ლაზერული ტექნოლოგია სილიციუმის კარბიდის სუბსტრატის დამუშავების ტექნოლოგიის ტრანსფორმაციას უწყობს ხელს

 

1. მიმოხილვასილიციუმის კარბიდის სუბსტრატიდამუშავების ტექნოლოგია

მიმდინარესილიციუმის კარბიდის სუბსტრატი დამუშავების ეტაპები მოიცავს: გარე წრის დაფქვას, დაჭრას, დახრას, დაფქვას, გაპრიალებას, გაწმენდას და ა.შ. დაჭრა ნახევარგამტარული სუბსტრატის დამუშავების მნიშვნელოვანი ეტაპია და ზოდის სუბსტრატად გარდაქმნის მთავარი ეტაპი. ამჟამად, დაჭრასილიციუმის კარბიდის სუბსტრატებიძირითადად მავთულის ჭრაა. მრავალმავთულიანი სუსპენზიის ჭრა ამჟამად მავთულის ჭრის საუკეთესო მეთოდია, მაგრამ ჯერ კიდევ არსებობს ჭრის დაბალი ხარისხის და ჭრის დიდი დანაკარგების პრობლემები. მავთულის ჭრის დანაკარგი გაიზრდება სუბსტრატის ზომის ზრდასთან ერთად, რაც ხელს არ უწყობსსილიციუმის კარბიდის სუბსტრატიმწარმოებლები ხარჯების შემცირებისა და ეფექტურობის გაუმჯობესების მისაღწევად. ჭრის პროცესში8 დიუმიანი სილიკონის კარბიდი სუბსტრატებიმავთულის ჭრით მიღებული სუბსტრატის ზედაპირის ფორმა ცუდია, ხოლო რიცხვითი მახასიათებლები, როგორიცაა WARP და BOW, არ არის კარგი.

დაჭრა ნახევარგამტარული სუბსტრატის წარმოების ერთ-ერთი მთავარი ეტაპია. ინდუსტრია მუდმივად ცდილობს ჭრის ახალ მეთოდებს, როგორიცაა ალმასის მავთულის ჭრა და ლაზერული გაშიშვლება. ლაზერული გაშიშვლების ტექნოლოგია ბოლო დროს დიდი მოთხოვნილებით სარგებლობს. ამ ტექნოლოგიის დანერგვა ამცირებს ჭრის დროს დანაკარგებს და აუმჯობესებს ჭრის ეფექტურობას ტექნიკური პრინციპიდან გამომდინარე. ლაზერული გაშიშვლების გადაწყვეტას აქვს მაღალი მოთხოვნები ავტომატიზაციის დონის მიმართ და მოითხოვს გათხელების ტექნოლოგიასთან ურთიერთქმედებას, რაც შეესაბამება სილიციუმის კარბიდის სუბსტრატის დამუშავების სამომავლო განვითარების მიმართულებას. ტრადიციული ნაღმტყორცნის მავთულის ჭრის ნაჭრის მოსავლიანობა ზოგადად 1.5-1.6-ია. ლაზერული გაშიშვლების ტექნოლოგიის დანერგვას შეუძლია ნაჭრის მოსავლიანობა დაახლოებით 2.0-მდე გაზარდოს (იხილეთ DISCO აღჭურვილობა). მომავალში, ლაზერული გაშიშვლების ტექნოლოგიის სიმწიფის ზრდასთან ერთად, ნაჭრის მოსავლიანობა შეიძლება კიდევ უფრო გაუმჯობესდეს; ამავდროულად, ლაზერულ გაშიშვლებას ასევე შეუძლია მნიშვნელოვნად გააუმჯობესოს დაჭრის ეფექტურობა. ბაზრის კვლევის თანახმად, ინდუსტრიის ლიდერი DISCO ნაჭერს დაახლოებით 10-15 წუთში ჭრის, რაც გაცილებით ეფექტურია, ვიდრე ამჟამინდელი ნაღმტყორცნის მავთულის ჭრა, რომელიც ნაჭერზე 60 წუთს გრძელდება.

სილიციუმის კარბიდის სუბსტრატების ტრადიციული მავთულით ჭრის ეტაპებია: მავთულით ჭრა - უხეში დაფქვა - წვრილი დაფქვა - უხეში გაპრიალება და წვრილი გაპრიალება. მას შემდეგ, რაც ლაზერული გაშიშვლების პროცესი ცვლის მავთულის ჭრას, დაფქვის პროცესის ნაცვლად გამოიყენება გათხელების პროცესი, რაც ამცირებს ნაჭრების დაკარგვას და აუმჯობესებს დამუშავების ეფექტურობას. სილიციუმის კარბიდის სუბსტრატების ჭრის, დაფქვისა და გაპრიალების ლაზერული გაშიშვლების პროცესი დაყოფილია სამ ეტაპად: ლაზერული ზედაპირის სკანირება - სუბსტრატის გაშიშვლება - ზოდის გასწორება: ლაზერული ზედაპირის სკანირება გულისხმობს ულტრასწრაფი ლაზერული იმპულსების გამოყენებას ზოდის ზედაპირის დასამუშავებლად, რათა ზოდის შიგნით შეიქმნას მოდიფიცირებული ფენა; სუბსტრატის გაშიშვლება გულისხმობს მოდიფიცირებული ფენის ზემოთ არსებული სუბსტრატის გამოყოფას ზოდისგან ფიზიკური მეთოდებით; ზოდის გასწორება გულისხმობს ზოდის ზედაპირზე მოდიფიცირებული ფენის მოცილებას, რათა უზრუნველყოფილი იყოს ზოდის ზედაპირის სიბრტყე.
სილიკონის კარბიდის ლაზერული მოცილების პროცესი

