Q: Wat sinn déi wichtegst Technologien, déi beim SiC-Waferschneiden a -veraarbechtung benotzt ginn?
A:Siliziumkarbid (SiC) huet eng Häert, déi nëmmen no Diamanten déi zweethéich ass, a gëllt als e ganz haart a bréchegt Material. De Schneidprozess, bei deem d'Kristaller a dënn Wafere geschnidden ginn, ass zäitopwänneg an ufälleg fir Ofsplitterungen. Als éischte Schrëtt anSiCBei der Eenkristallveraarbechtung beaflosst d'Qualitéit vum Schneiden däitlech dat spéidert Schleifen, Poléieren an Ausdënnen. D'Schneiden verursaacht dacks Rëss an der Uewerfläch an ënner der Uewerfläch, wat d'Brochquote vun de Waferen an d'Produktiounskäschte erhéicht. Dofir ass d'Kontroll vun den Uewerflächenrëssschied beim Schneiden entscheedend fir d'Fabrikatioun vu SiC-Apparater virunzedreiwen.
Zu de aktuell publizéierte SiC-Schneidmethoden gehéieren ënner anerem Fix-Abrasiven, Fräi-Abrasiven, Laserschneiden, Schichttransfer (Kaltrennung) an elektresch Entladungsschneiden. Dorënner ass dat hin- a zréckgedriwwent Méidrotschneiden mat fixe Diamant-Schleifmëttel déi meescht verbreet Method fir d'Veraarbechtung vu SiC-Eenkristaller. Wéi och ëmmer, well d'Barrengréissten 8 Zoll a méi erreechen, gëtt traditionellt Drotsägen manner praktesch wéinst dem héijen Ufuerderungen un d'Ausrüstung, de Käschten an der gerénger Effizienz. Et gëtt en dréngende Besoin fir käschtegënschteg, verloschtarm an héicheffizient Schneidtechnologien.
Q: Wat sinn d'Virdeeler vum Laserschneiden am Verglach zum traditionellen Multi-Drot-Schneiden?
A: Traditionell Drotsäge schneit denSiC-Barrlaanscht eng spezifesch Richtung a Scheiwen, déi e puer honnert Mikrometer déck sinn. D'Scheiwen ginn dann mat Diamantschläim geschliffen, fir Sägespuren an Ënnergrondschued ze entfernen, gefollegt vu chemesch-mechaneschem Polieren (CMP) fir eng global Planariséierung z'erreechen, a schliisslech gereinegt, fir SiC-Wafers ze kréien.
Wéinst der héijer Häert a Bréchegkeet vu SiC kënnen dës Schrëtt awer liicht Verformung, Rëssbildung, erhéichte Brochquoten, méi héije Produktiounskäschte verursaachen a féieren zu enger héijer Uewerflächenrauheet a Kontaminatioun (Stëbs, Ofwaasser, asw.). Zousätzlech ass d'Drotsägen lues a bréngt e niddrege Rendement mat sech. Schätzunge weisen datt traditionellt Méidrotschneiden nëmmen eng Materialauslastung vu ronn 50% erreecht, a bis zu 75% vum Material geet no Polieren a Schleifen verluer. Fréi auslännesch Produktiounsdaten hunn ugedeit, datt et ongeféier 273 Deeg kontinuéierlech 24-Stonne Produktioun kéint daueren, fir 10.000 Waferen ze produzéieren - ganz zäitintensiv.
Am Inland konzentréiere sech vill SiC-Kristallwuesstumsfirmen op d'Erhéijung vun der Uewenkapazitéit. Amplaz nëmmen d'Produktioun ze erhéijen, ass et awer méi wichteg ze iwwerleeën, wéi Verloschter reduzéiert kënne ginn - besonnesch wann d'Kristallwuesstumserträg nach net optimal sinn.
Laserschneidausrüstung kann de Materialverloscht däitlech reduzéieren an den Ertrag verbesseren. Zum Beispill, mat engem eenzegen 20 mmSiC-BarrDrotsägen kann ongeféier 30 Wafer mat enger Déckt vun 350 μm produzéieren. Lasersägen kann méi wéi 50 Wafer produzéieren. Wann d'Waferdicke op 200 μm reduzéiert gëtt, kënne méi wéi 80 Wafer aus dem selwechte Barre produzéiert ginn. Wärend Drotsägen wäit verbreet fir Wafere vu 6 Zoll a méi kleng benotzt gëtt, kann d'Schneiden vun engem 8-Zoll SiC-Barre mat traditionelle Methoden 10-15 Deeg daueren, wouduerch High-End-Ausrüstung erfuerderlech ass a Käschten héich bei gerénger Effizienz mat sech bréngen. Ënner dëse Konditioune ginn d'Virdeeler vum Lasersägen kloer, wouduerch et déi zur Mainstream-Zukunftstechnologie fir 8-Zoll-Wafers gëtt.
Beim Laserschneiden kann d'Schnëttzäit pro 8-Zoll-Wafer ënner 20 Minutten sinn, mat engem Materialverloscht pro Wafer ënner 60 μm.
Zesummegefaasst, am Verglach zum Multidrotschneiden bitt Laserschneiden eng méi héich Geschwindegkeet, e bessere Rendement, manner Materialverloscht a méi propper Veraarbechtung.
