Il taglio a laser diventerà la tecnologia principale per il taglio del carburo di silicio da 8 pollici in futuro
D: Quali sono le principali tecnologie per la lavorazione del taglio del carburo di silicio?
R: La durezza del carburo di silicio è seconda solo a quella del diamante, ed è un materiale di alta durezza e fragile.Il processo di taglio dei cristalli cresciuti in fogli richiede molto tempo ed è soggetto a crepeCome primo processo nella lavorazione dei singoli cristalli di carburo di silicio, le prestazioni di taglio determinano i successivi livelli di macinazione, lucidatura, sottilizzazione e altri livelli di lavorazione.La lavorazione del taglio è suscettibile di causare crepe sulla superficie e sotto la superficie del wafer, aumentando il tasso di rottura e il costo di fabbricazione del wafer.controllare il danno da crepa superficiale del taglio dei wafer è di grande importanza per promuovere lo sviluppo della tecnologia di produzione dei dispositivi a carburo di silicioLe tecnologie di lavorazione attualmente riportate per il taglio del carburo di silicio comprendono principalmente il consolidamento, il taglio con abrasivo libero, il taglio laser, la separazione a freddo e il taglio con scarica elettrica,tra i quali il taglio a fili multipli abrasivi con diamanti consolidati è il metodo più comunemente utilizzato per la lavorazione di singoli cristalli di carburo di silicioQuando la dimensione del lingotto di cristallo raggiunge 8 pollici o più, i requisiti per le attrezzature di taglio del filo sono molto elevati, il costo è anche molto elevato e l'efficienza è troppo bassa.È urgente sviluppare nuove tecnologie di taglio a basso costo, a basse perdite e ad alta efficienza.
Il lingotto di cristallo SiC di ZMSH
D: Quali sono i vantaggi della tecnologia di taglio laser rispetto alla tradizionale tecnologia di taglio multifili?
R: Nel processo tradizionale di taglio del filo, i lingotti di carburo di silicio devono essere tagliati in una certa direzione in fogli sottili con uno spessore di diverse centinaia di micron.Questi fogli vengono poi macinati con liquido di macinazione di diamanti per rimuovere segni di utensili e danni da crepe superficiali e raggiungere lo spessore richiestoSuccessivamente, viene effettuata la lucidatura CMP per ottenere la planarizzazione globale e, infine, vengono pulite le wafer di carburo di silicio.A causa del fatto che il carburo di silicio è un materiale di alta durezza e fragile, è soggetta a deformazioni e crepe durante il taglio, la macinatura e la lucidatura, il che aumenta il tasso di rottura del wafer e il costo di produzione.la rugosità della superficie e dell'interfaccia è elevataInoltre, il ciclo di lavorazione del taglio multifili è lungo e la resa è bassa.Si calcola che il metodo tradizionale di taglio a fili multipli abbia un tasso di utilizzo complessivo del materiale solo del 50%Le prime statistiche di produzione provenienti dall'estero mostrano che con una produzione parallela continua di 24 ore, il tasso di perdita di taglio è pari al 75%.ci vogliono circa 273 giorni per produrre 10100.000 pezzi, che e' un tempo relativamente lungo.
Attualmente, la maggior parte delle imprese nazionali di crescita dei cristalli di carburo di silicio adottano l'approccio di "come aumentare la produzione" e aumentano significativamente il numero di forni di crescita dei cristalli.quando la tecnologia di crescita dei cristalli non è ancora pienamente matura e il rendimento è relativamente bassoIn questo contesto, la Commissione ritiene che il sistema di taglio laser possa ridurre notevolmente le perdite e aumentare l'efficienza della produzione.prendendo come esempio un singolo lingotto di SiC di 20 mm, 30 wafer da 350 mm possono essere prodotte con una sega a filo, mentre più di 50 wafer possono essere prodotte con la tecnologia di taglio laser.a causa delle migliori caratteristiche geometriche dei wafer prodotti con taglio laser, lo spessore di un singolo wafer può essere ridotto a 200um, aumentando ulteriormente il numero di wafer.La tradizionale tecnologia di taglio multi-filo è stata ampiamente applicata nel carburo di silicio di 6 pollici e sottoTuttavia, il taglio del carburo di silicio da 8 pollici, che ha elevati requisiti di attrezzature, costi elevati e bassa efficienza, richiede da 10 a 15 giorni.i vantaggi tecnici del taglio laser di grandi dimensioni diventano evidenti e diventerà la tecnologia di riferimento per il taglio da 8 pollici in futuroIl taglio laser di lingotti di carburo di silicio da 8 pollici può raggiungere un tempo di taglio di un singolo pezzo inferiore a 20 minuti per pezzo, mentre la perdita di taglio di un singolo pezzo è controllata entro 60um.
Il lingotto di cristallo SiC di ZMSH
Nel complesso, rispetto alla tecnologia di taglio multifili, la tecnologia di taglio laser ha vantaggi quali elevata efficienza e velocità, elevata velocità di taglio, bassa perdita di materiale e pulizia.
D: Quali sono le principali difficoltà della tecnologia di taglio laser del carburo di silicio?
R: Il processo principale della tecnologia di taglio laser del carburo di silicio consiste in due fasi: modificazione laser e separazione dei wafer.
Il nucleo della modifica del laser consiste nel modellare e ottimizzare il raggio laser.e la velocità di scansione influenzeranno tutti l'effetto della modifica dell'ablazione del carburo di silicio e la successiva separazione dei waferLe dimensioni geometriche della zona di modificazione determinano la rugosità della superficie e la conseguente difficoltà di separazione.L'elevata rugosità superficiale aumenterà la difficoltà di macinazione successiva e aumenterà la perdita di materiale.