 

2. ლაზერული მოცილების ტექნოლოგიის საერთაშორისო პროგრესი და ინდუსტრიაში მონაწილე კომპანიები

ლაზერული მოცილების პროცესი პირველად საზღვარგარეთის კომპანიებმა გამოიყენეს: 2016 წელს იაპონურმა DISCO-მ შეიმუშავა ლაზერული ჭრის ახალი ტექნოლოგია KABRA, რომელიც ქმნის გამყოფ ფენას და ყოფს ვაფლებს განსაზღვრულ სიღრმეზე ზოდის უწყვეტი ლაზერული დასხივებით, რომლის გამოყენებაც შესაძლებელია SiC ზოდების სხვადასხვა ტიპისთვის. 2018 წლის ნოემბერში Infineon Technologies-მა 124 მილიონ ევროდ შეიძინა Siltectra GmbH, ვაფლების ჭრის სტარტაპი. ამ უკანასკნელმა შეიმუშავა Cold Split პროცესი, რომელიც იყენებს დაპატენტებულ ლაზერულ ტექნოლოგიას მოცილების დიაპაზონის დასადგენად, სპეციალური პოლიმერული მასალების დასაფარად, სისტემის გაგრილებით გამოწვეული სტრესის კონტროლისთვის, მასალების ზუსტად დასაყოფად და ვაფლის ჭრის მისაღწევად დაფქვისა და გაწმენდისთვის.

ბოლო წლებში, ლაზერული მოცილების აპარატურის ინდუსტრიაში რამდენიმე ადგილობრივი კომპანიაც შევიდა: ძირითადი კომპანიებია Han's Laser, Delong Laser, West Lake Instrument, Universal Intelligence, China Electronics Technology Group Corporation და ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიის ნახევარგამტარების ინსტიტუტი. მათ შორის, ჩამოთვლილი კომპანიები Han's Laser და Delong Laser დიდი ხანია ბაზარზეა და მათი პროდუქცია მომხმარებლების მიერ არის დამოწმებული, თუმცა კომპანიას პროდუქციის მრავალი ხაზი აქვს და ლაზერული მოცილების აპარატურა მათი ბიზნესიდან მხოლოდ ერთ-ერთია. ისეთი ამომავალი ვარსკვლავების პროდუქციამ, როგორიცაა West Lake Instrument, ოფიციალური შეკვეთები მიიღო; Universal Intelligence-მა, China Electronics Technology Group Corporation 2-მა, ჩინეთის მეცნიერებათა აკადემიის ნახევარგამტარების ინსტიტუტმა და სხვა კომპანიებმაც გამოუშვეს აღჭურვილობის პროგრესი.

 

3. ლაზერული მოცილების ტექნოლოგიის განვითარების მამოძრავებელი ფაქტორები და ბაზარზე დანერგვის რიტმი

6 დიუმიანი სილიციუმის კარბიდის სუბსტრატების ფასის შემცირება ლაზერული მოცილების ტექნოლოგიის განვითარებას უწყობს ხელს: ამჟამად, 6 დიუმიანი სილიციუმის კარბიდის სუბსტრატების ფასი 4000 იუანზე დაბლა დაეცა/ცალზე, რაც ზოგიერთი მწარმოებლის თვითღირებულებას უახლოვდება. ლაზერული მოცილების პროცესს მაღალი მოსავლიანობა და მაღალი მომგებიანობა აქვს, რაც ლაზერული მოცილების ტექნოლოგიის შეღწევადობის მაჩვენებლის ზრდას უწყობს ხელს.

8 დიუმიანი სილიციუმის კარბიდის სუბსტრატების გათხელება ლაზერული გაშიშვლების ტექნოლოგიის განვითარებას უწყობს ხელს: 8 დიუმიანი სილიციუმის კარბიდის სუბსტრატების სისქე ამჟამად 500 მიკრონია და 350 მიკრონის სისქისკენ მიისწრაფვის. მავთულის ჭრის პროცესი 8 დიუმიანი სილიციუმის კარბიდის დამუშავებისას ეფექტური არ არის (სუბსტრატის ზედაპირი არ არის კარგი), ხოლო BOW და WARP მნიშვნელობები მნიშვნელოვნად გაუარესდა. ლაზერული გაშიშვლება 350 მიკრონი სილიციუმის კარბიდის სუბსტრატის დამუშავებისთვის აუცილებელ დამუშავების ტექნოლოგიად ითვლება, რაც ლაზერული გაშიშვლების ტექნოლოგიის შეღწევადობის სიჩქარის ზრდას უწყობს ხელს.

ბაზრის მოლოდინები: SiC სუბსტრატის ლაზერული მოცილების მოწყობილობა სარგებელს იღებს 8 დიუმიანი SiC-ის გაფართოებიდან და 6 დიუმიანი SiC-ის ხარჯების შემცირებიდან. ინდუსტრიის ამჟამინდელი კრიტიკული წერტილი ახლოვდება და ინდუსტრიის განვითარება მნიშვნელოვნად დაჩქარდება.