Lāzertehnoloģija vada silīcija karbīda substrātu apstrādes tehnoloģijas pārveidi

 

1. Pārskats parsilīcija karbīda substrātsapstrādes tehnoloģija

Pašreizējāsilīcija karbīda substrāts Apstrādes posmi ietver: ārējā apļa slīpēšanu, griešanu, fāzēšanu, slīpēšanu, pulēšanu, tīrīšanu utt. Griešana ir svarīgs solis pusvadītāju substrāta apstrādē un galvenais solis stieņa pārveidošanā par substrātu. Pašlaik griešanasilīcija karbīda substrātigalvenokārt tiek griezta ar stiepli. Daudzvadu suspensijas griešana pašlaik ir labākā stiepļu griešanas metode, taču joprojām pastāv problēmas ar sliktu griešanas kvalitāti un lieliem griešanas zudumiem. Stieples griešanas zudumi palielināsies, palielinoties pamatnes izmēram, kas nelabvēlīgi ietekmēsilīcija karbīda substrātsražotājiem, lai panāktu izmaksu samazināšanu un efektivitātes uzlabošanu. Griešanas procesā8 collu silīcija karbīds substrāti, ar stiepļu griešanu iegūtā substrāta virsmas forma ir slikta, un skaitliskās īpašības, piemēram, WARP un BOW, nav labas.

Griešana ir galvenais solis pusvadītāju substrātu ražošanā. Nozare pastāvīgi izmēģina jaunas griešanas metodes, piemēram, dimanta stieples griešanu un lāzera noņemšanu. Lāzera noņemšanas tehnoloģija pēdējā laikā ir ļoti pieprasīta. Šīs tehnoloģijas ieviešana samazina griešanas zudumus un uzlabo griešanas efektivitāti no tehniskā principa. Lāzera noņemšanas risinājumam ir augstas prasības attiecībā uz automatizācijas līmeni, un tam ir nepieciešama retināšanas tehnoloģija, kas atbilst silīcija karbīda substrātu apstrādes nākotnes attīstības virzienam. Tradicionālās javas stieples griešanas šķēles raža parasti ir 1,5–1,6. Lāzera noņemšanas tehnoloģijas ieviešana var palielināt šķēles ražu līdz aptuveni 2,0 (sk. DISCO iekārtas). Nākotnē, palielinoties lāzera noņemšanas tehnoloģijas briedumam, šķēles ražu varētu vēl vairāk uzlabot; vienlaikus lāzera noņemšana var arī ievērojami uzlabot griešanas efektivitāti. Saskaņā ar tirgus pētījumiem nozares līderis DISCO sagriež šķēli aptuveni 10–15 minūtēs, kas ir daudz efektīvāk nekā pašreizējā javas stieples griešana, kas aizņem 60 minūtes uz šķēli.

Silīcija karbīda substrātu tradicionālās stiepļu griešanas procesa soļi ir: stiepļu griešana — rupja slīpēšana — smalka slīpēšana — rupja pulēšana un smalka pulēšana. Pēc tam, kad lāzera noņemšanas process aizstāj stiepļu griešanu, slīpēšanas procesa vietā tiek izmantots retināšanas process, kas samazina šķēļu zudumus un uzlabo apstrādes efektivitāti. Silīcija karbīda substrātu griešanas, slīpēšanas un pulēšanas lāzera noņemšanas process ir sadalīts trīs posmos: lāzera virsmas skenēšana — substrāta noņemšana — lietņa saplacināšana: lāzera virsmas skenēšana ir īpaši ātru lāzera impulsu izmantošana, lai apstrādātu lietņa virsmu, veidojot modificētu slāni lietņa iekšpusē; substrāta noņemšana ir substrāta atdalīšana virs modificētā slāņa no lietņa ar fizikālām metodēm; lietņa saplacināšana ir modificētā slāņa noņemšana no lietņa virsmas, lai nodrošinātu lietņa virsmas līdzenumu.
Silīcija karbīda lāzera noņemšanas process

 

2. Starptautiskais progress lāzera noņemšanas tehnoloģijā un nozares uzņēmumi, kas piedalās šajā procesā

Lāzera noņemšanas procesu pirmie ieviesa ārvalstu uzņēmumi: 2016. gadā Japānas uzņēmums DISCO izstrādāja jaunu lāzergriešanas tehnoloģiju KABRA, kas veido atdalīšanas slāni un atdala vafeles noteiktā dziļumā, nepārtraukti apstarojot lietni ar lāzeru, ko var izmantot dažādu veidu SiC lietņiem. 2018. gada novembrī Infineon Technologies par 124 miljoniem eiro iegādājās vafeļu griešanas jaunuzņēmumu Siltectra GmbH. Pēdējais izstrādāja aukstās sadalīšanas procesu, kurā tiek izmantota patentēta lāzera tehnoloģija, lai noteiktu sadalīšanas diapazonu, pārklātu īpašus polimēru materiālus, kontrolētu sistēmas dzesēšanas radīto spriegumu, precīzi sadalītu materiālus, kā arī slīpētu un tīrītu, lai panāktu vafeļu griešanu.

Pēdējos gados lāzera noņemšanas iekārtu nozarē ir ienākuši arī daži vietējie uzņēmumi: galvenie uzņēmumi ir Han's Laser, Delong Laser, West Lake Instrument, Universal Intelligence, China Electronics Technology Group Corporation un Ķīnas Zinātņu akadēmijas Pusvadītāju institūts. Starp tiem biržā kotētie uzņēmumi Han's Laser un Delong Laser jau ilgu laiku darbojas, un to produktus pārbauda klienti, taču uzņēmumam ir daudz produktu līniju, un lāzera noņemšanas iekārtas ir tikai viena no to darbības jomām. Tādu uzlecošu zvaigžņu kā West Lake Instrument produkti ir sasnieguši oficiālus pasūtījumus; arī Universal Intelligence, China Electronics Technology Group Corporation 2, Ķīnas Zinātņu akadēmijas Pusvadītāju institūts un citi uzņēmumi ir publicējuši iekārtu progresu.

 

3. Lāzera noņemšanas tehnoloģijas attīstības virzītājspēki un tirgū ieviešanas ritms

6 collu silīcija karbīda substrātu cenu samazinājums veicina lāzera noņemšanas tehnoloģijas attīstību: pašlaik 6 collu silīcija karbīda substrātu cena ir nokritusies zem 4000 juaņām/gab., tuvojoties dažu ražotāju pašizmaksai. Lāzera noņemšanas procesam ir augsta ražība un spēcīga rentabilitāte, kas veicina lāzera noņemšanas tehnoloģijas izplatības pieaugumu.

8 collu silīcija karbīda substrātu retināšana veicina lāzera noņemšanas tehnoloģijas attīstību: 8 collu silīcija karbīda substrātu biezums pašlaik ir 500 μm, un tas attīstās līdz 350 μm biezumam. Stiepļu griešanas process 8 collu silīcija karbīda apstrādē nav efektīvs (substrāta virsma nav laba), un BOW un WARP vērtības ir ievērojami pasliktinājušās. Lāzera noņemšana tiek uzskatīta par nepieciešamu apstrādes tehnoloģiju 350 μm silīcija karbīda substrātu apstrādei, kas veicina lāzera noņemšanas tehnoloģijas iespiešanās ātruma palielināšanos.

Tirgus cerības: SiC substrāta lāzera noņemšanas iekārtas gūst labumu no 8 collu SiC paplašināšanās un 6 collu SiC izmaksu samazinājuma. Pašreizējais nozares kritiskais punkts tuvojas, un nozares attīstība ievērojami paātrināsies.