D: Kiuj estas la ĉefaj teknologioj uzataj en tranĉado kaj prilaborado de SiC-platoj?
A:Siliciokarbido (SiC) havas malmolecon duan nur al diamanto kaj estas konsiderata tre malmola kaj fragila materialo. La tranĉprocezo, kiu implikas tranĉi kreskigitajn kristalojn en maldikajn oblatojn, estas tempopostula kaj ema al ĉizado. Kiel la unua paŝo enSiCDum prilaborado de unu-kristala sistemo, la kvalito de tranĉado signife influas postan mueladon, poluradon kaj maldensigon. Tranĉado ofte enkondukas surfacajn kaj subterajn fendetojn, pliigante la romporapidecojn de oblatoj kaj produktokostojn. Tial, kontroli la damaĝon de surfacaj fendetoj dum tranĉado estas decida por antaŭenigi la fabrikadon de SiC-aparatoj.
Nuntempe raportitaj SiC-tranĉadmetodoj inkluzivas fiks-abrazian, liber-abrazian tranĉadon, laseran tranĉadon, tavoltransigon (malvarman apartigon) kaj elektran malŝarĝan tranĉadon. Inter ĉi tiuj, reciproka plurdrata tranĉado kun fiksaj diamantaj abraziaĵoj estas la plej ofte uzata metodo por prilabori SiC-unuopajn kristalojn. Tamen, ĉar orbrikaj grandecoj atingas 8 colojn kaj pli, tradicia dratsegado fariĝas malpli praktika pro altaj ekipaĵpostuloj, kostoj kaj malalta efikeco. Ekzistas urĝa bezono de malaltkostaj, malalt-perdaj, alt-efikaj tranĉadteknologioj.
D: Kiuj estas la avantaĝoj de lasera tranĉado kompare kun tradicia plurdrata tranĉado?
A: Tradicia dratsegado tranĉas laSiC-orbrikolaŭ specifa direkto en tranĉaĵojn plurcent mikrometrojn dikajn. La tranĉaĵoj estas poste muelitaj uzante diamantajn suspensiaĵojn por forigi segilajn markojn kaj subterajn difektojn, sekvataj de kemia mekanika polurado (KMP) por atingi tutmondan ebenigon, kaj fine purigitaj por akiri SiC-blatojn.
Tamen, pro la alta malmoleco kaj rompiĝemo de SiC, ĉi tiuj paŝoj povas facile kaŭzi misformiĝon, fendetiĝojn, pliigitajn rompiĝorapidecojn, pli altajn produktokostojn, kaj rezultigi altan surfacan malglatecon kaj poluadon (polvo, kloakaĵo, ktp.). Krome, dratsegado estas malrapida kaj havas malaltan rendimenton. Taksoj montras, ke tradicia plurdrata tranĉado atingas nur ĉirkaŭ 50% da materiala utiligo, kaj ĝis 75% de la materialo perdiĝas post polurado kaj muelado. Fruaj eksterlandaj produktaddatumoj indikis, ke povus daŭri ĉirkaŭ 273 tagojn da kontinua 24-hora produktado por produkti 10 000 oblatojn - tre tempopostule.
Enlande, multaj kompanioj pri SiC-kristala kresko celas pliigi la fornan kapaciton. Tamen, anstataŭ nur vastigi la produktadon, estas pli grave konsideri kiel redukti perdojn - precipe kiam la rendimentoj de kristala kresko ankoraŭ ne estas optimumaj.
Lasera tranĉekipaĵo povas signife redukti materialperdon kaj plibonigi rendimenton. Ekzemple, uzante unuopan 20 mmSiC-orbrikoDratsegado povas produkti ĉirkaŭ 30 oblatojn kun dikeco de 350 μm. Lasera tranĉado povas produkti pli ol 50 oblatojn. Se la dikeco de la oblato estas reduktita al 200 μm, pli ol 80 oblatoj povas esti produktitaj el la sama orbriko. Dum dratsegado estas vaste uzata por oblatoj de 6 coloj kaj pli malgrandaj, tranĉado de 8-cola SiC-orbriko povas daŭri 10-15 tagojn per tradiciaj metodoj, postulante altkvalitan ekipaĵon kaj altirante altajn kostojn kun malalta efikeco. Sub ĉi tiuj kondiĉoj, la avantaĝoj de lasera tranĉado fariĝas klaraj, igante ĝin la ĉefa estonta teknologio por 8-colaj oblatoj.
Per lasera tranĉado, la tranĉtempo por 8-cola oblato povas esti malpli ol 20 minutoj, kun materialperdo por oblato malpli ol 60 μm.
Resumante, kompare kun plurdrata tranĉado, lasera tranĉado ofertas pli altan rapidecon, pli bonan rendimenton, pli malaltan materialperdon kaj pli puran prilaboradon.
