S: SiC yonga dilimleme ve işlemede kullanılan başlıca teknolojiler nelerdir?
A:Silisyum karbür (SiC) elmastan sonra ikinci sertliğe sahiptir ve oldukça sert ve kırılgan bir malzeme olarak kabul edilir. Büyüyen kristalleri ince levhalara kesmeyi içeren dilimleme işlemi zaman alıcıdır ve kırılmaya eğilimlidir. İlk adım olarakSiCtek kristal işleme, dilimleme kalitesi sonraki taşlama, parlatma ve inceltme işlemlerini önemli ölçüde etkiler. Dilimleme genellikle yüzey ve yüzey altı çatlaklarına neden olur, bu da yonga kırılma oranlarını ve üretim maliyetlerini artırır. Bu nedenle, dilimleme sırasında yüzey çatlak hasarını kontrol etmek, SiC cihaz imalatını ilerletmek için çok önemlidir.
Şu anda bildirilen SiC dilimleme yöntemleri arasında sabit aşındırıcı, serbest aşındırıcı dilimleme, lazer kesim, katman transferi (soğuk ayırma) ve elektrik deşarjlı dilimleme yer alır. Bunlar arasında, sabit elmas aşındırıcılarla ileri geri hareket eden çok telli dilimleme, SiC tek kristallerini işlemek için en yaygın kullanılan yöntemdir. Ancak, külçe boyutları 8 inç ve üzerine ulaştığında, yüksek ekipman talepleri, maliyetler ve düşük verimlilik nedeniyle geleneksel tel kesme daha az pratik hale gelir. Düşük maliyetli, düşük kayıplı, yüksek verimli dilimleme teknolojilerine acil ihtiyaç vardır.
S: Lazer kesim yönteminin geleneksel çok telli kesim yöntemine göre avantajları nelerdir?
A: Geleneksel tel kesme,SiC külçebelirli bir yönde birkaç yüz mikron kalınlığında dilimlere ayrılır. Dilimler daha sonra testere izlerini ve yüzey altı hasarını gidermek için elmas bulamaçları kullanılarak öğütülür, ardından küresel düzlemsellik elde etmek için kimyasal mekanik parlatma (CMP) yapılır ve son olarak SiC gofretleri elde etmek için temizlenir.
Ancak, SiC'nin yüksek sertliği ve kırılganlığı nedeniyle, bu adımlar kolayca eğilmeye, çatlamaya, artan kırılma oranlarına, daha yüksek üretim maliyetlerine neden olabilir ve yüksek yüzey pürüzlülüğü ve kirlenmeye (toz, atık su, vb.) yol açabilir. Ek olarak, tel kesme yavaştır ve düşük bir verime sahiptir. Tahminler, geleneksel çok telli dilimlemenin yalnızca yaklaşık %50 malzeme kullanımı sağladığını ve parlatma ve taşlamadan sonra malzemenin %75'ine kadarının kaybolduğunu göstermektedir. İlk yabancı üretim verileri, 10.000 gofret üretmek için yaklaşık 273 günlük sürekli 24 saatlik üretim gerekebileceğini göstermiştir; bu çok zaman alıcıdır.
Yurt içinde, birçok SiC kristal büyüme şirketi fırın kapasitesini artırmaya odaklanmıştır. Ancak, sadece çıktıyı genişletmek yerine, özellikle kristal büyüme verimleri henüz optimum olmadığında, kayıpları nasıl azaltacağınızı düşünmek daha önemlidir.
Lazer dilimleme ekipmanı, malzeme kaybını önemli ölçüde azaltabilir ve verimi artırabilir. Örneğin, tek bir 20 mm'likSiC külçe:Tel kesme, 350 μm kalınlığında yaklaşık 30 gofret üretebilir.Lazer dilimleme, 50'den fazla gofret üretebilir.Gofret kalınlığı 200 μm'ye düşürülürse, aynı külçeden 80'den fazla gofret üretilebilir.Tel kesme, 6 inç ve daha küçük gofretler için yaygın olarak kullanılsa da, 8 inçlik bir SiC külçesini dilimlemek, geleneksel yöntemlerle 10-15 gün sürebilir, yüksek kaliteli ekipman gerektirir ve düşük verimlilikle yüksek maliyetlere neden olur. Bu koşullar altında, lazer dilimlemenin avantajları netleşir ve onu 8 inçlik gofretler için ana akım gelecek teknolojisi haline getirir.
Lazer kesim ile 8 inçlik yonga başına dilimleme süresi 20 dakikanın altına düşebiliyor ve yonga başına malzeme kaybı 60 μm'nin altında kalabiliyor.
Özetle, çok telli kesme işlemine kıyasla lazer dilimleme daha yüksek hız, daha iyi verim, daha düşük malzeme kaybı ve daha temiz bir işlem imkanı sunmaktadır.
S: SiC lazer dilimlemede karşılaşılan başlıca teknik zorluklar nelerdir?
