M: X'inhuma t-teknoloġiji ewlenin użati fit-tqattigħ u l-ipproċessar tal-wejfers tas-SiC?
A:Karbur tas-silikon (SiC) għandu ebusija sekonda biss għad-djamant u huwa kkunsidrat bħala materjal iebes ħafna u fraġli. Il-proċess tat-tqattigħ, li jinvolvi t-tqattigħ tal-kristalli mkabbra f'wejfers irqaq, jieħu ħafna ħin u huwa suxxettibbli għat-tqattigħ. Bħala l-ewwel pass fiSiCFl-ipproċessar ta' kristall wieħed, il-kwalità tat-tqattigħ tinfluwenza b'mod sinifikanti t-tħin, il-lostru u t-tnaqqija sussegwenti. It-tqattigħ spiss jintroduċi xquq fil-wiċċ u taħt il-wiċċ, u b'hekk iżid ir-rati ta' ksur tal-wejfers u l-ispejjeż tal-produzzjoni. Għalhekk, il-kontroll tal-ħsara fix-xquq fil-wiċċ waqt it-tqattigħ huwa kruċjali biex tavvanza l-fabbrikazzjoni tal-apparati SiC.
Il-metodi ta' tqattigħ tas-SiC li huma rrappurtati bħalissa jinkludu tqattigħ b'abrażiv fiss, tqattigħ b'abrażiv ħieles, qtugħ bil-lejżer, trasferiment ta' saffi (separazzjoni kiesħa), u tqattigħ b'disċarġ elettriku. Fost dawn, it-tqattigħ reċiprokanti b'ħafna wajers b'abrażivi tad-djamanti fissi huwa l-aktar metodu użat komunement għall-ipproċessar ta' kristalli singoli tas-SiC. Madankollu, hekk kif id-daqsijiet tal-ingotti jilħqu 8 pulzieri u aktar, is-serrar tradizzjonali bil-wajer isir inqas prattiku minħabba d-domandi għoljin għat-tagħmir, l-ispejjeż, u l-effiċjenza baxxa. Hemm ħtieġa urġenti għal teknoloġiji ta' tqattigħ bi prezz baxx, telf baxx, u effiċjenza għolja.
M: X'inhuma l-vantaġġi tat-tqattigħ bil-lejżer fuq it-tqattigħ tradizzjonali b'ħafna wajers?
A: Is-serrar tradizzjonali tal-wajer jaqta' l-Ingott tas-SiCtul direzzjoni speċifika fi flieli ta' diversi mijiet ta' mikroni ħoxnin. Il-flieli mbagħad jiġu mitħunin bl-użu ta' taħlitiet tad-djamanti biex jitneħħew il-marki tas-serrieq u l-ħsara taħt il-wiċċ, segwiti minn illustrar kimiku mekkaniku (CMP) biex tinkiseb planarizzazzjoni globali, u finalment imnaddfa biex jinkisbu wejfers tas-SiC.
Madankollu, minħabba l-ebusija u l-fraġilità għolja tas-SiC, dawn il-passi jistgħu faċilment jikkawżaw tgħawwiġ, qsim, rati ta' ksur ogħla, spejjeż ta' produzzjoni ogħla, u jirriżultaw f'ħruxija u kontaminazzjoni għolja tal-wiċċ (trab, ilma mormi, eċċ.). Barra minn hekk, is-serrar bil-wajer huwa bil-mod u għandu rendiment baxx. L-istimi juru li t-tqattigħ tradizzjonali b'ħafna wajers jikseb biss madwar 50% utilizzazzjoni tal-materjal, u sa 75% tal-materjal jintilef wara l-illustrar u t-tħin. Dejta bikrija tal-produzzjoni barranija indikat li jista' jieħu madwar 273 jum ta' produzzjoni kontinwa ta' 24 siegħa biex jiġu prodotti 10,000 wejfer—li tieħu ħafna ħin.
