Cacbua silic bán dẫn thế hệ thứ ba đang nổi lên, có thể áp dụng cho quy trình cắt wafer mới?

Với sự phát triển nhanh chóng của công nghệ thông tin và nhu cầu ngày càng tăng đối với các thiết bị điện tử hiệu suất cao, vật liệu bán dẫn thế hệ thứ ba được đại diện bởi cacbua silic (SiC) đang dần nổi lên với những ưu điểm về độ rộng vùng cấm, hằng số điện môi, độ dẫn nhiệt và hoạt động tối đa. nhiệt độ. Tuy nhiên, cacbua silic là một vật liệu cứng và giòn điển hình, độ cứng của nó cao hơn nhiều so với vật liệu silicon truyền thống, độ cứng Mohs cao tới 9,2, chỉ đứng sau kim cương cứng nhất thế giới, khiến quá trình sản xuất wafer của nó gặp phải những thách thức nhất định.

Hiện nay, quy trình sản xuất tấm wafer cacbua silic được chia thành: cắt - mài - đánh bóng - làm sạch, trong mỗi giai đoạn xử lý, có những yêu cầu nhất định về độ hư hỏng và độ nhám bề mặt, việc cắt là quy trình chính để xử lý tấm wafer cacbua silic, chất lượng xử lý của nó sẽ ảnh hưởng lớn đến mức độ xử lý mài, đánh bóng tiếp theo và sau đó ảnh hưởng đến hiệu suất của chip. Trong sản xuất công nghiệp hiện nay, phương pháp cắt đa dây chung của wafer silicon cacbua, với sự tiến bộ không ngừng của công nghệ, cắt laser dẫn hướng bằng nước, cắt vô hình và công nghệ cắt mới khác cũng đã bộc lộ lợi thế.

Công nghệ cắt nhiều dòng

Công nghệ cắt nhiều dây là công nghệ cắt wafer chủ đạo hiện nay, so với cách cắt bằng lưỡi cưa trước đây, khắc phục nhược điểm chỉ cắt một wafer một lần. Hiện nay, theo vật liệu cắt, chủ yếu có hai cách cắt dây mài mòn tự do (cắt dây vữa) và cắt cưa dây kim cương.

01 Máy cưa dây mài mòn miễn phí

Gia công cắt bằng cưa dây mài mòn tự do là một quá trình phức tạp về sự tương tác giữa mài mòn và phôi trong dây chuyền cắt, cơ chế cắt là sử dụng chuyển động nhanh của cưa dây để đưa các hạt mài mòn trong chất lỏng cắt vào khớp cưa, được dẫn động bởi Áp suất và tốc độ của đường cắt, các hạt mài mòn tự do tiếp tục lăn trong khớp cưa để đạt được khả năng cắt vật liệu. Khi công nghệ được sử dụng để cắt phôi silicon cacbua, các hạt mài mòn đóng vai trò là vật liệu cắt cạnh có tác động lớn đến hiệu quả cắt. Do độ cứng cực cao của cacbua silic, chất lỏng cắt cần sử dụng vi bột kim cương làm hạt mài mòn để đạt được mục đích cắt hiệu quả hơn và vữa, với tư cách là chất mang các hạt mài mòn, đóng vai trò phân tán ổn định và thúc đẩy quá trình cắt. chuyển động của các hạt mài mòn lơ lửng trong đó. Do đó, có những yêu cầu nhất định về độ nhớt và tính lưu loát của nó.

02Cắt dây kim cương hợp nhất

So với "xử lý ba thân" của cắt dây mài mòn tự do, cắt cưa dây kim cương hợp nhất thuộc về "xử lý hai thân" và hiệu quả xử lý của nó gấp nhiều lần so với cắt cưa dây mài mòn tự do, và nó có những lợi thế của khe hẹp và ô nhiễm môi trường nhỏ. Tuy nhiên, khi sử dụng phương pháp này để cắt các vật liệu giòn cứng như SiC vẫn còn tồn tại những nhược điểm như lớp hư hỏng sâu trên bề mặt wafer và lưỡi cưa dây bị mòn nhanh. Khi đường kim cương bị mòn nghiêm trọng trong quá trình cắt của máy cưa dây sẽ ảnh hưởng lớn đến tuổi thọ của máy cưa dây và độ cong vênh của tấm bán dẫn. Do đó, công nghệ cưa dây mài mòn kim cương hợp nhất không phù hợp để sản xuất tấm wafer đơn SiC siêu mỏng kích thước lớn.

