Асуулт: SiC өрмөнцөр зүсэх, боловсруулахад ашигладаг гол технологи нь юу вэ?
A:Цахиурын карбид (SiC) нь хатуулаг нь алмазаас хойш хоёрдугаарт ордог бөгөөд маш хатуу, хэврэг материал гэж тооцогддог. Ургасан талстыг нимгэн талст болгон хэрчдэг зүсэх үйл явц нь цаг хугацаа их шаарддаг бөгөөд хагарах хандлагатай байдаг. Эхний алхам болгонSiCдан болор боловсруулах, зүсэх чанар нь дараагийн нунтаглах, өнгөлөх, сийрэгжүүлэхэд ихээхэн нөлөөлдөг. Зүсэх нь ихэвчлэн гадаргын болон гадаргын хагарал үүсгэж, хавтанцар тасрах, үйлдвэрлэлийн зардлыг нэмэгдүүлдэг. Тиймээс зүсэх явцад гадаргуугийн хагарлын эвдрэлийг хянах нь SiC төхөөрөмжийн үйлдвэрлэлийг ахиулахад маш чухал юм.
Одоогоор мэдээлэгдэж буй SiC зүсэх аргууд нь тогтмол зүлгүүртэй, чөлөөтэй зүлгүүрээр зүсэх, лазераар зүсэх, давхаргыг шилжүүлэх (хүйтэн салгах), цахилгаан цэнэгийн зүсэлт зэрэг орно. Эдгээрийн дотроос суурин алмаазан зүлгүүрээр олон утастай поршений зүсэлт хийх нь SiC дан талстыг боловсруулахад хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг арга юм. Гэсэн хэдий ч ембүүний хэмжээ 8 инч ба түүнээс дээш хүрэх тусам тоног төхөөрөмжийн өндөр эрэлт, зардал, үр ашиг багатай тул уламжлалт утсаар хөрөөдөх нь практик биш болдог. Өртөг багатай, алдагдал багатай, өндөр үр ашигтай зүсэх технологи яаралтай хэрэгтэй байна.
А: Лазер зүсэх нь уламжлалт олон утастай зүсэлтээс ямар давуу талтай вэ?
Х:Уламжлалт утсан хөрөөдөх ньSiC ембүүтодорхой чиглэлийн дагуу хэдэн зуун микрон зузаантай зүсмэлүүд. Дараа нь зүсмэлүүдийг алмаазан зутангаар нунтаглаж, хөрөөний тэмдэг, газрын доорхи эвдрэлийг арилгах, дараа нь химийн механик өнгөлгөө (CMP) хийж, дэлхийн хэмжээнд хавтгайруулж, эцэст нь SiC ялтсуудыг гаргаж авдаг.
Гэсэн хэдий ч SiC-ийн хатуулаг, хэврэг чанар өндөр байдаг тул эдгээр алхмууд нь амархан эвдрэх, хагарах, эвдрэлийн хурдыг нэмэгдүүлэх, үйлдвэрлэлийн өртөг нэмэгдэх, улмаар гадаргуугийн тэгш бус байдал, бохирдол (тоос, бохир ус гэх мэт) үүсгэдэг. Үүнээс гадна утсан хөрөөдөх нь удаан бөгөөд бага ургацтай байдаг. Тооцоолсноор уламжлалт олон утастай зүсэх нь материалын ашиглалтын ердөө 50 орчим хувийг хангадаг бөгөөд өнгөлгөө, нунтаглалтын дараа материалын 75 хүртэлх хувийг алддаг. Гадаадын үйлдвэрлэлийн эхэн үеийн мэдээллээс харахад 10,000 ширхэг вафель үйлдвэрлэхэд 24 цагийн турш тасралтгүй 273 хоног шаардагдах бөгөөд энэ нь маш их цаг хугацаа шаарддаг.
