प्रश्न: SiC वेफर स्लाइसिंग आणि प्रोसेसिंगमध्ये वापरल्या जाणाऱ्या मुख्य तंत्रज्ञानांपैकी कोणते आहेत?
A:सिलिकॉन कार्बाइड (SiC) मध्ये हिऱ्यानंतर दुसऱ्या क्रमांकाची कडकपणा आहे आणि ती एक अत्यंत कठीण आणि ठिसूळ सामग्री मानली जाते. कापण्याची प्रक्रिया, ज्यामध्ये वाढलेले स्फटिक पातळ वेफर्समध्ये कापले जातात, ती वेळखाऊ असते आणि चिरडण्याची शक्यता असते. पहिले पाऊल म्हणूनएसआयसीसिंगल क्रिस्टल प्रक्रियेत, स्लाइसिंगची गुणवत्ता त्यानंतरच्या ग्राइंडिंग, पॉलिशिंग आणि थिनिंगवर लक्षणीय परिणाम करते. स्लाइसिंगमुळे अनेकदा पृष्ठभागावर आणि पृष्ठभागावर क्रॅक होतात, ज्यामुळे वेफर ब्रेकेज रेट आणि उत्पादन खर्च वाढतो. म्हणून, स्लाइसिंग दरम्यान पृष्ठभागावर क्रॅकचे नुकसान नियंत्रित करणे हे SiC डिव्हाइस फॅब्रिकेशन पुढे नेण्यासाठी अत्यंत महत्वाचे आहे.
सध्या नोंदवलेल्या SiC स्लाइसिंग पद्धतींमध्ये फिक्स्ड-अ‍ॅब्रेसिव्ह, फ्री-अ‍ॅब्रेसिव्ह स्लाइसिंग, लेसर कटिंग, लेयर ट्रान्सफर (कोल्ड सेपरेशन) आणि इलेक्ट्रिकल डिस्चार्ज स्लाइसिंग यांचा समावेश आहे. यापैकी, फिक्स्ड डायमंड अ‍ॅब्रेसिव्हसह मल्टी-वायर स्लाइसिंगची रेसिप्रोकेटिंग ही SiC सिंगल क्रिस्टल्सवर प्रक्रिया करण्यासाठी सर्वात सामान्यपणे वापरली जाणारी पद्धत आहे. तथापि, इनगॉटचा आकार 8 इंच आणि त्याहून अधिक पोहोचत असल्याने, उच्च उपकरणांच्या मागणी, खर्च आणि कमी कार्यक्षमतेमुळे पारंपारिक वायर सॉइंग कमी व्यावहारिक होते. कमी किमतीच्या, कमी नुकसान झालेल्या, उच्च-कार्यक्षमतेच्या स्लाइसिंग तंत्रज्ञानाची तातडीची आवश्यकता आहे.
प्रश्न: पारंपारिक मल्टी-वायर कटिंगपेक्षा लेसर स्लाइसिंगचे काय फायदे आहेत?
अ: पारंपारिक वायर सॉइंगमुळेSiC पिंडएका विशिष्ट दिशेने शेकडो मायक्रॉन जाडीच्या कापांमध्ये कापले जातात. नंतर काप डायमंड स्लरी वापरून बारीक केले जातात जेणेकरून करवतीचे ठसे आणि पृष्ठभागावरील नुकसान दूर होईल, त्यानंतर जागतिक प्लॅनरायझेशन साध्य करण्यासाठी केमिकल मेकॅनिकल पॉलिशिंग (CMP) केले जाते आणि शेवटी SiC वेफर्स मिळविण्यासाठी स्वच्छ केले जातात.
तथापि, SiC च्या उच्च कडकपणा आणि ठिसूळपणामुळे, या पायऱ्या सहजपणे विकृत होणे, क्रॅक होणे, तुटण्याचे प्रमाण वाढणे, उत्पादन खर्च वाढणे आणि पृष्ठभागाचे खडबडीतपणा आणि दूषित होणे (धूळ, सांडपाणी इ.) होऊ शकते. याव्यतिरिक्त, वायर सॉइंग मंद आहे आणि त्याचे उत्पादन कमी आहे. अंदाज दर्शविते की पारंपारिक मल्टी-वायर स्लाइसिंगमुळे केवळ 50% मटेरियल वापर साध्य होतो आणि पॉलिशिंग आणि ग्राइंडिंगनंतर 75% पर्यंत मटेरियल नष्ट होते. सुरुवातीच्या परदेशी उत्पादन डेटावरून असे दिसून आले आहे की 10,000 वेफर्स तयार करण्यासाठी सुमारे 273 दिवस सतत 24-तास उत्पादन लागू शकते - खूप वेळ घेणारे.