Domestikament, ħafna kumpaniji tat-tkabbir tal-kristalli SiC huma ffukati fuq iż-żieda fil-kapaċità tal-forn. Madankollu, minflok ma sempliċement jespandu l-produzzjoni, huwa aktar importanti li wieħed jikkunsidra kif inaqqas it-telf—speċjalment meta r-rendimenti tat-tkabbir tal-kristalli għadhom mhumiex ottimali.
It-tagħmir tat-tqattigħ bil-lejżer jista' jnaqqas b'mod sinifikanti t-telf tal-materjal u jtejjeb ir-rendiment. Pereżempju, bl-użu ta' biċċa waħda ta' 20 mmIngott tas-SiCIs-serrar bil-wajer jista' jagħti madwar 30 wejfer bi ħxuna ta' 350 μm. It-tqattigħ bil-lejżer jista' jagħti aktar minn 50 wejfer. Jekk il-ħxuna tal-wejfer titnaqqas għal 200 μm, aktar minn 80 wejfer jistgħu jiġu prodotti mill-istess ingott. Filwaqt li s-serrar bil-wajer jintuża ħafna għal wejfers ta' 6 pulzieri u iżgħar, it-tqattigħ ta' ingott SiC ta' 8 pulzieri jista' jieħu 10-15-il jum b'metodi tradizzjonali, li jeħtieġ tagħmir ta' kwalità għolja u jinvolvi spejjeż għoljin b'effiċjenza baxxa. Taħt dawn il-kundizzjonijiet, il-vantaġġi tat-tqattigħ bil-lejżer isiru ċari, u jagħmluh it-teknoloġija ewlenija tal-futur għal wejfers ta' 8 pulzieri.
Bil-qtugħ bil-lejżer, il-ħin tat-tqattigħ għal kull wejfer ta' 8 pulzieri jista' jkun inqas minn 20 minuta, b'telf ta' materjal għal kull wejfer taħt is-60 μm.
Fil-qosor, meta mqabbel mat-tqattigħ b'ħafna wajers, it-tqattigħ bil-lejżer joffri veloċità ogħla, rendiment aħjar, telf ta' materjal aktar baxx, u pproċessar aktar nadif.
M: X'inhuma l-isfidi tekniċi ewlenin fit-tqattigħ bil-lejżer tas-SiC?
A: Il-proċess tat-tqattigħ bil-lejżer jinvolvi żewġ passi ewlenin: modifika bil-lejżer u separazzjoni tal-wejfer.
Il-qalba tal-modifika tal-lejżer hija l-iffurmar tar-raġġ u l-ottimizzazzjoni tal-parametri. Parametri bħall-qawwa tal-lejżer, id-dijametru tal-post, u l-veloċità tal-iskannjar kollha jaffettwaw il-kwalità tal-ablazzjoni tal-materjal u s-suċċess tas-separazzjoni sussegwenti tal-wejfer. Il-ġeometrija taż-żona modifikata tiddetermina l-ħruxija tal-wiċċ u d-diffikultà tas-separazzjoni. Ħruxija għolja tal-wiċċ tikkomplika t-tħin aktar tard u żżid it-telf tal-materjal.
Wara l-modifika, is-separazzjoni tal-wejfer tipikament tinkiseb permezz ta' forzi ta' shear, bħal ksur kiesaħ jew stress mekkaniku. Xi sistemi domestiċi jużaw transducers ultrasoniċi biex jinduċu vibrazzjonijiet għas-separazzjoni, iżda dan jista' jikkawża tqattigħ u difetti fit-truf, u b'hekk inaqqas ir-rendiment finali.
Filwaqt li dawn iż-żewġ passi mhumiex intrinsikament diffiċli, l-inkonsistenzi fil-kwalità tal-kristall—minħabba proċessi ta' tkabbir differenti, livelli ta' doping, u distribuzzjonijiet ta' stress intern—jaffettwaw b'mod sinifikanti d-diffikultà tat-tqattigħ, ir-rendiment, u t-telf ta' materjal. Is-sempliċi identifikazzjoni ta' żoni problematiċi u l-aġġustament taż-żoni tal-iskannjar bil-lejżer jistgħu ma jtejbux sostanzjalment ir-riżultati.