Дотоодын хувьд олон SiC болор үйлдвэрлэдэг компаниуд зуухны хүчин чадлыг нэмэгдүүлэхэд анхаарлаа хандуулдаг. Гэсэн хэдий ч зөвхөн гарцыг өргөжүүлэхийн оронд, ялангуяа болор өсөлтийн гарц хараахан оновчтой болоогүй үед алдагдлыг хэрхэн бууруулах талаар бодох нь илүү чухал юм.
Лазер зүсэх төхөөрөмж нь материалын алдагдлыг эрс багасгаж, ургацыг сайжруулдаг. Жишээ нь, нэг 20 мм-ийг ашигланаSiC ембүү:Утас хөрөөдөхөд 350 μм зузаантай 30 орчим вафель гаргаж авах боломжтой. Лазер хэрчсэнээр 50 гаруй вафель гаргаж авах боломжтой. Хэрвээ ижил зүсмэлийн зузааныг 200 μм болгон бууруулбал 80 гаруй ширхэг вафель гаргаж авах боломжтой. Хэдийгээр утас хөрөөдөхөд жижиг хэмжээтэй вафель болон 8-инчийн зүсэлтэд өргөн хэрэглэгддэг. SiC ембүү нь уламжлалт аргаар 10-15 хоног шаардагддаг бөгөөд өндөр чанартай тоног төхөөрөмж шаарддаг бөгөөд үр ашиг багатай өндөр өртөгтэй байдаг. Ийм нөхцөлд лазер зүсэхийн давуу тал тодорхой болж, 8 инчийн зүсмэлийн ирээдүйн гол технологи болж байна.
Лазер зүсэлтээр зүсэх хугацаа 8 инчийн зүсмэл бүрээс 20 минутаас бага байж болох ба 60 μм-ээс бага материал алддаг.
Дүгнэж хэлэхэд, олон утастай зүсэлттэй харьцуулахад лазер зүсэх нь илүү өндөр хурд, илүү сайн гарц, материалын алдагдал бага, илүү цэвэр боловсруулалтыг санал болгодог.
Асуулт: SiC лазер зүсэх техникийн гол бэрхшээлүүд юу вэ?
Х: Лазер зүсэх үйл явц нь хоёр үндсэн алхмаас бүрдэнэ: лазераар өөрчлөх болон вафель салгах.
Лазерын өөрчлөлтийн цөм нь туяа хэлбэржүүлэх, параметрийг оновчтой болгох явдал юм. Лазерын хүч, толбоны диаметр, скан хийх хурд зэрэг үзүүлэлтүүд нь материалын салгах чанар болон дараагийн өрөмийг салгах амжилтад нөлөөлдөг. Өөрчлөгдсөн бүсийн геометр нь гадаргуугийн барзгар байдал, тусгаарлах хүндрэлийг тодорхойлдог. Гадаргуугийн өндөр барзгар байдал нь дараа нь нунтаглахад хүндрэл учруулж, материалын алдагдлыг нэмэгдүүлдэг.
Өөрчлөлт хийсний дараа хавтанцарыг салгах нь ихэвчлэн хүйтэн хугарал эсвэл механик стресс гэх мэт зүсэлтийн хүчээр хийгддэг. Зарим дотоодын системүүд нь хэт авианы хувиргагчийг ашиглан чичиргээ үүсгэдэг боловч энэ нь чичиргээ болон ирмэгийн согогийг үүсгэж, эцсийн гарцыг бууруулдаг.
Эдгээр хоёр үе шат нь угаасаа хэцүү биш ч, янз бүрийн өсөлтийн процесс, допингийн түвшин, дотоод стрессийн хуваарилалт зэргээс шалтгаалсан болор чанарын үл нийцэл нь зүсэх хүндрэл, ургац, материалын алдагдалд ихээхэн нөлөөлдөг. Асуудалтай газрыг тодорхойлох, лазер сканнердах бүсийг тохируулах нь үр дүнг мэдэгдэхүйц сайжруулахгүй байж магадгүй юм.