Dopo la modificazione al laser, la separazione dei wafer si basa principalmente sulla forza di taglio per sbucciare i wafer tagliati dai lingotti, come la crepazione a freddo e la forza di trazione meccanica.La ricerca e lo sviluppo dei produttori nazionali utilizzano per lo più trasduttori ad ultrasuoni per separare per vibrazione, che può portare a problemi quali la frammentazione e la frantumazione, riducendo così la resa dei prodotti finiti.
Le due fasi di cui sopra non dovrebbero costituire difficoltà significative per la maggior parte delle unità di ricerca e sviluppo.a causa dei diversi processi e del doping dei lingotti di cristallo di vari produttori di crescita cristallinaLa qualità dei lingotti di cristallo varia notevolmente, oppure, se il doping interno e la tensione di un singolo lingotto di cristallo sono irregolari, aumenterà la difficoltà di taglio del lingotto di cristallo,aumentare le perdite e ridurre il rendimento dei prodotti finitiLa semplice identificazione attraverso vari metodi di rilevamento e la successiva esecuzione di una scansione laser a zone di taglio non possono avere un effetto significativo sul miglioramento dell'efficienza e della qualità delle fette.Come sviluppare metodi e tecnologie innovativi, ottimizzare i parametri del processo di taglio,e sviluppare attrezzature e tecnologie di taglio laser con processi universali per lingotti di cristallo di diverse qualità da diversi produttori è il nucleo di applicazione su larga scala.
D: Oltre al carburo di silicio, la tecnologia di taglio laser può essere applicata al taglio di altri materiali semiconduttori?
R: Le prime tecnologie di taglio laser sono state applicate in vari settori dei materiali.si è espansa fino a tagliare singoli cristalli di grandi dimensioniOltre al carburo di silicio, può anche essere utilizzato per tagliare materiali di alta durezza o fragili come materiali a cristallo singolo come diamanti, nitruro di gallio e ossido di gallio.Il team dell'Università di Nanchino ha fatto un sacco di lavoro preliminare sul taglio di questi singoli cristalli semiconduttori., verificando la fattibilità e i vantaggi della tecnologia di taglio laser per i singoli cristalli semiconduttori.
Wafer Diamond e Wafer GaN di ZMSH
D: Esistono attualmente prodotti di apparecchiature di taglio laser maturi nel nostro paese?
R: Le apparecchiature di taglio laser a carburo di silicio di grandi dimensioni sono considerate dall'industria come le attrezzature di base per il taglio di lingotti di carburo di silicio da 8 pollici in futuro.Le apparecchiature di taglio laser di lingotti di carburo di silicio di grandi dimensioni possono essere fornite solo dal GiapponeSecondo le ricerche, la domanda interna di attrezzature per taglio/assottigliamento a laser è stimata in circa 1.000 unità in base al numero di unità di taglio del filo e alla capacità prevista di carburo di silicioAttualmente, aziende nazionali come Han's Laser, Delong Laser e Jiangsu General hanno investito enormi somme di denaro nello sviluppo di prodotti correlati,ma non è stata ancora applicata alcuna attrezzatura commerciale domestica matura nelle linee di produzione.
Già nel 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 rightsL'anno scorso abbiamo applicato questa tecnologia al taglio e all'assottigliamento laser di carburo di silicio di grandi dimensioni.Abbiamo completato lo sviluppo di attrezzature prototipo e la ricerca e lo sviluppo del processo di taglio, ottenendo il taglio e l'assottigliamento di wafer di carburo di silicio semisolatrici da 4-6 pollici e la taglio di lingotti di carburo di silicio conduttivi da 6-8 pollici.Il tempo di taglio per il carburo di silicio semi-isolatore da 6-8 pollici è di 10-15 minuti per fettaIl tempo di taglio in singolo pezzo per lingotti di carburo di silicio conduttivi da 6-8 pollici è di 14-20 minuti per pezzo, con una perdita in singolo pezzo inferiore a 60 μm.Si stima che il tasso di produzione possa essere aumentato di oltre il 50%. Dopo il taglio e la macinatura e la lucidatura, i parametri geometrici delle wafer di carburo di silicio sono conformi agli standard nazionali.I risultati della ricerca mostrano inoltre che l'effetto termico durante il taglio laser non ha alcuna influenza significativa sulle tensioni e sui parametri geometrici del carburo di silicioUtilizzando questa attrezzatura, abbiamo anche condotto uno studio di verifica della fattibilità sulla tecnologia di taglio di singoli cristalli di diamante, nitruro di gallio e ossido di gallio.
In qualità di leader innovativo nella tecnologia di lavorazione dei wafer di carburo di silicio, ZMSH ha preso l'iniziativa nel padroneggiare la tecnologia di base del taglio laser di carburo di silicio da 8 pollici.Attraverso il suo sistema di modulazione laser ad alta precisione sviluppato in modo indipendente e la tecnologia intelligente di gestione termica, ha raggiunto con successo una svolta nel settore aumentando la velocità di taglio di oltre il 50% e riducendo le perdite di materiale entro 100 μm.La nostra soluzione di taglio laser utilizza laser ad impulsi ultravioletti ultra-corti in combinazione con un sistema ottico adattivo, in grado di controllare con precisione la profondità di taglio e la zona interessata dal calore, assicurando che la TTV della wafer sia controllata entro 5 μm e che la densità di lussazione sia inferiore a 103 cm−2,fornire un supporto tecnico affidabile per la produzione in serie su larga scala di substrati a carburo di silicio da 8 polliciAttualmente, questa tecnologia ha superato la verifica di livello automobilistico e viene applicata industrialmente nei settori della nuova energia e della comunicazione 5G.
Il seguente è il tipo di ZMSH SiC 4H-N & SEMI:
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