देशांतर्गत, अनेक SiC क्रिस्टल ग्रोथ कंपन्या भट्टीची क्षमता वाढवण्यावर लक्ष केंद्रित करतात. तथापि, केवळ उत्पादन वाढवण्याऐवजी, तोटा कसा कमी करायचा याचा विचार करणे अधिक महत्त्वाचे आहे - विशेषतः जेव्हा क्रिस्टल ग्रोथ उत्पन्न अद्याप इष्टतम नसते.
लेसर स्लाइसिंग उपकरणे सामग्रीचे नुकसान लक्षणीयरीत्या कमी करू शकतात आणि उत्पादन सुधारू शकतात. उदाहरणार्थ, एकच २० मिमी वापरणेSiC पिंड: वायर सॉइंगमुळे ३५० μm जाडीचे सुमारे ३० वेफर्स मिळू शकतात. लेसर स्लाइसिंगमुळे ५० पेक्षा जास्त वेफर्स मिळू शकतात. जर वेफरची जाडी २०० μm पर्यंत कमी केली तर त्याच इनगॉटमधून ८० पेक्षा जास्त वेफर्स तयार करता येतात. ६ इंच आणि त्यापेक्षा लहान वेफर्ससाठी वायर सॉइंगचा मोठ्या प्रमाणावर वापर केला जात असला तरी, ८-इंच SiC इनगॉट कापण्यासाठी पारंपारिक पद्धतींनी १०-१५ दिवस लागू शकतात, ज्यासाठी उच्च दर्जाची उपकरणे आवश्यक असतात आणि कमी कार्यक्षमतेसह जास्त खर्च येतो. या परिस्थितीत, लेसर स्लाइसिंगचे फायदे स्पष्ट होतात, ज्यामुळे ते ८-इंच वेफर्ससाठी मुख्य प्रवाहातील भविष्यातील तंत्रज्ञान बनते.
लेसर कटिंगसह, प्रति ८-इंच वेफर कापण्याचा वेळ २० मिनिटांपेक्षा कमी असू शकतो, तर प्रति वेफर मटेरियल लॉस ६० μm पेक्षा कमी असू शकतो.
थोडक्यात, मल्टी-वायर कटिंगच्या तुलनेत, लेसर स्लाइसिंग जास्त वेग, चांगले उत्पादन, कमी मटेरियल लॉस आणि स्वच्छ प्रक्रिया देते.
प्रश्न: SiC लेसर स्लाइसिंगमधील मुख्य तांत्रिक आव्हाने कोणती आहेत?
अ: लेसर स्लाइसिंग प्रक्रियेमध्ये दोन मुख्य टप्पे असतात: लेसर मॉडिफिकेशन आणि वेफर सेपरेशन.
लेसर मॉडिफिकेशनचा गाभा म्हणजे बीम शेपिंग आणि पॅरामीटर ऑप्टिमायझेशन. लेसर पॉवर, स्पॉट डायमीटर आणि स्कॅन स्पीड यासारखे पॅरामीटर्स मटेरियल अ‍ॅब्लेशनच्या गुणवत्तेवर आणि त्यानंतरच्या वेफर सेपरेशनच्या यशावर परिणाम करतात. मॉडिफिकेशन झोनची भूमिती पृष्ठभागाची खडबडीतपणा आणि वेगळे होण्याची अडचण ठरवते. उच्च पृष्ठभागाची खडबडीतपणा नंतर ग्राइंडिंग गुंतागुंतीची करते आणि मटेरियलचे नुकसान वाढवते.
सुधारणेनंतर, वेफर वेगळे करणे सामान्यतः शियर फोर्सद्वारे साध्य केले जाते, जसे की कोल्ड फ्रॅक्चर किंवा यांत्रिक ताण. काही घरगुती प्रणाली वेगळे करण्यासाठी कंपन निर्माण करण्यासाठी अल्ट्रासोनिक ट्रान्सड्यूसर वापरतात, परंतु यामुळे चिपिंग आणि एज दोष निर्माण होऊ शकतात, ज्यामुळे अंतिम उत्पन्न कमी होते.
जरी हे दोन टप्पे मुळातच कठीण नसले तरी, वेगवेगळ्या वाढीच्या प्रक्रिया, डोपिंग पातळी आणि अंतर्गत ताण वितरणामुळे क्रिस्टल गुणवत्तेतील विसंगती स्लाइसिंगची अडचण, उत्पन्न आणि भौतिक नुकसान यावर लक्षणीय परिणाम करतात. केवळ समस्या क्षेत्रे ओळखणे आणि लेसर स्कॅनिंग झोन समायोजित केल्याने परिणामांमध्ये लक्षणीय सुधारणा होऊ शकत नाही.