Iċ-ċavetta għal adozzjoni mifruxa tinsab fl-iżvilupp ta' metodi u tagħmir innovattivi li jistgħu jadattaw għal firxa wiesgħa ta' kwalitajiet ta' kristalli minn diversi manifatturi, l-ottimizzazzjoni tal-parametri tal-proċess, u l-bini ta' sistemi ta' tqattigħ bil-lejżer b'applikabbiltà universali.
M: It-teknoloġija tat-tqattigħ bil-lejżer tista' tiġi applikata għal materjali semikondutturi oħra minbarra s-SiC?
A: It-teknoloġija tat-tqattigħ bil-lejżer storikament ġiet applikata għal firxa wiesgħa ta' materjali. Fis-semikondutturi, inizjalment kienet tintuża għat-tqattigħ f'biċċiet żgħar tal-wejfers u minn dakinhar espandiet għat-tqattigħ ta' kristalli singoli kbar bl-ingrossa.
Lil hinn mis-SiC, it-tqattigħ bil-lejżer jista' jintuża wkoll għal materjali oħra iebsin jew fraġli bħad-djamant, in-nitrur tal-gallju (GaN), u l-ossidu tal-gallju (Ga₂O₃). Studji preliminari fuq dawn il-materjali wrew il-fattibbiltà u l-vantaġġi tat-tqattigħ bil-lejżer għal applikazzjonijiet ta' semikondutturi.
M: Bħalissa hemm prodotti domestiċi maturi ta' tagħmir għat-tqattigħ bil-lejżer? F'liema stadju tinsab ir-riċerka tiegħek?
A: It-tagħmir tat-tqattigħ bil-lejżer tas-SiC b'dijametru kbir huwa ġeneralment meqjus bħala tagħmir ewlieni għall-futur tal-produzzjoni tal-wejfers tas-SiC ta' 8 pulzieri. Bħalissa, il-Ġappun biss jista' jipprovdi sistemi bħal dawn, u huma għaljin u soġġetti għal restrizzjonijiet fuq l-esportazzjoni.
Id-domanda domestika għal sistemi ta' tqattigħ/irqiq bil-lejżer hija stmata li hija madwar 1,000 unità, ibbażata fuq pjanijiet ta' produzzjoni tas-SiC u l-kapaċità eżistenti tas-serrieq tal-wajer. Kumpaniji domestiċi ewlenin investew ħafna fl-iżvilupp, iżda l-ebda tagħmir domestiku matur u disponibbli kummerċjalment għadu ma laħaq l-użu industrijali.
Gruppi ta' riċerka ilhom jiżviluppaw teknoloġija proprjetarja ta' laser lift-off mill-2001 u issa estendewha għal tqattigħ u rqiq bil-lejżer SiC b'dijametru kbir. Huma żviluppaw sistema prototip u proċessi ta' tqattigħ kapaċi li: Jaqtgħu u jraqqu wejfers SiC semi-insulanti ta' 4–6 pulzieri Tqattigħ ta' ingotti SiC konduttivi ta' 6–8 pulzieri Punti ta' riferiment tal-prestazzjoni: SiC semi-insulanti ta' 6–8 pulzieri: ħin ta' tqattigħ 10–15-il minuta/wejfer; telf ta' materjal <30 μm SiC konduttiv ta' 6–8 pulzieri: ħin ta' tqattigħ 14–20 minuta/wejfer; telf ta' materjal <60 μm
Ir-rendiment stmat tal-wejfer żdied b'aktar minn 50%
Wara t-tqattigħ, il-wejfers jissodisfaw l-istandards nazzjonali għall-ġeometrija wara t-tħin u l-illustrar. Studji juru wkoll li l-effetti termali indotti mil-lejżer ma jaffettwawx b'mod sinifikanti l-istress jew il-ġeometrija fil-wejfers.
L-istess tagħmir intuża wkoll biex tiġi vverifikata l-fattibbiltà għat-tqattigħ ta' kristalli singoli tad-djamanti, GaN, u Ga₂O₃.
Ħin tal-posta: 23 ta' Mejju 2025