Công nghệ máy cắt laser cacbua silic

Trong những năm gần đây, việc sử dụngMáy cắt laserCông nghệ ngày càng trở nên phổ biến trong sản xuất và gia công vật liệu bán dẫn. Nguyên lý của phương pháp này là sử dụng chùm tia laser hội tụ để biến đổi chất nền khỏi bề mặt hoặc bên trong vật liệu, từ đó tách nó ra. Vì đây là quá trình không tiếp xúc nên tránh được ảnh hưởng của mài mòn dụng cụ và ứng suất cơ học. Do đó, nó cải thiện đáng kể độ nhám và độ chính xác của bề mặt wafer, đồng thời loại bỏ nhu cầu thực hiện các quá trình đánh bóng tiếp theo, giảm thất thoát vật liệu, giảm chi phí và giảm ô nhiễm môi trường do quá trình mài và đánh bóng truyền thống gây ra. Công nghệ cắt laser đã được sử dụng từ lâu để cắt phôi silicon, nhưng ứng dụng của nó trong lĩnh vực cacbua silic vẫn chưa hoàn thiện. Hiện nay, chủ yếu có các công nghệ sau.

1. Cắt laser dẫn hướng nước
Công nghệ laser dẫn hướng bằng nước (Laser MicroJet, LMJ) hay còn gọi là công nghệ laser microjet, nguyên lý của nó là tập trung chùm tia laser vào vòi phun khi tia laser đi qua khoang nước được điều chế áp suất; một cột nước áp suất thấp được đẩy ra khỏi vòi phun. Do chiết suất, một ống dẫn sóng quang học có thể được hình thành tại bề mặt tiếp xúc giữa nước và không khí, cho phép tia laser truyền dọc theo hướng dòng nước, từ đó dẫn hướng bề mặt của nước. vật liệu đã qua xử lý để cắt qua tia nước áp suất cao. Ưu điểm chính của laser dẫn hướng bằng nước là chất lượng cắt. Dòng nước không chỉ có thể làm mát khu vực cắt, giảm biến dạng nhiệt và hư hỏng do nhiệt của vật liệu mà còn lấy đi các mảnh vụn gia công. So với cắt dây cưa, tốc độ của nó nhanh hơn đáng kể. Tuy nhiên, do nước hấp thụ ánh sáng laser có bước sóng khác nhau ở các mức độ khác nhau nên bước sóng laser bị hạn chế, chủ yếu là 1064nm, 532nm và 355nm.

Năm 1993, nhà khoa học Thụy Sĩ Beruold Richerzhagen lần đầu tiên đề xuất công nghệ này. Công ty do ông thành lập, Synova, chuyên nghiên cứu, phát triển và công nghiệp hóa tia laser dẫn hướng bằng nước. Nó đang ở vị trí dẫn đầu về công nghệ trên phạm vi quốc tế. Công nghệ trong nước còn tương đối lạc hậu. Inno Laser và Shengguang Silicon Research Các công ty khác đang tích cực nghiên cứu và phát triển.

2. Cắt vô hình

Stealth Dicing (SD) tập trung ánh sáng laser vào bên trong tấm bán dẫn xuyên qua bề mặt cacbua silic để tạo thành một lớp biến tính ở độ sâu cần thiết, từ đó làm bong tróc tấm bán dẫn. Vì không có vết cắt trên bề mặt wafer nên có thể đạt được độ chính xác xử lý cao. Quy trình SD với laser xung nano giây đã được sử dụng trong công nghiệp để tách các tấm silicon. Tuy nhiên, trong quá trình xử lý SD silicon cacbua bằng xung nano giây xung nano giây, hiệu ứng nhiệt sẽ xảy ra do thời lượng xung dài hơn nhiều so với thời gian ghép giữa các electron và phonon trong cacbua silic (thứ tự pico giây). Nhiệt lượng cao truyền vào tấm bán dẫn không chỉ làm cho quá trình phân tách dễ bị lệch khỏi hướng mong muốn mà còn tạo ra ứng suất dư lớn có thể dẫn đến gãy xương và khả năng phân tách kém. Do đó, khi xử lý cacbua silic, quy trình SD của laser xung cực ngắn thường được sử dụng và hiệu ứng nhiệt giảm đi rất nhiều.