विविध उत्पादकांच्या विस्तृत श्रेणीतील क्रिस्टल गुणांशी जुळवून घेऊ शकतील अशा नाविन्यपूर्ण पद्धती आणि उपकरणे विकसित करणे, प्रक्रिया पॅरामीटर्स ऑप्टिमाइझ करणे आणि सार्वत्रिक लागू असलेल्या लेसर स्लाइसिंग सिस्टम तयार करणे हे व्यापक स्वीकाराचे मुख्य कारण आहे.
प्रश्न: SiC व्यतिरिक्त इतर अर्धसंवाहक पदार्थांवर लेसर स्लाइसिंग तंत्रज्ञान लागू केले जाऊ शकते का?
अ: लेसर कटिंग तंत्रज्ञान ऐतिहासिकदृष्ट्या विविध प्रकारच्या सामग्रीवर लागू केले गेले आहे. सेमीकंडक्टरमध्ये, ते सुरुवातीला वेफर डायसिंगसाठी वापरले जात होते आणि त्यानंतर ते मोठ्या प्रमाणात सिंगल क्रिस्टल्स कापण्यासाठी विस्तारले आहे.
SiC व्यतिरिक्त, लेसर स्लाइसिंगचा वापर डायमंड, गॅलियम नायट्राइड (GaN) आणि गॅलियम ऑक्साईड (Ga₂O₃) सारख्या इतर कठीण किंवा ठिसूळ पदार्थांसाठी देखील केला जाऊ शकतो. या पदार्थांवरील प्राथमिक अभ्यासातून सेमीकंडक्टर अनुप्रयोगांसाठी लेसर स्लाइसिंगची व्यवहार्यता आणि फायदे सिद्ध झाले आहेत.
प्रश्न: सध्या देशांतर्गत लेसर स्लाइसिंग उपकरणे तयार करण्यासाठी परिपक्व उत्पादने आहेत का? तुमचे संशोधन कोणत्या टप्प्यात आहे?
अ: मोठ्या व्यासाचे SiC लेसर स्लाइसिंग उपकरणे हे भविष्यातील 8-इंच SiC वेफर उत्पादनासाठी मुख्य उपकरण मानले जातात. सध्या, फक्त जपानच अशा प्रणाली प्रदान करू शकते आणि त्या महागड्या आहेत आणि निर्यात निर्बंधांच्या अधीन आहेत.
SiC उत्पादन योजना आणि विद्यमान वायर सॉ क्षमतेवर आधारित, लेसर स्लाइसिंग/थिनिंग सिस्टमची देशांतर्गत मागणी सुमारे 1,000 युनिट्स असण्याचा अंदाज आहे. प्रमुख देशांतर्गत कंपन्यांनी विकासात मोठ्या प्रमाणात गुंतवणूक केली आहे, परंतु अद्याप कोणतेही परिपक्व, व्यावसायिकरित्या उपलब्ध असलेले देशांतर्गत उपकरण औद्योगिक तैनातीत पोहोचलेले नाही.
संशोधन गट २००१ पासून मालकीचे लेसर लिफ्ट-ऑफ तंत्रज्ञान विकसित करत आहेत आणि आता ते मोठ्या व्यासाच्या SiC लेसर स्लाइसिंग आणि थिनिंगपर्यंत विस्तारित केले आहेत. त्यांनी एक प्रोटोटाइप सिस्टम आणि स्लाइसिंग प्रक्रिया विकसित केल्या आहेत ज्यामध्ये हे शक्य आहे: ४-६ इंच सेमी-इन्सुलेटिंग SiC वेफर्स कापणे आणि थिन करणे ६-८ इंच कंडक्टिव्ह SiC इनगॉट्स कापणे कामगिरी बेंचमार्क: ६-८ इंच सेमी-इन्सुलेटिंग SiC: स्लाइसिंग वेळ १०-१५ मिनिटे/वेफर; मटेरियल लॉस <३० μm6-८ इंच कंडक्टिव्ह SiC: स्लाइसिंग वेळ १४-२० मिनिटे/वेफर; मटेरियल लॉस <६० μm
अंदाजे वेफर उत्पन्न ५०% पेक्षा जास्त वाढले
कापल्यानंतर, वेफर्स ग्राइंडिंग आणि पॉलिशिंगनंतर भूमितीसाठी राष्ट्रीय मानके पूर्ण करतात. अभ्यासातून असेही दिसून आले आहे की लेसर-प्रेरित थर्मल इफेक्ट्स वेफर्समधील ताण किंवा भूमितीवर लक्षणीय परिणाम करत नाहीत.
हिरे, GaN आणि Ga₂O₃ सिंगल क्रिस्टल्स कापण्याची व्यवहार्यता पडताळण्यासाठी देखील हेच उपकरण वापरले गेले आहे.
पोस्ट वेळ: मे-२३-२०२५