А: SiC вафли зүсэх, боловсруулахад ашигладаг гол технологиуд юу вэ?
A:Цахиурын карбид (SiC) нь алмазын дараа хоёрдугаарт ордог хатуулагтай бөгөөд маш хатуу, хэврэг материал гэж тооцогддог. Ургасан талстуудыг нимгэн вафли болгон зүсэхийг хамарсан зүсэх үйл явц нь цаг хугацаа их шаарддаг бөгөөд хагарах хандлагатай байдаг. Эхний алхам болгонSiCМоно талст боловсруулалтын үед зүсэх чанар нь дараагийн нунтаглах, өнгөлөх, нимгэрүүлэхэд ихээхэн нөлөөлдөг. Зүсэх нь ихэвчлэн гадаргуу болон доод хэсэгт ан цав үүсгэдэг бөгөөд энэ нь хавтангийн эвдрэлийн түвшин болон үйлдвэрлэлийн зардлыг нэмэгдүүлдэг. Тиймээс зүсэх явцад гадаргуугийн ан цавын эвдрэлийг хянах нь SiC төхөөрөмжийн үйлдвэрлэлийг урагшлуулахад чухал үүрэг гүйцэтгэдэг.
Одоогоор мэдээлэгдсэн SiC зүсэх аргуудад тогтмол зүлгүүр, чөлөөт зүлгүүр зүсэлт, лазер зүсэлт, давхаргын дамжуулалт (хүйтэн ялгах), цахилгаан цэнэггүй зүсэлт орно. Эдгээрээс тогтмол алмазан зүлгүүрээр олон утсыг харилцан зүсэх нь SiC дан талстыг боловсруулах хамгийн түгээмэл хэрэглэгддэг арга юм. Гэсэн хэдий ч гулдмайн хэмжээ 8 инч ба түүнээс дээш болох тусам тоног төхөөрөмжийн өндөр шаардлага, өртөг, үр ашиг багатай тул уламжлалт утсан хөрөө нь практик биш болж байна. Хямд өртөгтэй, бага алдагдалтай, өндөр үр ашигтай зүсэх технологиуд яаралтай хэрэгцээтэй байна.
А: Уламжлалт олон утастай зүсэлтээс лазер зүсэлт ямар давуу талтай вэ?
А: Уламжлалт утсан хөрөө нь тайрдагSiC гулдмайтодорхой чиглэлийн дагуу хэдэн зуун микрон зузаантай зүсмэлүүд болгон хуваана. Дараа нь зүсмэлүүдийг алмазан зутан ашиглан хөрөөний ул мөр болон газрын доорхи эвдрэлийг арилгахын тулд нунтаглаж, дараа нь химийн механик өнгөлгөө (CMP) хийж, эцэст нь SiC вафли гаргаж авна.
Гэсэн хэдий ч SiC-ийн өндөр хатуулаг, хэврэг байдлаас шалтгаалан эдгээр алхмууд нь гажуудал, хагарал, эвдрэлийн түвшин нэмэгдэх, үйлдвэрлэлийн өртөг нэмэгдэх, гадаргуугийн барзгаржилт, бохирдол (тоос шороо, бохир ус гэх мэт) зэрэгт хүргэдэг. Үүнээс гадна, утсан хөрөө хийх нь удаан бөгөөд гарц багатай байдаг. Тооцооллоор уламжлалт олон утсан зүсэлт нь материалын ашиглалтын ердөө 50% орчимд хүрдэг бөгөөд өнгөлж, нунтагласны дараа материалын 75% хүртэл алдагддаг. Гадаадын үйлдвэрлэлийн эхэн үеийн мэдээллээс харахад 10,000 ширхэг вафли үйлдвэрлэхэд ойролцоогоор 273 хоног тасралтгүй 24 цагийн үйлдвэрлэл шаардлагатай бөгөөд энэ нь маш их цаг хугацаа шаарддаг болохыг харуулж байна.
