La découpe laser deviendra la technologie dominante pour couper le carbure de silicium de 8 pouces dans le futur
Q: Quelles sont les principales technologies pour le traitement de la découpe du carbure de silicium?
R: La dureté du carbure de silicium n'est que la seconde après celle du diamant, et il s'agit d'un matériau très dur et fragile.Le processus de découpe des cristaux en feuilles prend beaucoup de temps et est sujet aux fissuresEn tant que premier procédé de transformation des monocristaux de carbure de silicium, le rendement de la découpe détermine les niveaux de broyage, de polissage, d'amincissement et autres de transformation suivants.Le traitement par découpe est sujet à provoquer des fissures à la surface et sous la surface de la gaufre, augmentant le taux de rupture et le coût de fabrication de la gaufre.contrôler les dommages causés par les fissures de surface lors de la découpe de la gaufre est d'une grande importance pour promouvoir le développement de la technologie de fabrication de dispositifs au carbure de siliciumLes technologies de traitement des tranches de carbure de silicium présentées actuellement comprennent principalement la consolidation, la tranche à l'abrasif libre, la découpe laser, la séparation à froid et la tranche à décharge électrique.dont la découpe à plusieurs fils abrasifs à diamants consolidés à commutation est la méthode la plus couramment utilisée pour le traitement des cristaux simples de carbure de siliciumLorsque la taille du lingot de cristal atteint 8 pouces ou plus, les exigences en matière d'équipement de coupe de fil sont très élevées, le coût est également très élevé et l'efficacité est trop faible.Il est urgent de développer de nouvelles technologies de coupe à faible coût, faible perte et haut rendement.
Le lingot de cristal SiC de ZMSH
Q: Quels sont les avantages de la technologie de découpe laser par rapport à la technologie traditionnelle de découpe multi-fil?
R: Dans le procédé traditionnel de découpe du fil, les lingots de carbure de silicium doivent être coupés dans une certaine direction en feuilles minces d'une épaisseur de plusieurs centaines de microns.Ces feuilles sont ensuite broyées avec le liquide de meulage de diamant pour éliminer les marques d'outil et les dommages de fissure sous-surface de surface et atteindre l'épaisseur requiseAprès cela, le polissage CMP est effectué pour obtenir une planarisation globale, et enfin, les plaquettes de carbure de silicium sont nettoyées.En raison du fait que le carbure de silicium est un matériau de haute dureté et fragile, il est susceptible de se déformer et de se fissurer lors de la découpe, du broyage et du polissage, ce qui augmente le taux de rupture de la gaufre et le coût de fabrication.la rugosité de surface et d'interface est élevéeEn outre, le cycle de traitement de coupe multifil est long et le rendement est faible.On estime que la méthode traditionnelle de coupe multi-fil a un taux d'utilisation globale du matériau de seulement 50%Les premières statistiques de production provenant de l'étranger montrent qu'avec une production parallèle continue de 24 heures, le taux de perte de coupe est de 75%.Il faut environ 273 jours pour produire 101000 pièces, ce qui est relativement long.
À l'heure actuelle, la plupart des entreprises nationales de croissance des cristaux de carbure de silicium adoptent l'approche de "comment augmenter la production" et augmentent considérablement le nombre de fours de croissance des cristaux.lorsque la technologie de croissance des cristaux n'est pas encore complètement mûre et que le rendement est relativement faibleL'adoption d'équipements de découpe laser peut réduire considérablement les pertes et augmenter l'efficacité de la production.en prenant comme exemple un seul lingot de SiC de 20 mmDans le même temps, 30 plaquettes de 350 mm peuvent être produites à l'aide d'une scie à fil, tandis que plus de 50 plaquettes peuvent être produites à l'aide de la technologie de découpe laser.en raison des meilleures caractéristiques géométriques des gaufres produites par découpe laserEn effet, l'épaisseur d'une seule gaufre peut être réduite à 200 mm, ce qui augmente encore le nombre de gaufres.La technologie traditionnelle de coupe multi-fil a été largement appliquée dans le carbure de silicium de 6 pouces et en dessousCependant, il faut 10 à 15 jours pour couper le carbure de silicium de 8 pouces, qui a des exigences élevées pour l'équipement, un coût élevé et une faible efficacité.Les avantages techniques de la découpe laser de grande taille deviennent évidents et il deviendra la technologie dominante pour la découpe de 8 pouces dans le futurLa découpe au laser de lingots de carbure de silicium de 8 pouces permet de réaliser un temps de découpe d'une seule pièce de moins de 20 minutes par pièce, tandis que la perte de coupe d'une seule pièce est contrôlée à 60 mm.
Le lingot de cristal SiC de ZMSH
Dans l'ensemble, la technologie de découpe laser présente des avantages tels qu'une efficacité et une vitesse élevées, un taux de découpe élevé, une faible perte de matériau et une propreté.
Q: Quelles sont les principales difficultés rencontrées par la technologie de découpe laser au carbure de silicium?
R: Le procédé principal de la technologie de découpe au laser du carbure de silicium consiste en deux étapes: la modification au laser et la séparation des plaquettes.
Le noyau de la modification laser est de façonner et d'optimiser le faisceau laser.et la vitesse de numérisation affecteront tous l'effet de la modification de l'ablation du carbure de silicium et la séparation ultérieure de la gaufreLes dimensions géométriques de la zone de modification déterminent la rugosité de la surface et la difficulté de séparation qui en résulte.Une rugosité de surface élevée augmentera la difficulté du broyage ultérieur et augmentera la perte de matière.
