Tehnologija stroja za lasersko rezanje od silicij karbida

Posljednjih godina korištenjeStroj za lasersko rezanjetehnologija je postala sve popularnija u proizvodnji i obradi poluvodičkih materijala. Princip ove metode je korištenje fokusirane laserske zrake za modificiranje podloge s površine ili unutar materijala, čime se ona odvaja. Budući da se radi o beskontaktnom procesu, izbjegavaju se učinci trošenja alata i mehaničkog naprezanja. Kao rezultat toga, uvelike poboljšava hrapavost i točnost površine ploče i također eliminira potrebu za naknadnim procesima poliranja, smanjujući gubitak materijala, smanjujući troškove i smanjujući zagađenje okoliša uzrokovano tradicionalnim procesima brušenja i poliranja. Tehnologija laserskog rezanja dugo se koristi za rezanje silicijevih ingota, ali njena primjena u području silicij karbida još nije zrela. Trenutno postoje uglavnom sljedeće tehnologije.

1. Vodeno lasersko rezanje
Laserska tehnologija vođena vodom (Laser MicroJet, LMJ), također poznata kao laserska mikrojet tehnologija, njen princip je fokusiranje laserske zrake na mlaznicu kada laser prolazi kroz vodenu šupljinu moduliranu tlakom; vodeni stupac niskog tlaka izbacuje se iz mlaznice. Zbog indeksa loma, optički valovod se može oblikovati na granici između vode i zraka, omogućujući laseru da se širi duž smjera protoka vode, vodeći tako površinu obrađeni materijal za rezanje kroz mlaz vode pod visokim pritiskom. Glavna prednost lasera vođenog vodom je kvaliteta rezanja. Protok vode ne samo da može ohladiti područje rezanja, smanjiti toplinsku deformaciju i toplinsko oštećenje materijala, već i odnijeti ostatke od obrade. U usporedbi s rezanjem žičanom pilom, njegova brzina je znatno brža. Međutim, budući da voda apsorbira lasersko svjetlo različitih valnih duljina u različitim stupnjevima, laserska je valna duljina ograničena, uglavnom na 1064 nm, 532 nm i 355 nm.

Godine 1993. švicarski znanstvenik Beruold Richerzhagen prvi je predložio ovu tehnologiju. Tvrtka koju je osnovao, Synova, specijalizirana je za istraživanje i razvoj te industrijalizaciju vodeno vođenih lasera. Ima vodeću poziciju u međunarodnoj tehnologiji. Domaća tehnologija je relativno zaostala. Inno Laser i Shengguang Silicon Research Druge tvrtke aktivno istražuju i razvijaju se.

2. Nevidljivo rezanje

Stealth Dicing (SD) fokusira lasersko svjetlo na unutarnju stranu pločice kroz površinu silicijevog karbida kako bi se formirao modificirani sloj na potrebnoj dubini, čime se ljušti pločica. Budući da na površini pločice nema rezova, može se postići visoka točnost obrade. SD proces s nanosekundnim pulsnim laserima već se koristi u industriji za odvajanje silicijskih pločica. Međutim, tijekom laserski inducirane SD obrade silicij karbida od nanosekundnog pulsa doći će do toplinskih učinaka jer je trajanje impulsa mnogo dulje od vremena sprezanja između elektrona i fonona u silicij karbidu (pikosekundni red). Veliki unos topline u pločicu ne samo da čini odvajanje sklonim otklonu od željenog smjera, već također stvara velika zaostala naprezanja koja mogu dovesti do lomova i lošeg cijepanja. Stoga se pri obradi silicijevog karbida općenito koristi SD postupak lasera s ultrakratkim pulsom, a toplinski učinak znatno se smanjuje.

Japanska tvrtka DISCO razvila je tehnologiju laserskog rezanja nazvanu key amorphous-black repetitive absorpcija (KABRA). Uzimajući kao primjer obradu ingota silicij-karbida promjera 6 inča i debljine 20 mm, produktivnost karbonizirane silikonske pločice povećala se četiri puta. KABRA proces u biti fokusira laser unutar materijala od silicij karbida. Kroz "amorfnu crnu ponovljenu apsorpciju", silicijev karbid se razgrađuje na amorfni silicij i amorfni ugljik i formira sloj koji služi kao baza za odvajanje pločica, odnosno crnilo. Amorfni sloj apsorbira više svjetla, omogućujući pločicama da se lako se odvajaju.

Tehnologija Cold Split wafer koju je razvila tvrtka Siltectra, koju je kupio Infineon, ne samo da može podijeliti različite vrste ingota u wafere, već i smanjiti gubitak svake pločice na samo 80 μm, smanjujući gubitak materijala za 90%. Ukupni konačni trošak proizvodnje uređaja smanjen je do 30%. Tehnologija hladnog rezanja podijeljena je u dva koraka: prvo, kristalni ingot je ozračen laserom kako bi se formirao sloj koji se ljušti, koji proširuje unutarnji volumen materijala od silicij karbida, stvarajući tako vlačno naprezanje i formirajući sloj vrlo uskih mikropukotina; a zatim se mikropukotine izrezuju kroz korak hlađenja polimera. Pukotina se prerađuje u glavnu pukotinu koja na kraju odvaja pločicu od preostalog ingota. U 2019. treća strana ocijenila je ovu tehnologiju i izmjerila površinsku hrapavost Ra ploče nakon segmentacije manju od 3 µm, s najboljim rezultatom manjim od 2 µm.

Modificirano rezanje koje je razvila Kina JTBYShield Laser je laserska tehnologija koja razdvaja poluvodičke pločice u pojedinačne čipove ili matrice. Ovaj proces također koristi preciznu lasersku zraku za skeniranje unutar pločice kako bi se formirao modificirani sloj, tako da se pločica može proširiti duž putanje laserskog skeniranja kroz vanjski stres kako bi se dovršilo precizno odvajanje.

Trenutačno smo ovladali tehnologijom rezanja morta silicijevim karbidom, ali rezanje mortom ima velike gubitke, nisku učinkovitost i ozbiljno zagađenje. Postupno se ponavlja tehnologijom rezanja dijamantnom žicom. U isto vrijeme, performanse i učinkovitost laserskog rezanja su izvanredne, što se razlikuje od tradicionalne mehaničke kontaktne obrade. Tehnologija ima mnoge prednosti, uključujući visoku učinkovitost obrade, uzak put piskanja i visoku gustoću čipova. Snažan je konkurent u zamjeni tehnologije rezanja dijamantnom žicom i otvara novi put za primjenu poluvodičkih materijala sljedeće generacije kao što je silicijev karbid. S razvojem industrijske tehnologije, veličina supstrata od silicij-karbida nastavlja se povećavati, tehnologija rezanja silicij-karbidom će se brzo razvijati, a učinkovito i visokokvalitetno lasersko rezanje bit će važan trend u rezanju silicij-karbidom u budućnosti.

Kontakt podaci:

Ako imate bilo kakvih ideja, slobodno nam se obratite. Bez obzira gdje su naši kupci i kakvi su naši zahtjevi, slijedit ćemo naš cilj da svojim kupcima pružimo visoku kvalitetu, niske cijene i najbolju uslugu.