Төрөл бүрийн үйлдвэрлэгчдийн өргөн цар хүрээтэй болор чанарт дасан зохицож чадах шинэлэг арга, тоног төхөөрөмжийг хөгжүүлэх, үйл явцын параметрүүдийг оновчтой болгох, бүх нийтээр ашиглах боломжтой лазер зүсэх системийг бий болгоход өргөнөөр нэвтрүүлэх гол түлхүүр юм.
А: Лазер зүсэх технологийг SiC-ээс гадна бусад хагас дамжуулагч материалд хэрэглэж болох уу?
Х: Лазер зүсэх технологи нь түүхэндээ өргөн хүрээний материалд хэрэглэгдэж ирсэн. Хагас дамжуулагчийн хувьд энэ нь анхандаа өрмөнцөр шоо зүсэхэд ашиглагдаж байсан бөгөөд дараа нь том хэмжээний дан талстуудыг хэрчиж тэлсээр байна.
SiC-ээс гадна лазер зүсэлтийг алмаз, галлийн нитрид (GaN), галлийн исэл (Ga₂O₃) зэрэг хатуу эсвэл хэврэг материалд ашиглаж болно. Эдгээр материалын урьдчилсан судалгаа нь хагас дамжуулагчийн хэрэглээнд лазер зүсэх боломж, давуу талыг харуулсан.
А: Одоогоор боловсорсон дотоодын лазер зүсэх тоног төхөөрөмж бий юу? Танай судалгаа ямар шатандаа явж байна вэ?
Хариулт: Том диаметртэй SiC лазер зүсэх төхөөрөмжийг 8 инчийн SiC хавтанцар үйлдвэрлэх ирээдүйн үндсэн тоног төхөөрөмж гэж үздэг. Одоогийн байдлаар ийм системийг зөвхөн Япон л хангаж чадах бөгөөд тэдгээр нь өндөр өртөгтэй бөгөөд экспортын хязгаарлалттай байдаг.
SiC үйлдвэрлэлийн төлөвлөгөө болон одоо байгаа утсан хөрөөний хүчин чадал дээр үндэслэн лазер зүсэх/сийрэгжүүлэх системийн дотоодын эрэлт хэрэгцээ 1000 орчим нэгж байхаар тооцоолсон. Дотоодын томоохон компаниуд бүтээн байгуулалтад их хэмжээний хөрөнгө оруулалт хийсэн ч боловсорч гүйцсэн, худалдаанд гарах боломжтой дотоодын тоног төхөөрөмж аж үйлдвэрийн хэрэглээнд хараахан хүрээгүй байна.
Судалгааны бүлгүүд 2001 оноос хойш лазер өргөх технологийг хөгжүүлж байгаа бөгөөд одоо үүнийг том диаметртэй SiC лазераар зүсэх, сийрэгжүүлэх хүртэл өргөжүүлж байна. Тэд дараах чадвартай: 4–6 инчийн хагас тусгаарлагч SiC өрөмийг зүсэх, сийрэгжүүлэх 6–8 инчийн дамжуулагч SiC ембүү Гүйцэтгэлийн жишиг: 6–8 инчийн хагас тусгаарлагч SiC: зүсэх хугацаа 10–15 минут/талт; материалын алдагдал <30 μm6–8 инчийн дамжуулагч SiC: зүсэх хугацаа 14–20 минут / вафель; материалын алдагдал <60 мкм
Тооцоолсон зүсмэлийн гарц 50 гаруй хувиар өссөн
Зүссэний дараа хавтан нь нунтаглаж, өнгөлсөний дараа геометрийн үндэсний стандартад нийцдэг. Судалгаанаас үзэхэд лазераас үүдэлтэй дулааны нөлөөлөл хавтан дээрх стресс эсвэл геометрт мэдэгдэхүйц нөлөө үзүүлдэггүй.
Мөн ижил төхөөрөмжийг алмаз, GaN, Ga₂O₃ дан талстыг зүсэх боломжтой эсэхийг шалгахад ашигласан.
Шуудангийн цаг: 2025-05-23