Laserteknologi leder an i transformasjonen av teknologi for behandling av silisiumkarbidsubstrat

 

1. Oversikt oversilisiumkarbidsubstratprosesseringsteknologi

Den nåværendesilisiumkarbidsubstrat Behandlingstrinn inkluderer: sliping av den ytre sirkelen, skjæring, avfasing, sliping, polering, rengjøring osv. Skjæring er et viktig trinn i behandling av halvledersubstrater og et nøkkeltrinn i å konvertere barren til substratet. For tiden er skjæring avsilisiumkarbidsubstraterer hovedsakelig trådkutting. Flertråds slurrykutting er den beste trådkuttingsmetoden for tiden, men det er fortsatt problemer med dårlig skjærekvalitet og stort skjæretap. Tapet ved trådkutting vil øke med økende substratstørrelse, noe som ikke bidrar tilsilisiumkarbidsubstratprodusenter for å oppnå kostnadsreduksjon og effektivitetsforbedring. I prosessen med å kutte8-tommers silisiumkarbid substrater, overflateformen på substratet oppnådd ved trådskjæring er dårlig, og de numeriske egenskapene som WARP og BOW er ikke gode.

Skjæring er et viktig trinn i produksjon av halvledersubstrater. Industrien prøver stadig nye skjæremetoder, som diamanttrådkutting og laserstripping. Laserstrippingteknologi har vært svært ettertraktet i det siste. Innføringen av denne teknologien reduserer kuttetap og forbedrer skjæreeffektiviteten fra det tekniske prinsippet. Laserstrippingløsningen har høye krav til automatiseringsnivå og krever tynningsteknologi for å samarbeide med den, noe som er i tråd med den fremtidige utviklingsretningen for silisiumkarbidsubstratbehandling. Skiveutbyttet ved tradisjonell mørteltrådkutting er generelt 1,5–1,6. Innføringen av laserstrippingteknologi kan øke skiveutbyttet til omtrent 2,0 (se DISCO-utstyr). I fremtiden, etter hvert som modenheten til laserstrippingteknologien øker, kan skiveutbyttet forbedres ytterligere. Samtidig kan laserstripping også forbedre effektiviteten til kuttingen betraktelig. Ifølge markedsundersøkelser kutter bransjelederen DISCO en skive på omtrent 10–15 minutter, noe som er mye mer effektivt enn dagens mørteltrådkutting på 60 minutter per skive.

Prosesstrinnene for tradisjonell trådkutting av silisiumkarbidsubstrater er: trådkutting - grovsliping - finsliping - grovpolering og finpolering. Etter at laserstrippingsprosessen erstatter trådkutting, brukes tynningsprosessen til å erstatte slipeprosessen, noe som reduserer tapet av skiver og forbedrer prosesseringseffektiviteten. Laserstrippingsprosessen for kutting, sliping og polering av silisiumkarbidsubstrater er delt inn i tre trinn: laseroverflateskanning - substratstripping - barreflating: laseroverflateskanning er å bruke ultrahurtige laserpulser for å bearbeide overflaten av barren for å danne et modifisert lag inne i barren; substratstripping er å separere substratet over det modifiserte laget fra barren ved hjelp av fysiske metoder; barreflating er å fjerne det modifiserte laget på overflaten av barren for å sikre flathet på barrens overflate.
Silisiumkarbid laserstrippingsprosess

 

2. Internasjonale fremskritt innen laserstrippingsteknologi og industrideltakende selskaper

Laserstrippingprosessen ble først tatt i bruk av utenlandske selskaper: I 2016 utviklet japanske DISCO en ny laserskjæreteknologi, KABRA, som danner et separasjonslag og separerer wafere i en spesifisert dybde ved kontinuerlig å bestråle barren med laser, som kan brukes til ulike typer SiC-barrer. I november 2018 kjøpte Infineon Technologies Siltectra GmbH, en oppstartsbedrift innen waferskjæring, for 124 millioner euro. Sistnevnte utviklet Cold Split-prosessen, som bruker patentert laserteknologi for å definere splittingsområdet, belegge spesielle polymermaterialer, kontrollere kjøleindusert stress i systemet, splitte materialer nøyaktig og slipe og rengjøre for å oppnå waferskjæring.

I de senere årene har noen innenlandske selskaper også gått inn i laserstrippingsutstyrsbransjen: Hovedselskapene er Han's Laser, Delong Laser, West Lake Instrument, Universal Intelligence, China Electronics Technology Group Corporation og Institute of Semiconductors of the Chinese Academy of Sciences. Blant dem har de børsnoterte selskapene Han's Laser og Delong Laser vært under utvikling i lang tid, og produktene deres blir verifisert av kunder, men selskapet har mange produktlinjer, og laserstrippingsutstyr er bare én av virksomhetene deres. Produktene til stigende stjerner som West Lake Instrument har oppnådd formelle ordreleveranser; Universal Intelligence, China Electronics Technology Group Corporation 2, Institute of Semiconductors of the Chinese Academy of Sciences og andre selskaper har også gitt ut utstyrsfremdrift.

 

3. Drivfaktorer for utviklingen av laserstrippingsteknologi og rytmen i markedsintroduksjonen

Prisreduksjonen på 6-tommers silisiumkarbidsubstrater driver utviklingen av laserstrippingsteknologi: For tiden har prisen på 6-tommers silisiumkarbidsubstrater falt under 4000 yuan/stykk, og nærmer seg kostprisen til noen produsenter. Laserstrippingprosessen har høy avkastningsrate og sterk lønnsomhet, noe som driver penetrasjonsraten for laserstrippingsteknologi til å øke.

Tynning av 8-tommers silisiumkarbidsubstrater driver utviklingen av laserstrippingsteknologi: Tykkelsen på 8-tommers silisiumkarbidsubstrater er for tiden 500 µm, og utvikler seg mot en tykkelse på 350 µm. Trådkuttingsprosessen er ikke effektiv i 8-tommers silisiumkarbidprosessering (substratoverflaten er ikke god), og BOW- og WARP-verdiene har blitt betydelig dårligere. Laserstripping anses som en nødvendig prosesseringsteknologi for 350 µm silisiumkarbidsubstratprosessering, noe som driver penetrasjonshastigheten til laserstrippingsteknologien til å øke.

Markedsforventninger: Laserstrippingsutstyr for SiC-substrat drar nytte av utvidelsen av 8-tommers SiC og kostnadsreduksjonen av 6-tommers SiC. Det nåværende kritiske punktet i bransjen nærmer seg, og utviklingen av bransjen vil bli kraftig akselerert.