C: Lazer dilimleme işlemi iki ana adımdan oluşur: Lazer modifikasyonu ve yonga ayırma.
Lazer modifikasyonunun özü ışın şekillendirme ve parametre optimizasyonudur. Lazer gücü, nokta çapı ve tarama hızı gibi parametrelerin hepsi malzeme ablasyonunun kalitesini ve sonraki gofret ayırmanın başarısını etkiler. Modifiye edilen bölgenin geometrisi yüzey pürüzlülüğünü ve ayırmanın zorluğunu belirler. Yüksek yüzey pürüzlülüğü daha sonraki taşlamayı zorlaştırır ve malzeme kaybını artırır.
Modifikasyondan sonra, yonga ayrımı genellikle soğuk kırılma veya mekanik stres gibi kesme kuvvetleriyle elde edilir. Bazı ev sistemleri, ayırma için titreşimleri indüklemek üzere ultrasonik dönüştürücüler kullanır, ancak bu, kırılmaya ve kenar kusurlarına neden olarak nihai verimi düşürebilir.
Bu iki adım doğası gereği zor olmasa da, farklı büyüme süreçleri, doping seviyeleri ve iç gerilim dağılımları nedeniyle kristal kalitesindeki tutarsızlıklar, dilimleme zorluğunu, verimi ve malzeme kaybını önemli ölçüde etkiler. Sadece sorunlu alanları belirlemek ve lazer tarama bölgelerini ayarlamak sonuçları önemli ölçüde iyileştirmeyebilir.
Yaygın bir şekilde benimsenmenin anahtarı, çeşitli üreticilerin geniş bir kristal kalitesi yelpazesine uyum sağlayabilen yenilikçi yöntemler ve ekipmanlar geliştirmek, süreç parametrelerini optimize etmek ve evrensel uygulanabilirliğe sahip lazer dilimleme sistemleri oluşturmaktır.
S: Lazer dilimleme teknolojisi SiC'nin yanı sıra diğer yarı iletken malzemelere de uygulanabilir mi?
A:Lazer kesim teknolojisi tarihsel olarak çok çeşitli malzemelere uygulanmıştır. Yarı iletkenlerde, başlangıçta yonga kesme için kullanılmış ve o zamandan beri büyük hacimli tek kristalleri dilimlemeye doğru genişlemiştir.
SiC'nin ötesinde, lazer dilimleme elmas, galyum nitrür (GaN) ve galyum oksit (Ga₂O₃) gibi diğer sert veya kırılgan malzemeler için de kullanılabilir. Bu malzemeler üzerinde yapılan ön çalışmalar, lazer dilimlemenin yarı iletken uygulamaları için uygulanabilirliğini ve avantajlarını göstermiştir.
S: Şu anda olgunlaşmış yerli lazer dilimleme ekipmanı ürünleri var mı? Araştırmanız hangi aşamada?
A:Büyük çaplı SiC lazer dilimleme ekipmanı, 8 inçlik SiC gofret üretiminin geleceği için yaygın olarak temel ekipman olarak kabul edilir. Şu anda, bu tür sistemleri yalnızca Japonya sağlayabilir ve pahalıdır ve ihracat kısıtlamalarına tabidir.
Lazer dilimleme/inceltme sistemlerine yönelik yerel talebin, SiC üretim planları ve mevcut tel testere kapasitesine dayanarak yaklaşık 1.000 birim olduğu tahmin ediliyor. Büyük yerel şirketler geliştirmeye büyük yatırımlar yaptı, ancak henüz olgun, ticari olarak temin edilebilen yerel bir ekipman endüstriyel dağıtıma ulaşmadı.
Araştırma grupları 2001'den beri tescilli lazer kaldırma teknolojisi geliştiriyor ve bunu artık büyük çaplı SiC lazer dilimleme ve inceltme için genişletti. Aşağıdakileri yapabilen bir prototip sistem ve dilimleme işlemleri geliştirdiler: 4–6 inç yarı yalıtkan SiC gofretleri kesme ve inceltme 6–8 inç iletken SiC külçeleri dilimleme Performans kıyaslamaları: 6–8 inç yarı yalıtkan SiC: dilimleme süresi 10–15 dakika/gofret; malzeme kaybı <30 μm 6–8 inç iletken SiC: dilimleme süresi 14–20 dakika/gofret; malzeme kaybı <60 μm
Tahmini gofret verimi %50'nin üzerinde arttı
Dilimleme sonrası, waferlar taşlama ve parlatma sonrasında geometri için ulusal standartları karşılar. Çalışmalar ayrıca lazer kaynaklı termal etkilerin waferlardaki stresi veya geometriyi önemli ölçüde etkilemediğini göstermektedir.
Aynı ekipman, elmas, GaN ve Ga₂O₃ tek kristallerinin dilimlenmesinin uygulanabilirliğini doğrulamak için de kullanılmıştır.
Gönderi zamanı: 23-Mayıs-2025