Q: Wat sinn déi wichtegst technesch Erausfuerderunge beim SiC-Laserschneiden?
A: De Laserschneidprozess besteet aus zwéi Haaptschrëtt: Lasermodifikatioun a Wafertrennung.
De Kär vun der Lasermodifikatioun ass d'Stralformung an d'Parameteroptimiséierung. Parameter wéi Laserleistung, Punktduerchmiesser a Scangeschwindegkeet beaflossen all d'Qualitéit vun der Materialablatioun an den Erfolleg vun der spéiderer Wafertrennung. D'Geometrie vun der modifizéierter Zon bestëmmt d'Uewerflächenrauheet an d'Schwieregkeet vun der Trennung. Eng héich Uewerflächenrauheet komplizéiert dat spéidert Schleifen a vergréissert de Materialverloscht.
No der Modifikatioun gëtt d'Wafertrennung typescherweis duerch Schéierkräften, wéi zum Beispill kale Broch oder mechanesch Belaaschtung, erreecht. E puer Haushaltssystemer benotzen Ultraschallwandler fir Vibratiounen fir d'Trennung ze induzéieren, awer dëst kann zu Ofsplitterungen a Kantdefekter féieren, wat den endgültege Rendement reduzéiert.
Obwuel dës zwee Schrëtt net inherent schwéier sinn, beaflossen Onstëmmegkeeten an der Kristallqualitéit - wéinst ënnerschiddleche Wuesstumsprozesser, Dotierungsniveauen an interner Spannungsverdeelung - d'Schwéieregkeet vum Schneiden, den Ausbezuelen an de Materialverloscht wesentlech. Nëmmen d'Identifikatioun vu Problemberäicher an d'Upassung vu Laserscanzonen kann d'Resultater net wesentlech verbesseren.
De Schlëssel zu enger breeder Verbreedung läit an der Entwécklung vun innovativen Methoden an Ausrüstung, déi sech un eng breet Palette vu Kristallqualitéite vu verschiddene Produzenten upasse kënnen, d'Prozessparameter z'optimiséieren an de Bau vu Laser-Scheisystemer mat universeller Anwendbarkeet.
Q: Kann d'Laser-Slicing-Technologie op aner Hallefleitermaterialien ausser SiC ugewannt ginn?
A: Laserschneidtechnologie gouf fréier op eng breet Palette vu Materialien ugewannt. Bei Hallefleeder gouf se ufanks fir d'Waferschneiden benotzt an huet sech zënterhier op d'Schneiden vu grousse Massekristaller erweidert.
Nieft SiC kann Laser-Slicing och fir aner haart oder brécheg Materialien, wéi Diamant, Galliumnitrid (GaN) a Galliumoxid (Ga₂O₃), benotzt ginn. Virleefeg Studien iwwer dës Materialien hunn d'Machbarkeet an d'Virdeeler vum Laser-Slicing fir Hallefleederapplikatiounen bewisen.
Q: Gëtt et de Moment ausgereift Laser-Schneidmaschinnen fir den Inland? A wéi engem Stadium ass Är Fuerschung?
A: Groussduerchmiesser SiC-Laserschneidgeräter ginn allgemeng als Kärausrüstung fir d'Zukunft vun der 8-Zoll SiC-Waferproduktioun ugesinn. Aktuell kann nëmme Japan sou Systemer ubidden, an si si deier an ënnerleien Exportrestriktiounen.
D'Nofro am Inland fir Laser-Schneid-/Ausdënnungssystemer gëtt op ongeféier 1.000 Eenheeten geschat, baséiert op SiC-Produktiounspläng an der existéierender Drotseekapazitéit. Grouss inlännesch Firmen hunn staark an d'Entwécklung investéiert, awer nach keng ausgereift, kommerziell verfügbar Ausrüstung fir den Inland huet den industrielle Gebrauch erreecht.
Fuerschungsgruppen entwéckelen zënter 2001 eng proprietär Laser-Lift-off-Technologie a kënnen dës elo op SiC-Laserschneiden an -Verdënnen mat groussen Duerchmiesser ausbauen. Si hunn e Prototypsystem a Schnëttprozesser entwéckelt, déi fäeg sinn: 4–6 Zoll halbisoléierend SiC-Wafers ze schneiden an ze verdënnen 6–8 Zoll leetfäeg SiC-Barren ze schneiden Leeschtungsbenchmarks: 6–8 Zoll halbisoléierend SiC: Schnëttzäit 10–15 Minutten/Wafer; Materialverloscht <30 μm 6–8 Zoll leetfäeg SiC: Schnëttzäit 14–20 Minutten/Wafer; Materialverloscht <60 μm
Geschätzte Wafer-Ausbezuelung ass ëm iwwer 50% eropgaang
Nom Schneiden entspriechen d'Waferen den nationale Standarden fir d'Geometrie no Schleifen a Polieren. Studien weisen och, datt laserinduzéiert thermesch Effekter keen signifikanten Afloss op d'Spannung oder d'Geometrie an de Waferen hunn.
Déiselwecht Ausrüstung gouf och benotzt fir d'Machbarkeet vum Schneiden vun Diamant-, GaN- a Ga₂O₃-Eenkristaller ze iwwerpréiwen.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 23. Mee 2025