Tecnologia de la màquina de tall per làser de carbur de silici

En els darrers anys, l'ús deMàquina de tall per làserLa tecnologia s'ha fet cada cop més popular en la producció i processament de materials semiconductors. El principi d'aquest mètode és utilitzar un raig làser enfocat per modificar el substrat des de la superfície o dins del material, separant-lo així. Com que es tracta d'un procés sense contacte, s'eviten els efectes del desgast de l'eina i la tensió mecànica. Com a resultat, millora considerablement la rugositat i la precisió de la superfície de l'hòstia i també elimina la necessitat de processos de polit posteriors, reduint la pèrdua de material, reduint costos i reduint la contaminació ambiental causada pels processos tradicionals de mòlta i poliment. La tecnologia de tall per làser s'ha utilitzat durant molt de temps en el tall de lingots de silici, però la seva aplicació en el camp del carbur de silici encara no està madura. Actualment, hi ha principalment les següents tecnologies.

1. Tall làser de guia d'aigua
Tecnologia làser guiada per aigua (Laser MicroJet, LMJ), també coneguda com a tecnologia làser microjet, el seu principi és enfocar el raig làser en un broquet quan el làser passa per una cavitat d'aigua modulada per pressió; s'expulsa una columna d'aigua a baixa pressió del broquet, a causa de l'índex de refracció, es pot formar una guia d'ones òptica a la interfície entre l'aigua i l'aire, permetent que el làser es propagui al llarg de la direcció del flux d'aigua, guiant així la superfície de el material processat per tallar a través del raig d'aigua a alta pressió. El principal avantatge del làser guiat per aigua és la qualitat de tall. El flux d'aigua no només pot refredar l'àrea de tall, reduir la deformació tèrmica i els danys tèrmics del material, sinó que també elimina els residus de processament. En comparació amb el tall de serra de filferro, la seva velocitat és significativament més ràpida. Tanmateix, com que l'aigua absorbeix la llum làser de diferents longituds d'ona en diferents graus, la longitud d'ona del làser és limitada, principalment a 1064 nm, 532 nm i 355 nm.

El 1993, el científic suís Beruold Richerzhagen va proposar per primera vegada aquesta tecnologia. L'empresa que va fundar, Synova, està especialitzada en la investigació, el desenvolupament i la industrialització de làsers guiats per aigua. Està en una posició de lideratge en tecnologia a nivell internacional. La tecnologia domèstica és relativament endarrerida. Inno Laser i Shengguang Silicon Research Altres empreses estan investigant i desenvolupant activament.

2. Tall invisible

Stealth Dicing (SD) enfoca la llum làser a l'interior de l'hòstia a través de la superfície del carbur de silici per formar una capa modificada a la profunditat requerida, pel que es desprenen de l'hòstia. Com que no hi ha talls a la superfície de l'hòstia, es pot aconseguir una alta precisió de processament. El procés SD amb làsers polsats de nanosegons ja s'utilitza a la indústria per separar hòsties de silici. Tanmateix, durant el processament SD induït per làser de pols de nanosegons de carbur de silici, es produiran efectes tèrmics perquè la durada del pols és molt més llarga que el temps d'acoblament entre electrons i fonons en carbur de silici (ordre de picosegons). L'elevada entrada de calor a l'hòstia no només fa que la separació sigui propensa a la desviació de la direcció desitjada, sinó que també crea grans tensions residuals que poden provocar fractures i una escissió deficient. Per tant, quan es processa el carbur de silici, generalment s'utilitza el procés SD del làser de pols ultra curt i l'efecte tèrmic es redueix molt.

La companyia japonesa DISCO ha desenvolupat una tecnologia de tall per làser anomenada absorció repetitiva de clau amorf-negre (KABRA). Prenent com a exemple el processament de lingots de carbur de silici amb un diàmetre de 6 polzades i un gruix de 20 mm, la productivitat de les hòsties de silici carbonitzat es va multiplicar per quatre. El procés KABRA enfoca essencialment el làser dins del material de carbur de silici. Mitjançant "absorció repetida negra amorfa", el carbur de silici es descompon en silici amorf i carboni amorf, i forma una capa que serveix com a punt base per a la separació de les hòsties, és a dir, negre. La capa amorfa absorbeix més llum, permetent que les hòsties siguin fàcilment separada.

La tecnologia d'hòsties Cold Split desenvolupada per Siltectra, adquirida per Infineon, no només pot dividir diversos tipus de lingots en hòsties, sinó que també pot reduir la pèrdua de cada hòstia fins a 80 μm, reduint la pèrdua de material en un 90%. El cost final total de producció del dispositiu es redueix fins a un 30%. La tecnologia de tall en fred es divideix en dos passos: primer, el lingot de cristall s'irradia amb làser per formar una capa de pelat, que expandeix el volum intern del material de carbur de silici, generant així tensió de tracció i formant una capa de microesquerdes molt estretes; i després les microesquerdes es tallen a través del pas de refredament del polímer. L'esquerda es processa en una esquerda principal que finalment separa l'hòstia del lingot restant. El 2019, un tercer va avaluar aquesta tecnologia i va mesurar la rugositat superficial Ra de l'hòstia després de la segmentació per ser inferior a 3 µm, amb el millor resultat inferior a 2 µm.

Els daus modificats desenvolupats per la Xina JTBYShield Laser és una tecnologia làser que separa les hòsties de semiconductors en xips o matrius individuals. Aquest procés també utilitza un feix làser de precisió per escanejar l'interior de l'hòstia per formar una capa modificada, de manera que l'hòstia es pugui expandir al llarg del camí d'escaneig làser a través de l'estrès extern per completar una separació precisa.

Actualment, hem dominat la tecnologia de tall de morter de carbur de silici, però el tall de morter té pèrdues elevades, baixa eficiència i contaminació greu. La tecnologia de tall de filferro de diamant s'està repetint gradualment. Al mateix temps, els avantatges de rendiment i eficiència del tall per làser són excepcionals, cosa que és diferent del processament de contacte mecànic tradicional. La tecnologia té molts avantatges, com ara una alta eficiència de processament, un camí de traçat estret i una alta densitat de xip. És un fort competidor per substituir la tecnologia de tall de filferro de diamant i obre una nova via per a l'aplicació de materials semiconductors de nova generació com el carbur de silici. Amb el desenvolupament de la tecnologia industrial, la mida dels substrats de carbur de silici continua augmentant, la tecnologia de tall de carbur de silici es desenvoluparà ràpidament i el tall per làser eficient i d'alta qualitat serà una tendència important en el tall de carbur de silici en el futur.

Informació de contacte:

Si teniu alguna idea, no dubteu a parlar amb nosaltres. Independentment d'on estiguin els nostres clients i quins siguin els nostres requisits, seguirem el nostre objectiu d'oferir als nostres clients alta qualitat, preus baixos i el millor servei.