Công ty DISCO Nhật Bản đã phát triển một công nghệ cắt laser có tên gọi là hấp thụ lặp đi lặp lại màu đen vô định hình (KABRA). Lấy việc xử lý các thỏi cacbua silic có đường kính 6 inch và độ dày 20 mm làm ví dụ, năng suất của tấm wafer Silicon cacbon hóa đã tăng gấp bốn lần. Quy trình KABRA về cơ bản tập trung tia laser vào bên trong vật liệu cacbua silic. Thông qua "sự hấp thụ lặp lại màu đen vô định hình", cacbua silic bị phân hủy thành silicon vô định hình và carbon vô định hình, đồng thời tạo thành một lớp đóng vai trò là điểm cơ bản để tách wafer, nghĩa là màu đen. Lớp vô định hình hấp thụ nhiều ánh sáng hơn, cho phép các tấm wafer được dễ dàng tách ra.

Công nghệ wafer Cold Split do Siltectra phát triển, được Infineon mua lại, không chỉ có thể chia nhiều loại thỏi khác nhau thành các tấm wafer mà còn giảm tổn thất của mỗi wafer xuống mức thấp tới 80 μm, giảm thất thoát vật liệu tới 90%. Tổng chi phí sản xuất thiết bị cuối cùng giảm tới 30%. Công nghệ cắt nguội được chia thành hai bước: đầu tiên, phôi pha lê được chiếu tia laser để tạo thành lớp bong tróc, làm giãn nở thể tích bên trong của vật liệu cacbua silic, từ đó tạo ra ứng suất kéo và hình thành một lớp vết nứt vi mô rất hẹp; và sau đó các vết nứt nhỏ được cắt bỏ thông qua bước làm mát polyme. Vết nứt được xử lý thành vết nứt chính để tách tấm wafer khỏi phôi còn lại. Năm 2019, một bên thứ ba đã đánh giá công nghệ này và đo độ nhám bề mặt Ra của wafer sau khi phân đoạn nhỏ hơn 3µm, kết quả tốt nhất là dưới 2µm.

Cắt sửa đổi do JTBYShield Laser Trung Quốc phát triển là công nghệ laser giúp tách các tấm bán dẫn thành các chip hoặc khuôn riêng lẻ. Quá trình này cũng sử dụng chùm tia laser chính xác để quét bên trong tấm bán dẫn nhằm tạo thành một lớp được sửa đổi, để tấm bán dẫn có thể mở rộng dọc theo đường quét laser thông qua ứng suất bên ngoài để hoàn thành quá trình phân tách chính xác.

Hiện nay, chúng ta đã làm chủ được công nghệ cắt vữa cacbua silic nhưng việc cắt vữa có tổn thất cao, hiệu quả thấp và ô nhiễm nghiêm trọng. Nó đang dần được lặp lại bởi công nghệ cắt dây kim cương. Đồng thời, ưu điểm về hiệu suất và hiệu quả của việc cắt laser là vượt trội, khác với xử lý tiếp xúc cơ học truyền thống. Công nghệ này có nhiều ưu điểm, bao gồm hiệu suất xử lý cao, đường ghi nét hẹp và mật độ chip cao. Nó là đối thủ cạnh tranh mạnh mẽ trong việc thay thế công nghệ cắt dây kim cương và mở ra một hướng mới cho việc ứng dụng các vật liệu bán dẫn thế hệ tiếp theo như cacbua silic. Với sự phát triển của công nghệ công nghiệp, kích thước của chất nền cacbua silic tiếp tục tăng, công nghệ cắt cacbua silic sẽ phát triển nhanh chóng, cắt laser hiệu quả và chất lượng cao sẽ là xu hướng quan trọng trong việc cắt cacbua silic trong tương lai.

Thông tin liên lạc:

Nếu bạn có bất kỳ ý tưởng nào, hãy nói chuyện với chúng tôi. Bất kể khách hàng của chúng tôi ở đâu và yêu cầu của chúng tôi là gì, chúng tôi sẽ tuân theo mục tiêu của mình là cung cấp cho khách hàng chất lượng cao, giá thấp và dịch vụ tốt nhất.