Công nghệ cắt wafer laser mới

Trong những năm gần đây, với sự phát triển không ngừng của công nghệ cắt laser, công nghệ cắt không tiếp xúc này cũng ngày càng được ứng dụng rộng rãi trong sản xuất, gia công vật liệu bán dẫn, điển hình như việc ứng dụng thành công công nghệ cắt laser vô hình cho các tấm wafer sapphire và silicon. cung cấp giải pháp mới cho công nghệ cắt tấm wafer silicon cacbua (SiC). Và tạo ra nhiều phương pháp xử lý wafer silicon cacbua (SiC) cắt laser.

01 Công nghệ cắt laser tàng hình

Cắt laser truyền thống là năng lượng laser tập trung trong một khoảng thời gian rất ngắn trên bề mặt vật liệu, do đó quá trình thăng hoa rắn, bay hơi của phương pháp xử lý cắt hoàn toàn thuộc về công nghệ xử lý cắt bỏ bằng laser. Nguyên lý của việc cắt tàng hình bằng laser là sử dụng tia laser xung có bước sóng cụ thể xuyên qua bề mặt vật liệu để tập trung vào bên trong vật liệu, tạo ra mật độ năng lượng cao trong vùng lấy nét, tạo thành sự hấp thụ đa photon, sao cho độ sâu cần thiết của vật liệu vật liệu để tạo thành một lớp sửa đổi. Ở lớp biến tính, do liên kết phân tử của vật liệu bị phá vỡ nên khi áp lực tác dụng vuông góc với lớp biến tính của dải, phôi được chia thành các tấm dọc theo vết nứt.

02 Công nghệ cắt laser dẫn hướng bằng nước

Công nghệ cắt laser dẫn hướng bằng nước hay còn gọi là công nghệ laser microjet nguyên lý của nó là khi tia laser đi qua khoang nước được điều chế bằng áp suất, chùm tia laser được tập trung vào một vòi phun rất nhỏ và cột nước áp suất cao rất mịn. được đẩy ra khỏi vòi phun. Do hiện tượng phản xạ toàn phần tại mặt phân cách giữa nước và không khí, tia laser sẽ bị giam giữ trong một tia nước mịn và được dẫn truyền và hội tụ qua tia nước. Sau đó, tia laser được dẫn hướng bởi tia nước áp suất cao để cắt trên bề mặt vật liệu đã qua xử lý.

Chất nền SiC đơn tinh thể kích thước lớn là xu hướng phát triển chủ đạo trong tương lai, các doanh nghiệp SiC chính thống trong nước hiện nay về cơ bản đã đạt được mức tăng trưởng toàn diện 6 inch, đang phát triển nhanh chóng theo hướng 8 inch. Hiện nay, phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất để cắt phôi cacbua silic là cắt nhiều dây kim cương hợp nhất. Khi cắt các tấm wafer kích thước lớn, dây kim cương hợp nhất dễ bị mòn, điều này ảnh hưởng nhất định đến chất lượng cắt của tấm wafer. Trong những năm gần đây, một loạt các công nghệ xử lý laser mới như cắt laser vô hình và cắt laser dẫn hướng bằng nước đã cung cấp các giải pháp đáng tin cậy cho công nghệ cắt tấm wafer silicon cacbua kích thước lớn với ưu điểm là chất lượng cắt cao, độ hư hỏng khi cắt thấp và hiệu suất cao. hiệu quả.

Fountyl Technologies PTE Ltd, đang tập trung vào ngành sản xuất chất bán dẫn, các sản phẩm chính bao gồm: Mâm cặp chốt, mâm cặp gốm xốp, bộ tác động cuối bằng gốm, dầm vuông gốm, trục chính bằng gốm, vui lòng liên hệ và đàm phán!