülevaaderänikarbiidi substraattöötlemistehnoloogia

Praeguneränikarbiidi substraat töötlemisetapid hõlmavad järgmist: välimise ringi lihvimine, viilutamine, kaldlõikamine, lihvimine, poleerimine, puhastamine jne. Viilutamine on pooljuhtsubstraadi töötlemisel oluline samm ja võtmeetapp valuploki substraadiks muutmisel. Praegu lõikamineränikarbiidi aluspinnadon peamiselt traatlõikus. Mitmetraadiline lägalõikus on praegu parim traatlõikusmeetod, kuid endiselt on probleeme halva lõikekvaliteedi ja suure lõikekaoga. Traadilõikuse kadu suureneb aluspinna suuruse suurenemisega, mis ei soodusta...ränikarbiidi substraattootjate kulude vähendamiseks ja tõhususe parandamiseks. Lõikamise protsessis8-tolline ränikarbiid substraadid, traatlõikamisega saadud aluspinna pinnakuju on halb ning numbrilised omadused, näiteks WARP ja BOW, ei ole head.

Lõikamine on pooljuhtide aluspindade tootmisel võtmetähtsusega samm. Tööstus katsetab pidevalt uusi lõikemeetodeid, nagu teemanttraadiga lõikamine ja laserlõikamine. Laserlõikamise tehnoloogia on viimasel ajal väga nõutud. Selle tehnoloogia kasutuselevõtt vähendab lõikekadusid ja parandab lõiketõhusust tehnilisest põhimõttest lähtuvalt. Laserlõikamise lahendusel on kõrged automatiseerimise taseme nõuded ja sellega koostööks on vaja hõrendustehnoloogiat, mis on kooskõlas ränikarbiidi aluspindade töötlemise tulevase arengusuunaga. Traditsioonilise mördi traadiga lõikamise viilu saagis on üldiselt 1,5–1,6. Laserlõikamise tehnoloogia kasutuselevõtt võib suurendada viilu saagist umbes 2,0-ni (vt DISCO seadmeid). Tulevikus, laserlõikamise tehnoloogia küpsuse kasvades, võib viilu saagist veelgi parandada; samal ajal võib laserlõikamine oluliselt parandada ka viilutamise efektiivsust. Turu-uuringute kohaselt lõikab tööstusharu liider DISCO viilu umbes 10–15 minutiga, mis on palju tõhusam kui praegune mördi traadiga lõikamine, mis võtab 60 minutit viilu kohta.

Ränikarbiidist aluspindade traditsioonilise traatlõikamise protsessi etapid on järgmised: traadilõikus - lihvimine jämedalt - peenlihvimine - lihvimine jämedalt ja peenpoleerimine. Pärast seda, kui laseriga eemaldamine asendab traatlõikamise, kasutatakse lihvimisprotsessi asendamiseks õhendamise protsessi, mis vähendab viilude kadu ja parandab töötlemise efektiivsust. Ränikarbiidist aluspindade laseriga eemaldamise protsess, mis hõlmab lõikamist, lihvimist ja poleerimist, jaguneb kolmeks etapiks: laserpinna skaneerimine - aluspinna eemaldamine - valuploki lamendamine: laserpinna skaneerimine toimub ülikiirete laserimpulsside abil valuploki pinna töötlemiseks, et moodustada valuploki sisse modifitseeritud kiht; aluspinna eemaldamine toimub modifitseeritud kihi kohal oleva aluspinna eraldamiseks valuplokist füüsikaliste meetoditega; valuploki lamestamine on modifitseeritud kihi eemaldamine valuploki pinnalt, et tagada valuploki pinna tasasus.
Ränikarbiidi laseriga eemaldamise protsess

 

2. Laser-epilatsioonitehnoloogia rahvusvaheline areng ja selles valdkonnas osalevad ettevõtted

Laserlõikamisprotsessi võtsid esmakordselt kasutusele välismaised ettevõtted: 2016. aastal töötas Jaapani ettevõte DISCO välja uue laserlõikamistehnoloogia KABRA, mis moodustab eralduskihi ja eraldab vahvleid kindlaksmääratud sügavusel, kiiritades valuplokki pidevalt laseriga, mida saab kasutada erinevat tüüpi SiC-valuplokkide jaoks. 2018. aasta novembris omandas Infineon Technologies 124 miljoni euro eest vahvlite lõikamise idufirma Siltectra GmbH. Viimane töötas välja külmlõhkumisprotsessi, mis kasutab patenteeritud lasertehnoloogiat lõhestusvahemiku määratlemiseks, spetsiaalsete polümeermaterjalide katmiseks, süsteemi jahutusest tingitud pinge juhtimiseks, materjalide täpseks lõhestamiseks ning lihvimiseks ja puhastamiseks vahvlite lõikamiseks.

Viimastel aastatel on laserkiirendusseadmete tööstusesse sisenenud ka mõned kodumaised ettevõtted: peamised ettevõtted on Han's Laser, Delong Laser, West Lake Instrument, Universal Intelligence, China Electronics Technology Group Corporation ja Hiina Teaduste Akadeemia Pooljuhtide Instituut. Nende hulgas on börsil noteeritud ettevõtted Han's Laser ja Delong Laser juba pikka aega tegutsenud ning kliendid kontrollivad nende tooteid, kuid ettevõttel on palju tootesarju ja laserkiirendusseadmed on vaid üks nende ärivaldkondadest. Tõusvate tähtede, näiteks West Lake Instrumenti, tooted on saavutanud ametlikud tellimused; Universal Intelligence, China Electronics Technology Group Corporation 2, Hiina Teaduste Akadeemia Pooljuhtide Instituut ja teised ettevõtted on samuti avaldanud seadmete edenemise aruandeid.

 

3. Laser-epilatsioonitehnoloogia arengut ja turuletoomise rütmi mõjutavad tegurid

6-tolliste ränikarbiidist aluspindade hinnalangus soodustab lasereemaldustehnoloogia arengut: praegu on 6-tolliste ränikarbiidist aluspindade hind langenud alla 4000 jüaani tükk, lähenedes mõnede tootjate omahinnale. Lasereemaldusprotsessil on kõrge saagikuse määr ja tugev kasumlikkus, mis suurendab lasereemaldustehnoloogia levikut.

8-tollise ränikarbiidist aluspinna hõrenemine soodustab laserepilatsioonitehnoloogia arengut: 8-tollise ränikarbiidist aluspinna paksus on praegu 500 μm ja see areneb 350 μm paksuse suunas. Traadi lõikamise protsess ei ole 8-tollise ränikarbiidi töötlemisel efektiivne (aluspinna pind ei ole hea) ning BOW ja WARP väärtused on oluliselt halvenenud. Laserepilatsiooni peetakse 350 μm ränikarbiidist aluspinna töötlemiseks vajalikuks töötlemistehnoloogiaks, mis suurendab laserepilatsioonitehnoloogia läbitungivust.

Turuootused: SiC-substraadi lasereemaldamisseadmed saavad kasu 8-tollise SiC laienemisest ja 6-tollise SiC kulude vähenemisest. Praegune tööstusharu kriitiline punkt läheneb ja tööstuse areng kiireneb oluliselt.