Τεχνολογία μηχανής κοπής λέιζερ καρβιδίου πυριτίου

Τα τελευταία χρόνια, η χρήση τουΜηχανή κοπής με λέιζερΗ τεχνολογία έχει γίνει ολοένα και πιο δημοφιλής στην παραγωγή και επεξεργασία υλικών ημιαγωγών. Η αρχή αυτής της μεθόδου είναι η χρήση μιας εστιασμένης δέσμης λέιζερ για την τροποποίηση του υποστρώματος από την επιφάνεια ή μέσα στο υλικό, διαχωρίζοντάς το έτσι. Δεδομένου ότι πρόκειται για μια διαδικασία χωρίς επαφή, αποφεύγονται οι επιπτώσεις της φθοράς του εργαλείου και η μηχανική καταπόνηση. Ως αποτέλεσμα, βελτιώνει σημαντικά την τραχύτητα και την ακρίβεια της επιφάνειας του πλακιδίου και επίσης εξαλείφει την ανάγκη για επακόλουθες διαδικασίες γυαλίσματος, μειώνοντας την απώλεια υλικού, μειώνοντας το κόστος και μειώνοντας τη ρύπανση του περιβάλλοντος που προκαλείται από τις παραδοσιακές διαδικασίες λείανσης και στίλβωσης. Η τεχνολογία κοπής με λέιζερ έχει χρησιμοποιηθεί από καιρό στην κοπή πλινθωμάτων πυριτίου, αλλά η εφαρμογή της στον τομέα του καρβιδίου του πυριτίου δεν είναι ακόμη ώριμη. Προς το παρόν, υπάρχουν κυρίως οι ακόλουθες τεχνολογίες.

1. Κοπή λέιζερ με οδηγό νερού
Τεχνολογία λέιζερ καθοδηγούμενης με νερό (Laser MicroJet, LMJ), γνωστή και ως τεχνολογία microjet λέιζερ, η αρχή της είναι να εστιάζει τη δέσμη λέιζερ σε ένα ακροφύσιο όταν το λέιζερ περνά μέσα από μια κοιλότητα νερού ρυθμιζόμενης πίεσης. μια στήλη νερού χαμηλής πίεσης εκτοξεύεται από το ακροφύσιο. Λόγω του δείκτη διάθλασης, μπορεί να σχηματιστεί ένας οπτικός κυματοδηγός στη διεπιφάνεια νερού και αέρα, επιτρέποντας στο λέιζερ να διαδίδεται κατά μήκος της κατεύθυνσης της ροής του νερού, οδηγώντας έτσι την επιφάνεια του το επεξεργασμένο υλικό για την κοπή μέσω του πίδακα νερού υψηλής πίεσης. Το κύριο πλεονέκτημα του λέιζερ καθοδήγησης με νερό είναι η ποιότητα κοπής. Η ροή του νερού όχι μόνο μπορεί να ψύξει την περιοχή κοπής, να μειώσει τη θερμική παραμόρφωση και τη θερμική βλάβη του υλικού, αλλά και να απομακρύνει τα υπολείμματα επεξεργασίας. Σε σύγκριση με την κοπή συρμάτινου πριονιού, η ταχύτητά του είναι σημαντικά μεγαλύτερη. Ωστόσο, επειδή το νερό απορροφά φως λέιζερ διαφορετικών μηκών κύματος σε διαφορετικούς βαθμούς, το μήκος κύματος του λέιζερ είναι περιορισμένο, κυρίως 1064 nm, 532 nm και 355 nm.

Το 1993, ο Ελβετός επιστήμονας Beruold Richerzhagen πρότεινε για πρώτη φορά αυτή την τεχνολογία. Η εταιρεία που ίδρυσε, η Synova, ειδικεύεται στην έρευνα και ανάπτυξη και εκβιομηχάνιση λέιζερ που καθοδηγούνται με νερό. Βρίσκεται σε ηγετική θέση στην τεχνολογία διεθνώς. Η εγχώρια τεχνολογία είναι σχετικά καθυστερημένη. Inno Laser και Shengguang Silicon Research Άλλες εταιρείες ερευνούν και αναπτύσσουν ενεργά.

