เทคโนโลยีเลเซอร์เป็นผู้นำการเปลี่ยนแปลงเทคโนโลยีการประมวลผลพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์

 

1. ภาพรวมของซิลิกอนคาร์ไบด์พื้นผิวเทคโนโลยีการประมวลผล

กระแสไฟฟ้าซิลิกอนคาร์ไบด์พื้นผิว ขั้นตอนการประมวลผล ได้แก่ การเจียรวงกลมด้านนอก การตัด การตัดมุม การเจียร การขัด การทำความสะอาด เป็นต้น การตัดเป็นขั้นตอนสำคัญในการประมวลผลพื้นผิวเซมิคอนดักเตอร์และเป็นขั้นตอนสำคัญในการแปลงแท่งโลหะเป็นพื้นผิว ปัจจุบัน การตัดพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์การตัดลวดส่วนใหญ่ การตัดด้วยสารละลายลวดหลายเส้นเป็นวิธีการตัดลวดที่ดีที่สุดในปัจจุบัน แต่ยังคงมีปัญหาด้านคุณภาพการตัดที่ไม่ดีและการสูญเสียการตัดจำนวนมาก การสูญเสียการตัดลวดจะเพิ่มขึ้นตามขนาดวัสดุที่เพิ่มขึ้น ซึ่งไม่เอื้อต่อการตัดลวดซิลิกอนคาร์ไบด์พื้นผิวผู้ผลิตสามารถลดต้นทุนและปรับปรุงประสิทธิภาพได้ ในกระบวนการตัดซิลิกอนคาร์ไบด์ขนาด 8 นิ้ว พื้นผิวรูปร่างพื้นผิวของสารตั้งต้นที่ได้จากการตัดลวดไม่ดี และลักษณะเชิงตัวเลขเช่น WARP และ BOW ไม่ดี

การตัดเป็นขั้นตอนสำคัญในการผลิตสารตั้งต้นเซมิคอนดักเตอร์ อุตสาหกรรมพยายามหาวิธีการตัดใหม่ๆ อยู่เสมอ เช่น การตัดลวดเพชรและการลอกด้วยเลเซอร์ เทคโนโลยีการลอกด้วยเลเซอร์เป็นที่ต้องการอย่างมากในช่วงหลังนี้ การนำเทคโนโลยีนี้มาใช้ช่วยลดการสูญเสียจากการตัดและปรับปรุงประสิทธิภาพการตัดจากหลักการทางเทคนิค โซลูชันการลอกด้วยเลเซอร์มีความต้องการสูงสำหรับระดับของระบบอัตโนมัติและต้องใช้เทคโนโลยีการทำให้บางลงเพื่อให้ทำงานร่วมกับมัน ซึ่งสอดคล้องกับทิศทางการพัฒนาในอนาคตของการประมวลผลสารตั้งต้นซิลิกอนคาร์ไบด์ ผลผลิตการตัดของการตัดลวดปูนแบบดั้งเดิมโดยทั่วไปอยู่ที่ 1.5-1.6 การนำเทคโนโลยีการลอกด้วยเลเซอร์มาใช้สามารถเพิ่มผลผลิตการตัดเป็นประมาณ 2.0 (อ้างอิงจากอุปกรณ์ DISCO) ในอนาคต เมื่อเทคโนโลยีการลอกด้วยเลเซอร์มีความสมบูรณ์มากขึ้น ผลผลิตการตัดอาจได้รับการปรับปรุงเพิ่มเติม ในเวลาเดียวกัน การลอกด้วยเลเซอร์ยังสามารถปรับปรุงประสิทธิภาพของการตัดได้อย่างมาก ตามการวิจัยตลาด ผู้นำในอุตสาหกรรมอย่าง DISCO สามารถตัดหนึ่งชิ้นในเวลาประมาณ 10-15 นาที ซึ่งมีประสิทธิภาพมากกว่าการตัดลวดปูนในปัจจุบันที่ใช้เวลา 60 นาทีต่อชิ้นมาก

ขั้นตอนการตัดลวดแบบดั้งเดิมของพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์คือ: การตัดลวด-การเจียรแบบหยาบ-การเจียรแบบละเอียด-การขัดแบบหยาบและการขัดแบบละเอียด หลังจากกระบวนการลอกด้วยเลเซอร์เข้ามาแทนที่การตัดลวดแล้ว กระบวนการทำให้บางลงจะถูกใช้แทนกระบวนการเจียร ซึ่งช่วยลดการสูญเสียของชิ้นส่วนและปรับปรุงประสิทธิภาพการประมวลผล กระบวนการลอกด้วยเลเซอร์สำหรับการตัด การเจียร และการขัดพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์แบ่งออกเป็น 3 ขั้นตอน: การสแกนพื้นผิวด้วยเลเซอร์-การลอกพื้นผิว-การทำให้แท่งโลหะแบนราบ: การสแกนพื้นผิวด้วยเลเซอร์คือการใช้พัลส์เลเซอร์ความเร็วสูงในการประมวลผลพื้นผิวของแท่งโลหะเพื่อสร้างชั้นที่ปรับเปลี่ยนภายในแท่งโลหะ การลอกพื้นผิวโลหะคือการแยกพื้นผิวเหนือชั้นที่ปรับเปลี่ยนจากแท่งโลหะด้วยวิธีการทางกายภาพ การทำให้แท่งโลหะแบนราบคือการเอาชั้นที่ปรับเปลี่ยนออกจากพื้นผิวของแท่งโลหะเพื่อให้แน่ใจว่าพื้นผิวของแท่งโลหะมีความเรียบ
กระบวนการลอกด้วยเลเซอร์ซิลิกอนคาร์ไบด์