Après la modification au laser, la séparation des plaquettes repose principalement sur la force de cisaillement pour décoller les plaquettes coupées des lingots, comme le fissurage à froid et la force de traction mécanique.La recherche et le développement des fabricants nationaux utilisent principalement des capteurs à ultrasons pour séparer par vibration, ce qui peut entraîner des problèmes tels que la fragmentation et le déchiquetage, réduisant ainsi le rendement des produits finis.
Les deux étapes ci-dessus ne devraient pas poser de difficultés importantes pour la plupart des unités de recherche et développement.en raison des différents procédés et du dopage des lingots cristallins de différents fabricants de croissance cristallineLa qualité des lingots de cristal varie considérablement ou, si le dopage interne et la contrainte d'un lingot de cristal unique sont inégaux, cela augmentera la difficulté de découpe du lingot de cristal,augmenter les pertes et réduire le rendement des produits finisLa simple identification par diverses méthodes de détection, puis la découpe par balayage laser en zone, n'ont peutêtre pas d'effet significatif sur l'amélioration de l'efficacité et de la qualité des tranches.Comment développer des méthodes et des technologies innovantes, optimiser les paramètres du processus de découpe,et développer des équipements et des technologies de découpe laser avec des procédés universels pour les lingots cristallins de différentes qualités de différents fabricants est le cœur de l'application à grande échelle.
Q: Outre le carbure de silicium, la technologie de découpe laser peut-elle être appliquée à la découpe d'autres matériaux semi-conducteurs?
R: La première technologie de découpe laser a été appliquée dans divers domaines des matériaux.Il s'est étendu à la découpe de grandes cristaux simples.En plus du carbure de silicium, il peut également être utilisé pour couper des matériaux de haute dureté ou fragiles tels que des matériaux monocristallins tels que le diamant, le nitrure de gallium et l'oxyde de gallium.L'équipe de l'université de Nanjing a fait beaucoup de travail préliminaire sur la découpe de ces plusieurs semi-conducteurs monocristallins, pour vérifier la faisabilité et les avantages de la technologie de découpe laser pour les monocristaux semi-conducteurs.
La gaufre Diamond et la gaufre GaN de ZMSH
Q: Y a-t-il actuellement des produits d'équipement de découpe laser matures dans notre pays?
R: Les équipements de découpe laser de carbure de silicium de grande taille sont considérés par l'industrie comme le principal équipement pour découper les lingots de carbure de silicium de 8 pouces à l'avenir.Les équipements de découpe laser de lingots de carbure de silicium de grande taille ne peuvent être fournis que par le Japon.Il est coûteux et soumis à un embargo contre la Chine. Selon les recherches, la demande intérieure d'équipements de découpe/dilution au laser est estimée à environ 1,000 unités en fonction du nombre d'unités de coupe de fil et de la capacité prévue de carbure de siliciumÀ l'heure actuelle, des sociétés nationales comme Han's Laser, Delong Laser et Jiangsu General ont investi d'énormes sommes d'argent dans le développement de produits connexes.mais aucun équipement commercial domestique mature n'a encore été appliqué dans les lignes de production.
Dès 2001, the team led by Academician Zhang Rong and Professor Xiu Xiangqian from Nanjing University developed a laser exfoliation technology for gallium nitride substrates with independent intellectual property rightsAu cours de l'année écoulée, nous avons appliqué cette technologie à la découpe et au raffinage au laser de carbure de silicium de grande taille.Nous avons terminé le développement de prototypes d'équipements et de découpe de processus de recherche et développement, réalisant la découpe et l'amincissement de plaquettes de carbure de silicium semi-isolateur de 4-6 pouces et la découpe de lingots de carbure de silicium conducteurs de 6-8 pouces.Le temps de coupe pour le carbure de silicium semi-isolateur de 6-8 pouces est de 10-15 minutes par trancheLe temps de coupe en une seule pièce pour les lingots de carbure de silicium conducteurs de 6 à 8 pouces est de 14 à 20 minutes par pièce, avec une perte en une seule pièce inférieure à 60 μm.On estime que le taux de production peut être augmenté de plus de 50%Après coupage, broyage et polissage, les paramètres géométriques des plaquettes de carbure de silicium sont conformes aux normes nationales.Les résultats de la recherche montrent également que l'effet thermique lors de la découpe au laser n'a aucune influence significative sur les contraintes et les paramètres géométriques du carbure de siliciumEn utilisant cet équipement, nous avons également mené une étude de vérification de faisabilité sur la technologie de découpe de cristaux simples de diamant, de nitrure de gallium et d'oxyde de gallium.
En tant que leader innovant dans la technologie de traitement des plaquettes de carbure de silicium, ZMSH a pris l'initiative de maîtriser la technologie de base de la découpe laser de carbure de silicium de 8 pouces.Grâce à son système de modulation laser de haute précision développé indépendamment et à sa technologie de gestion thermique intelligente, il a réussi une percée dans l'industrie en augmentant la vitesse de coupe de plus de 50% et en réduisant la perte de matériau à moins de 100 μm.Notre solution de découpe laser utilise des lasers à impulsions ultra-coureuses ultraviolettes en combinaison avec un système optique adaptatif, qui peut contrôler avec précision la profondeur de coupe et la zone affectée par la chaleur, ce qui garantit que le TTV de la plaque est contrôlé à moins de 5 μm et que la densité de dislocation est inférieure à 103 cm−2,fournir un soutien technique fiable pour la production en série à grande échelle de substrats en carbure de silicium de 8 poucesÀ l'heure actuelle, cette technologie a passé la vérification automobile et est appliquée industriellement dans les domaines de la nouvelle énergie et de la communication 5G.
Le type de ZMSH SiC 4H-N & SEMI est le suivant:
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