2. Αόρατη κοπή

Το Stealth Dicing (SD) εστιάζει το φως λέιζερ στο εσωτερικό της γκοφρέτας μέσω της επιφάνειας του καρβιδίου του πυριτίου για να σχηματίσει ένα τροποποιημένο στρώμα στο απαιτούμενο βάθος, αποκολλώντας έτσι τη γκοφρέτα. Δεδομένου ότι δεν υπάρχουν κοψίματα στην επιφάνεια της γκοφρέτας, μπορεί να επιτευχθεί υψηλή ακρίβεια επεξεργασίας. Η διαδικασία SD με παλμικά λέιζερ νανοδευτερόλεπτων χρησιμοποιείται ήδη στη βιομηχανία για τον διαχωρισμό πλακών πυριτίου. Ωστόσο, κατά τη διάρκεια της επαγόμενης από νανοδευτερόλεπτο παλμικού λέιζερ επεξεργασίας SD καρβιδίου του πυριτίου, θα προκύψουν θερμικά φαινόμενα επειδή η διάρκεια του παλμού είναι πολύ μεγαλύτερη από τον χρόνο σύζευξης μεταξύ ηλεκτρονίων και φωνονίων στο καρβίδιο του πυριτίου (τάξη picosecond). Η υψηλή εισροή θερμότητας στη γκοφρέτα όχι μόνο κάνει τον διαχωρισμό επιρρεπή σε εκτροπή από την επιθυμητή κατεύθυνση, αλλά δημιουργεί επίσης μεγάλες υπολειμματικές τάσεις που μπορεί να οδηγήσουν σε σπασίματα και κακή διάσπαση. Επομένως, κατά την επεξεργασία του καρβιδίου του πυριτίου, χρησιμοποιείται γενικά η διαδικασία SD του λέιζερ εξαιρετικά βραχέων παλμών και το θερμικό αποτέλεσμα μειώνεται σημαντικά.

Η ιαπωνική εταιρεία DISCO έχει αναπτύξει μια τεχνολογία κοπής με λέιζερ που ονομάζεται επαναλαμβανόμενη απορρόφηση κλειδιού άμορφου-μαύρου (KABRA). Λαμβάνοντας ως παράδειγμα την επεξεργασία πλινθωμάτων καρβιδίου του πυριτίου με διάμετρο 6 ιντσών και πάχος 20 mm, η παραγωγικότητα της γκοφρέτας ανθρακούχου πυριτίου τετραπλασιάστηκε. Η διαδικασία KABRA ουσιαστικά εστιάζει το λέιζερ μέσα στο υλικό καρβιδίου του πυριτίου. Μέσω της "άμορφης μαύρης επαναλαμβανόμενης απορρόφησης", το καρβίδιο του πυριτίου αποσυντίθεται σε άμορφο πυρίτιο και άμορφο άνθρακα και σχηματίζει ένα στρώμα που χρησιμεύει ως το σημείο βάσης για τον διαχωρισμό της πλακέτας, δηλαδή μαύρο Το άμορφο στρώμα απορροφά περισσότερο φως, επιτρέποντας στις γκοφρέτες να διαχωρίζονται εύκολα.