Дотооддоо олон SiC талст үйлдвэрлэлийн компаниуд зуухны хүчин чадлыг нэмэгдүүлэхэд анхаарлаа хандуулдаг. Гэсэн хэдий ч зөвхөн үйлдвэрлэлийг өргөжүүлэхийн оронд алдагдлыг хэрхэн бууруулах талаар бодох нь илүү чухал юм - ялангуяа талст үйлдвэрлэлийн гарц хараахан оновчтой болоогүй үед.
Лазер зүсэх төхөөрөмж нь материалын алдагдлыг мэдэгдэхүйц бууруулж, гарцыг сайжруулж чадна. Жишээлбэл, 20 мм-ийн нэг зүсэгч ашиглахSiC гулдмайУтсан хөрөөдөл нь 350 μм зузаантай 30 орчим вафер гаргаж авах боломжтой. Лазер зүсэлт нь 50-аас дээш вафер гаргаж авах боломжтой. Хэрэв ваферийн зузааныг 200 μм болгон бууруулбал нэг ижил гулдмайгаас 80-аас дээш вафер гаргаж авах боломжтой. Утсан хөрөөг 6 инч ба түүнээс бага хэмжээтэй ваферуудад өргөн ашигладаг бол 8 инчийн SiC гулдмайг зүсэхэд уламжлалт аргаар 10-15 хоног шаардагдах бөгөөд өндөр зэрэглэлийн тоног төхөөрөмж шаарддаг бөгөөд үр ашиг багатай өндөр өртөгтэй байдаг. Ийм нөхцөлд лазер зүсэлтийн давуу талууд тодорхой болж, 8 инчийн ваферийн ирээдүйн гол технологи болж байна.
Лазер зүсэлт хийх үед 8 инчийн хавтангийн зүсэлтийн хугацаа 20 минутаас бага байж болох бөгөөд хавтангийн материалын алдагдал 60 μм-ээс бага байж болно.
Товчхондоо, олон утастай зүсэлттэй харьцуулахад лазер зүсэлт нь илүү өндөр хурд, илүү сайн ургац, материалын алдагдал бага, цэвэр боловсруулалтыг санал болгодог.
А: SiC лазер зүсэлтийн гол техникийн бэрхшээлүүд юу вэ?
А: Лазер зүсэх үйл явц нь хоёр үндсэн үе шатыг хамардаг: лазерын өөрчлөлт ба вафли ялгах.
Лазерын өөрчлөлтийн гол цөм нь цацрагийн хэлбэржүүлэлт болон параметрийн оновчлол юм. Лазерын хүч, цэгийн диаметр, сканнердах хурд зэрэг параметрүүд нь бүгд материалын абляцийн чанар болон дараагийн вафлийн ялгах амжилтад нөлөөлдөг. Өөрчлөгдсөн бүсийн геометр нь гадаргуугийн барзгар байдал болон ялгах хүндрэлийг тодорхойлдог. Өндөр гадаргуугийн барзгар байдал нь дараа нь нунтаглах ажлыг хүндрүүлж, материалын алдагдлыг нэмэгдүүлдэг.
Өөрчлөлт хийсний дараа вафлийн ялгаруулалт нь ихэвчлэн хүйтэн хугарал эсвэл механик стресс гэх мэт зүсэлтийн хүчээр хийгддэг. Зарим ахуйн системүүд нь ялгах чичиргээг өдөөхийн тулд хэт авианы дамжуулагч ашигладаг боловч энэ нь хагарал болон ирмэгийн согогийг үүсгэж, эцсийн гарцыг бууруулдаг.
Эдгээр хоёр алхам нь угаасаа хэцүү биш боловч өөр өөр өсөлтийн процесс, допинг түвшин, дотоод стрессийн тархалтаас шалтгаалан талстын чанарын зөрүү нь зүсэх хүндрэл, гарц, материалын алдагдалд мэдэгдэхүйц нөлөөлдөг. Зөвхөн асуудалтай хэсгийг тодорхойлж, лазер сканнердах бүсийг тохируулах нь үр дүнг мэдэгдэхүйц сайжруулж чадахгүй байж магадгүй юм.