D: Kiuj estas la ĉefaj teknikaj defioj en SiC-lasera tranĉado?
A: La lasera tranĉadprocezo implikas du ĉefajn paŝojn: laseran modifon kaj sigelon de la obletoj.
La kerno de lasera modifo estas la formado de la radio kaj la optimumigo de parametroj. Parametroj kiel la lasera potenco, la diametro de la punkto kaj la skanrapideco ĉiuj influas la kvaliton de la materiala ablacio kaj la sukceson de la posta apartigo de la silicioj. La geometrio de la modifita zono determinas la malglatecon de la surfaco kaj la malfacilecon de la apartigo. Alta malglateco de la surfaco malfaciligas la pli postan mueladon kaj pliigas la perdon de materialo.
Post modifo, la apartigo de la sigeloj estas tipe atingita per tondaj fortoj, kiel ekzemple malvarma frakturo aŭ mekanika streso. Kelkaj hejmaj sistemoj uzas ultrasonajn transduktilojn por indukti vibradojn por apartigo, sed tio povas kaŭzi fendadon kaj randdifektojn, malaltigante la finan rendimenton.
Kvankam ĉi tiuj du paŝoj ne estas esence malfacilaj, faktkonfliktoj en la kristala kvalito — pro malsamaj kreskoprocezoj, dopniveloj kaj internaj stresdistribuoj — signife influas la malfacilecon de tranĉado, rendimenton kaj materialperdon. Nur identigi problemajn areojn kaj alĝustigi la laserskanadajn zonojn eble ne sufiĉe plibonigas la rezultojn.
La ŝlosilo al ĝeneraligita adopto kuŝas en la disvolviĝo de novigaj metodoj kaj ekipaĵoj, kiuj povas adaptiĝi al vasta gamo de kristalaj kvalitoj de diversaj fabrikantoj, optimumigante procezparametrojn, kaj konstruante laserajn tranĉaĵsistemojn kun universala aplikebleco.
Ĉu lasera tranĉteknologio povas esti aplikata al aliaj duonkonduktaĵaj materialoj krom SiC?
A: Lasera tranĉteknologio historie aplikiĝis al vasta gamo da materialoj. En duonkonduktaĵoj, ĝi estis komence uzata por tranĉado de vafloj kaj poste vastiĝis al tranĉado de grandaj grocaj unuopaj kristaloj.
Krom SiC, lasera tranĉado ankaŭ povas esti uzata por aliaj malmolaj aŭ fragilaj materialoj kiel diamanto, galiuma nitrido (GaN), kaj galiuma oksido (Ga₂O₃). Antaŭstudoj pri ĉi tiuj materialoj montris la fareblecon kaj avantaĝojn de lasera tranĉado por semikonduktaĵaj aplikoj.
Ĉu nuntempe ekzistas maturaj hejmaj lasertranĉaj ekipaĵoj? En kiu stadio estas via esplorado?
A: Granddiametraj SiC-laseraj tranĉaĵaj ekipaĵoj estas vaste konsiderataj kerna ekipaĵo por la estonteco de 8-colaj SiC-platoj. Nuntempe, nur Japanio povas provizi tiajn sistemojn, kaj ili estas multekostaj kaj submetataj al eksportaj limigoj.
La hejma postulo je laseraj tranĉaĵaj/maldensigaj sistemoj estas taksita je ĉirkaŭ 1 000 unuoj, surbaze de SiC-produktadplanoj kaj ekzistanta dratsegila kapacito. Gravaj hejmaj kompanioj investis multe en disvolviĝo, sed neniu matura, komerce havebla hejma ekipaĵo ankoraŭ atingis industrian deplojon.
Esplorgrupoj disvolvas proprietan laseran leviĝteknologion ekde 2001 kaj nun etendis tion al grand-diametraj SiC-lasera tranĉado kaj maldensigado. Ili disvolvis prototipan sistemon kaj tranĉadprocezojn kapablajn je: Tranĉi kaj maldensigi 4-6-colajn duon-izolajn SiC-platetojn Tranĉi 6-8-colajn konduktajn SiC-orbrikojn Efikeckomparnormoj: 6-8-cola duon-izola SiC: tranĉtempo 10-15 minutoj/plateto; materialperdo <30 μm 6-8-cola kondukta SiC: tranĉtempo 14-20 minutoj/plateto; materialperdo <60 μm
Laŭtaksa rendimento de la oblato pliiĝis je pli ol 50%
Post tranĉado, la oblatoj plenumas naciajn normojn pri geometrio post muelado kaj polurado. Studoj ankaŭ montras, ke lasero-induktitaj termikaj efikoj ne signife influas streson aŭ geometrion en la oblatoj.
La sama ekipaĵo ankaŭ estis uzata por kontroli fareblecon por tranĉi diamanton, GaN, kaj Ga₂O₃ unuopajn kristalojn.
Afiŝtempo: 23-a de majo 2025