Η τεχνολογία Cold Split wafer που αναπτύχθηκε από τη Siltectra, που αποκτήθηκε από την Infineon, μπορεί όχι μόνο να χωρίσει διάφορους τύπους πλινθωμάτων σε γκοφρέτες, αλλά και να μειώσει την απώλεια κάθε γκοφρέτας έως και 80 μm, μειώνοντας την απώλεια υλικού κατά 90%. Το συνολικό κόστος παραγωγής της τελικής συσκευής μειώνεται έως και 30%. Η τεχνολογία ψυχρής κοπής χωρίζεται σε δύο στάδια: πρώτον, το κρυσταλλικό πλινθίο ακτινοβολείται με λέιζερ για να σχηματίσει ένα στρώμα απολέπισης, το οποίο διευρύνει τον εσωτερικό όγκο του υλικού καρβιδίου του πυριτίου, δημιουργώντας έτσι εφελκυστική τάση και σχηματίζοντας ένα στρώμα πολύ στενών μικρορωγμών. και στη συνέχεια οι μικρορωγμές κόβονται μέσω του σταδίου ψύξης πολυμερούς. Η ρωγμή μετατρέπεται σε μια κύρια ρωγμή που τελικά διαχωρίζει τη γκοφρέτα από την υπόλοιπη ράβδο. Το 2019, ένα τρίτο μέρος αξιολόγησε αυτήν την τεχνολογία και μέτρησε την επιφανειακή τραχύτητα Ra του πλακιδίου μετά την κατάτμηση σε μικρότερη από 3 μm, με το καλύτερο αποτέλεσμα να είναι μικρότερο από 2 μm.

Το Modified Dicing που αναπτύχθηκε από την China JTBYShield Laser είναι μια τεχνολογία λέιζερ που διαχωρίζει τις γκοφρέτες ημιαγωγών σε μεμονωμένα τσιπ ή μήτρες. Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιεί επίσης μια δέσμη λέιζερ ακριβείας για τη σάρωση στο εσωτερικό της γκοφρέτας για να σχηματίσει ένα τροποποιημένο στρώμα, έτσι ώστε η γκοφρέτα να μπορεί να επεκταθεί κατά μήκος της διαδρομής σάρωσης λέιζερ μέσω εξωτερικής τάσης για να ολοκληρώσει τον ακριβή διαχωρισμό.

Επί του παρόντος, έχουμε κατακτήσει την τεχνολογία κοπής κονιάματος καρβιδίου του πυριτίου, αλλά η κοπή κονιάματος έχει υψηλές απώλειες, χαμηλή απόδοση και σοβαρή ρύπανση. Σταδιακά επαναλαμβάνεται με την τεχνολογία κοπής συρμάτων διαμαντιού. Ταυτόχρονα, τα πλεονεκτήματα απόδοσης και απόδοσης της κοπής με λέιζερ είναι εξαιρετικά, κάτι που διαφέρει από την παραδοσιακή επεξεργασία μηχανικής επαφής. Η τεχνολογία έχει πολλά πλεονεκτήματα, συμπεριλαμβανομένης της υψηλής απόδοσης επεξεργασίας, της στενής διαδρομής γραψίματος και της υψηλής πυκνότητας τσιπ. Είναι ένας ισχυρός ανταγωνιστής για την αντικατάσταση της τεχνολογίας κοπής συρμάτων διαμαντιού και ανοίγει έναν νέο δρόμο για την εφαρμογή υλικών ημιαγωγών επόμενης γενιάς, όπως το καρβίδιο του πυριτίου. Με την ανάπτυξη της βιομηχανικής τεχνολογίας, το μέγεθος των υποστρωμάτων καρβιδίου του πυριτίου συνεχίζει να αυξάνεται, η τεχνολογία κοπής καρβιδίου του πυριτίου θα αναπτυχθεί γρήγορα και η αποτελεσματική και υψηλής ποιότητας κοπή με λέιζερ θα είναι μια σημαντική τάση στην κοπή καρβιδίου του πυριτίου στο μέλλον.

Στοιχεία επικοινωνίας:

Εάν έχετε οποιεσδήποτε ιδέες, μη διστάσετε να μιλήσετε μαζί μας. Ανεξάρτητα από το πού βρίσκονται οι πελάτες μας και ποιες είναι οι απαιτήσεις μας, θα ακολουθήσουμε τον στόχο μας να παρέχουμε στους πελάτες μας υψηλή ποιότητα, χαμηλές τιμές και την καλύτερη εξυπηρέτηση.