Өргөн хэрэглээний гол түлхүүр нь янз бүрийн үйлдвэрлэгчдийн олон төрлийн болор чанарт дасан зохицох чадвартай шинэлэг арга, тоног төхөөрөмжийг хөгжүүлэх, үйл явцын параметрүүдийг оновчтой болгох, бүх нийтийн хэрэглээтэй лазер зүсэх системийг бий болгоход оршино.
А: Лазер зүсэх технологийг SiC-ээс бусад хагас дамжуулагч материалд хэрэглэж болох уу?
А: Лазер зүсэх технологийг түүхэндээ олон төрлийн материалд хэрэглэж ирсэн. Хагас дамжуулагчдад анх вафли зүсэхэд ашигладаг байсан бөгөөд түүнээс хойш том хэмжээний дан талстыг зүсэх хүртэл өргөжсөн.
SiC-ээс гадна лазер зүсэлтийг алмаз, галлийн нитрид (GaN), галлийн исэл (Ga₂O₃) зэрэг бусад хатуу эсвэл хэврэг материалд ашиглаж болно. Эдгээр материалын урьдчилсан судалгаагаар хагас дамжуулагч хэрэглээнд лазер зүсэлт хийх боломж болон давуу талыг харуулсан.
А: Одоогоор дотоодын лазер зүсэх тоног төхөөрөмжийн дэвшилтэт бүтээгдэхүүн байгаа юу? Танай судалгаа ямар шатандаа явж байна вэ?
А: Том диаметртэй SiC лазер зүсэх төхөөрөмжийг 8 инчийн SiC вафли үйлдвэрлэлийн ирээдүйн гол тоног төхөөрөмж гэж өргөнөөр үздэг. Одоогоор зөвхөн Япон улс л ийм системийг нийлүүлж чаддаг бөгөөд тэдгээр нь үнэтэй бөгөөд экспортын хязгаарлалтад өртдөг.
SiC үйлдвэрлэлийн төлөвлөгөө болон одоо байгаа төмөр хөрөөний хүчин чадал дээр үндэслэн лазер зүсэх/нимгэрүүлэх системийн дотоодын эрэлт 1000 орчим нэгж гэж тооцоолж байна. Дотоодын томоохон компаниуд хөгжилд ихээхэн хөрөнгө оруулалт хийсэн боловч үйлдвэрлэлийн зориулалтаар ашиглах боломжтой боловсорсон, худалдаанд гарсан дотоодын тоног төхөөрөмж хараахан үйлдвэрт нэвтэрээгүй байна.
Судалгааны бүлгүүд 2001 оноос хойш лазер өргөх технологийг хөгжүүлж байгаа бөгөөд одоо үүнийг том диаметртэй SiC лазер зүсэх, нимгэрүүлэхэд өргөжүүлж байна. Тэд дараах чадвартай туршилтын систем болон зүсэх процессуудыг боловсруулсан: 4-6 инчийн хагас тусгаарлагчтай SiC вафлиг зүсэх, нимгэрүүлэх 6-8 инчийн дамжуулагчтай SiC гулдмайг зүсэх Гүйцэтгэлийн шалгуур үзүүлэлтүүд: 6-8 инчийн хагас тусгаарлагчтай SiC: зүсэх хугацаа 10-15 минут/вафли; материалын алдагдал <30 μм6-8 инчийн дамжуулагчтай SiC: зүсэх хугацаа 14-20 минут/вафли; материалын алдагдал <60 μм
Вафлины гарц 50%-иас дээш нэмэгдсэн гэж тооцоолсон
Зүссэний дараа вафли нь нунтаглах болон өнгөлөх дараа геометрийн үндэсний стандартыг хангадаг. Судалгаагаар лазераар өдөөгдсөн дулааны нөлөө нь вафли дахь стресс эсвэл геометрт мэдэгдэхүйц нөлөөлдөггүй болохыг харуулж байна.
Мөн алмаз, GaN, болон Ga₂O₃ дан талстуудыг зүсэх боломжийг шалгахад мөн адил төхөөрөмжийг ашигласан.
Нийтэлсэн цаг: 2025 оны 5-р сарын 23