第3世代半導体炭化ケイ素の登場、新たなウェーハ切断プロセスに適用可能か?

情報技術の急速な発展と高効率電子デバイスへの需要の高まりに伴い、バンドギャップ幅、誘電率、熱伝導率、最大動作速度などの利点を備えた炭化ケイ素（SiC）に代表される第3世代半導体材料が徐々に登場しています。温度。 しかし、典型的な硬脆性材料である炭化ケイ素は、その硬度が従来のシリコン材料に比べてはるかに高く、モース硬度が9.2と世界で最も硬いダイヤモンドに次いで2番目に高く、ウェーハの製造プロセスにはいくつかの課題があります。

現在、炭化ケイ素ウェーハの製造プロセスは、切断 - 研削 - 研磨 - 洗浄に分かれており、各処理段階では、表面の損傷と粗さについて一定の要件があり、切断は炭化ケイ素枚葉ウェーハの主な加工プロセスであり、その加工品質はその後の研削、研磨加工レベルに大きく影響し、ひいてはチップの性能に影響を与えます。 現在の工業生産では、炭化ケイ素ウエハーの一般的なマルチワイヤー切断法は、技術の継続的な進歩に伴い、水誘導レーザー切断、不可視切断およびその他の新しい切断技術も優位性を明らかにしています。

多線切断技術

マルチワイヤ切断技術は、以前の鋸刃切断方法と比較して、一度に 1 枚のウエハしか切断できないという欠点を克服するために、現在主流のウエハ切断技術です。 現在、切断材料に応じて、主に遊離砥粒ワイヤーソー切断（モルタルワイヤー切断）とダイヤモンドワイヤーソー切断の2つの方法があります。

01 自由砥粒ラインソー切断

自由砥粒ラインソー切断加工は、切断ライン内での砥粒とワークピースの相互作用の複雑なプロセスです。切断機構は、ラインソーの素早い動きを利用して、切削液中の砥粒粒子をソージョイントに送り込みます。切断ラインの圧力と速度により、遊離砥粒がソージョイント内で転がり続け、材料を切断します。 この技術を用いて炭化ケイ素インゴットを切断する場合、刃先材の役割を果たす砥粒が切断効果に大きな影響を与えます。 炭化ケイ素は硬度が非常に高いため、より効率的な切削目的を達成するために、切削液は砥粒としてダイヤモンド微粉末を使用する必要があり、モルタルは砥粒の担体として安定した分散を果たし、砥粒を駆動します。その中に浮遊する研磨粒子の動き。 したがって、粘度と流動性には一定の要件があります。

02統合ダイヤモンドワイヤーソー切断

連結ダイヤモンドワイヤーソー切断は、遊離砥粒ワイヤーソー切断の「三体加工」に比べ、「二体加工」に属し、遊離砥粒ワイヤーソー切断の数倍の加工効率を誇ります。スリットが狭く、環境汚染が少ないという利点があります。 しかし、この方法を使ってSiCなどの硬脆性材料を切断する場合、ウェーハ表面に深い損傷層ができたり、ワイヤーソーの摩耗が早くなるなどの欠点がまだあります。 ワイヤーソーの切断工程においてダイヤモンドラインが著しく摩耗すると、ワイヤーソーの寿命やウェーハの反りに大きな影響を与えます。 したがって、ダイヤモンド研磨ワイヤーソー技術は、極薄大型SiC枚葉ウェーハの製造には適していません。

新しいレーザーウェーハ切断技術

近年、レーザー切断技術の継続的な発展に伴い、この非接触切断技術は、サファイアやシリコンウェーハへのレーザー不可視切断技術の適用に成功するなど、半導体材料の製造および加工においてもますます使用されています。は、炭化ケイ素 (SiC) ウェーハ切断技術の新しいソリューションを提供します。 そして、さまざまなレーザー切断炭化ケイ素 (SiC) ウェーハ加工方法を導き出しました。

01 ステルスレーザー切断技術

従来のレーザー切断は、非常に短時間にレーザーエネルギーが材料の表面に集中するため、完全な切断加工方法の固体昇華、蒸発はレーザーアブレーション加工技術に属します。 レーザーステルス切断の原理は、材料の表面を通して特定の波長のパルスレーザーを使用して材料の内部に焦点を合わせ、焦点領域で高いエネルギー密度を生成し、多光子吸収を形成して、必要な深さの切断を行うことです。改質層を形成する材料。 改質層では材料の分子結合が切れるため、条材の改質層に垂直に圧力を加えると、インゴットは亀裂の軌跡に沿ってシート状に分割されます。

02 水誘導レーザー切断技術

レーザーマイクロジェット技術としても知られる水誘導レーザー切断技術。その原理は、レーザーが圧力変調された水の空洞を通過するときに、レーザービームが非常に小さなノズルと非常に細かい高圧水柱に焦点を合わせるというものです。ノズルから噴射されます。 水と空気の界面での全反射現象により、レーザーは微細なウォータージェット内に閉じ込められ、ウォータージェットを通して伝導され集束されます。 次に、レーザーは高圧ウォーター ジェットによって誘導され、加工された材料の表面を切断します。

大型単結晶SiC基板は今後の主流の開発トレンドであり、現在国内の主流SiC企業は基本的に6インチの総合成長を達成し、8インチの方向に急速に発展している。 現在、炭化ケイ素インゴットをスライスするために最も広く使用されている方法は、圧密ダイヤモンドマルチワイヤー切断です。 大型のウェーハを切断する場合、統合されたダイヤモンドワイヤは摩耗しやすく、ウェーハの切断品質に一定の影響を与えます。 近年、レーザー不可視切断や水ガイドレーザー切断などのさまざまな新しいレーザー加工技術が、高い切断品質、低い切断ダメージ、高い切断品質という利点を備えた大型炭化ケイ素ウェーハの切断技術に信頼性の高いソリューションを提供しています。効率。

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