 

2. ความก้าวหน้าระดับนานาชาติด้านเทคโนโลยีการลอกด้วยเลเซอร์และบริษัทที่ร่วมในอุตสาหกรรม

บริษัทต่างประเทศเริ่มนำกระบวนการลอกด้วยเลเซอร์มาใช้เป็นครั้งแรก ในปี 2016 บริษัท DISCO ของญี่ปุ่นได้พัฒนาเทคโนโลยีการลอกด้วยเลเซอร์แบบใหม่ที่เรียกว่า KABRA ซึ่งจะสร้างชั้นแยกและแยกเวเฟอร์ที่ความลึกที่กำหนดโดยฉายแสงเลเซอร์ลงบนแท่งโลหะอย่างต่อเนื่อง ซึ่งสามารถนำไปใช้กับแท่งโลหะ SiC ได้หลายประเภท ในเดือนพฤศจิกายน 2018 บริษัท Infineon Technologies ได้เข้าซื้อกิจการ Siltectra GmbH ซึ่งเป็นบริษัทสตาร์ทอัพด้านการตัดเวเฟอร์ด้วยมูลค่า 124 ล้านยูโร บริษัท Infineon ได้พัฒนากระบวนการ Cold Split ซึ่งใช้เทคโนโลยีเลเซอร์ที่ได้รับสิทธิบัตรเพื่อกำหนดช่วงการแยก เคลือบวัสดุโพลีเมอร์พิเศษ ควบคุมความเค้นที่เกิดจากการทำให้เย็นของระบบควบคุม แยกวัสดุอย่างแม่นยำ และบดและทำความสะอาดเพื่อให้ได้การตัดเวเฟอร์

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา บริษัทในประเทศบางแห่งได้เข้าสู่ธุรกิจอุปกรณ์ลอกด้วยเลเซอร์ด้วยเช่นกัน โดยบริษัทหลักๆ ได้แก่ Han's Laser, Delong Laser, West Lake Instrument, Universal Intelligence, China Electronics Technology Group Corporation และ Institute of Semiconductors ของ Chinese Academy of Sciences ในบรรดาบริษัทเหล่านี้ Han's Laser และ Delong Laser เป็นบริษัทจดทะเบียนที่ดำเนินกิจการมาเป็นเวลานาน และผลิตภัณฑ์ของบริษัทเหล่านี้ได้รับการตรวจสอบจากลูกค้าแล้ว แต่บริษัทมีสายผลิตภัณฑ์มากมาย และอุปกรณ์ลอกด้วยเลเซอร์เป็นเพียงหนึ่งในธุรกิจของพวกเขาเท่านั้น ผลิตภัณฑ์ของดาวรุ่งอย่าง West Lake Instrument ได้รับคำสั่งซื้ออย่างเป็นทางการแล้ว Universal Intelligence, China Electronics Technology Group Corporation 2, Institute of Semiconductors ของ Chinese Academy of Sciences และบริษัทอื่นๆ ก็ได้เปิดเผยความคืบหน้าของอุปกรณ์เช่นกัน

 

3. ปัจจัยผลักดันการพัฒนาเทคโนโลยีการลอกด้วยเลเซอร์และจังหวะการแนะนำตลาด

การปรับลดราคาแผ่นซิลิกอนคาร์ไบด์ขนาด 6 นิ้วเป็นแรงผลักดันให้เทคโนโลยีการลอกด้วยเลเซอร์พัฒนาขึ้น ปัจจุบัน ราคาของแผ่นซิลิกอนคาร์ไบด์ขนาด 6 นิ้วลดลงต่ำกว่า 4,000 หยวนต่อชิ้น ซึ่งใกล้เคียงกับราคาต้นทุนของผู้ผลิตบางราย กระบวนการลอกด้วยเลเซอร์มีอัตราผลตอบแทนสูงและความสามารถในการทำกำไรที่แข็งแกร่ง ซึ่งผลักดันให้เทคโนโลยีการลอกด้วยเลเซอร์มีอัตราการเจาะทะลุเพิ่มขึ้น

การทำให้พื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์บางลงขนาด 8 นิ้วเป็นแรงผลักดันการพัฒนาเทคโนโลยีการลอกด้วยเลเซอร์ โดยพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์ขนาด 8 นิ้วมีความหนา 500 ไมโครเมตรในปัจจุบัน และกำลังพัฒนาไปสู่ความหนา 350 ไมโครเมตร กระบวนการตัดลวดไม่มีประสิทธิภาพในการประมวลผลซิลิกอนคาร์ไบด์ขนาด 8 นิ้ว (พื้นผิวของพื้นผิวไม่ดี) และค่า BOW และ WARP ก็ลดลงอย่างมาก การลอกด้วยเลเซอร์ถือเป็นเทคโนโลยีการประมวลผลที่จำเป็นสำหรับการประมวลผลพื้นผิวซิลิกอนคาร์ไบด์ขนาด 350 ไมโครเมตร ซึ่งผลักดันให้เทคโนโลยีการลอกด้วยเลเซอร์มีอัตราการเจาะทะลุเพิ่มขึ้น

การคาดการณ์ของตลาด: อุปกรณ์ลอกพื้นผิวด้วยเลเซอร์ SiC ได้รับประโยชน์จากการขยายขนาด SiC 8 นิ้ว และการลดต้นทุนของ SiC 6 นิ้ว จุดวิกฤตของอุตสาหกรรมในปัจจุบันกำลังใกล้เข้ามา และการพัฒนาของอุตสาหกรรมจะเร่งตัวขึ้นอย่างมาก