Laser snijden zal in de toekomst de belangrijkste technologie worden voor het snijden van 8-inch siliciumcarbide - een interview met professor Xiu Xiangqian van de Universiteit van Nanjing

Lasersnijden zal in de toekomst de belangrijkste technologie worden voor het snijden van 8-inch siliciumcarbide

V: Wat zijn de belangrijkste technologieën voor de verwerking van siliciumcarbide?

A: De hardheid van siliciumcarbide komt alleen op de tweede plaats na die van diamant, en het is een hard en broos materiaal.Het snijden van de gegroeide kristallen in vellen duurt lang en is gevoelig voor barstenAls eerste proces bij de verwerking van siliciumcarbide enkelkristallen bepaalt de prestatie van het snijden de daaropvolgende slijpen, polijsten, dunner maken en andere verwerkingsniveaus.Snijverwerking kan scheuren veroorzaken op het oppervlak en onderoppervlak van de wafer, waardoor de breukgraad en de productiekosten van de wafer toenemen.het beheersen van de oppervlakte scheur schade van de wafer snijden is van groot belang voor de bevordering van de ontwikkeling van siliciumcarbide apparaat productie technologieDe momenteel gemelde verwerkingstechnologieën voor het snijden van siliciumcarbide omvatten hoofdzakelijk consolidatie, snijden met vrij slijpmiddel, lasersnijden, koude scheiding en snijden met elektrische ontlading.onder welke de meest gebruikte methode voor de verwerking van siliciumcarbide-eenkristallen is het snijden met behulp van een afwisselende diamantgeconsolideerde slijpmachine met meerdere dradenWanneer de grootte van het kristallen ingot 8 inch of meer bereikt, zijn de vereisten voor draad snijmachines zeer hoog, de kosten zijn ook zeer hoog en de efficiëntie is te laag.Er is dringend behoefte aan de ontwikkeling van nieuwe, goedkope snijtechnologieën, laagverlies en hoge efficiency.

ZMSH's SiC-kristallen ingot

V: Wat zijn de voordelen van lasersnijtechnologie ten opzichte van de traditionele technologie voor het snijden met meerdere draden?

A: Bij het traditionele draadsnijproces moeten siliciumcarbide-balken in een bepaalde richting in dunne vellen met een dikte van enkele honderden micronen worden gesneden.Deze vellen worden vervolgens gemalen met diamant slijpvloeistof om gereedschapsplakken en oppervlakte ondergrondse scheur schade te verwijderen en bereiken de vereiste dikteVervolgens wordt CMP gepolijst om globale planarisatie te bereiken en ten slotte worden de siliciumcarbide wafers gereinigd.Vanwege het feit dat siliciumcarbide een hard en broos materiaal isHet is bij het snijden, slijpen en polijsten gevoelig voor vervorming en scheuren, wat de breukgraad van de wafer en de productiekosten verhoogt.de oppervlakte en het interface ruwheid is hoogDe verontreiniging is ernstig (zoals stof en afvalwater). Bovendien is de verwerkingscyclus voor het snijden van meerdere draden lang en de opbrengst laag.De traditionele methode voor het snijden met meerdere draden heeft naar schatting slechts 50% materiaalgebruik.De eerste productie-statistieken uit het buitenland tonen aan dat bij een 24 uur per dag continue parallelle productie, de verdeling van de productie tussen de verschillende producties in de verschillende sectoren van de productie van de producten van de productie van de producten van de productie van de productie van de producten van de productie van de productie van de producten van de productie van de productie van de producten van de productie van de productie van de producten van de productie van de productie van de producten van de productie van de productie van de producten van de productie van de productie van de producten van de productie van de productie van de producten van de productie van de productie van de producten van de productie van de producten van de productie van de productie van de producten van de productie van de productie van de producten van de productie van de productie van de producten van de productie van de producten van de productie van de productie van de producten van de productie van de producten van de productie van de productie van de producten van de productie van de producten van de productie van de productie van de producten van de producHet duurt ongeveer 273 dagen om 10 te producerenDat is relatief lang.

De meeste binnenlandse bedrijven voor de groei van siliciumcarbide-kristallen hanteren momenteel de aanpak van "hoe de productie te verhogen" en verhogen het aantal kristallengroeiovens aanzienlijk.wanneer de kristallengroeitechnologie nog niet volledig is ontwikkeld en de opbrengst relatief laag isIn het kader van de nieuwe programma's, die in het kader van het programma worden georganiseerd, moeten de bedrijven meer nadenken over "hoe ze kunnen besparen".een enkel 20 mm SiC-balk als voorbeeldIn de eerste plaats is het mogelijk om 30 350um wafers te produceren met een draadsag, terwijl er meer dan 50 wafers kunnen worden geproduceerd met lasersnijtechnologie.vanwege de betere geometrische eigenschappen van de wafers die door lasersnijden worden geproduceerdEen enkele 20 mm SiC-balk kan meer dan 80 wafers produceren.De traditionele multi-draad snijtechnologie is op grote schaal toegepast in siliciumcarbide van 6 inch en onderHet duurt echter 10 tot 15 dagen om 8-inch siliciumcarbide te snijden, wat hoge eisen heeft aan apparatuur, hoge kosten en lage efficiëntie.de technische voordelen van grootformaat lasersnijden worden duidelijk en het zal de mainstream technologie voor 8-inch snijden in de toekomst wordenHet lasersnijden van 8-inch siliciumcarbideblokken kan een snijtijd van minder dan 20 minuten per stuk bereiken, terwijl het snijverlies van één stuk binnen 60um wordt gecontroleerd.
 

ZMSH's SiC-kristallen ingot

Over het algemeen heeft lasersnijtechnologie in vergelijking met de technologie voor het snijden met meerdere draden voordelen zoals hoge efficiëntie en snelheid, hoge snijgraad, laag materiaalverlies en schoonheid.

V: Wat zijn de belangrijkste moeilijkheden in de lasersnijtechnologie voor siliciumcarbide?

A: Het belangrijkste proces van de lasersnijtechnologie voor siliciumcarbide bestaat uit twee stappen: lasermodificatie en waferseparatie.

De kern van lasermodificatie is het vormen en optimaliseren van de laserstraal.en scansnelheid zal allemaal van invloed zijn op het effect van siliciumcarbide ablatie wijziging en daaropvolgende wafer scheidingDe geometrische afmetingen van de modificatiezone bepalen de ruwheid van het oppervlak en de daaruit voortvloeiende moeilijkheidsgraad.Een hoge oppervlakte ruwheid zal de moeilijkheid van de daaropvolgende slijpen en verhogen materiaalverlies verhogen.

Na lasermodificatie is de scheiding van wafers voornamelijk gebaseerd op scheerkracht om de gesneden wafers van de balken af te schillen, zoals koud kraken en mechanische trekkracht.de binnenlandse fabrikanten 'onderzoek en ontwikkeling meestal gebruik maken van ultrasone omvormers te scheiden door trilling, wat kan leiden tot problemen zoals fragmentatie en versnippering, waardoor de opbrengst van de eindproducten vermindert.

De bovenstaande twee stappen moeten voor de meeste onderzoeks- en ontwikkelingsunits geen aanzienlijke moeilijkheden opleveren.vanwege de verschillende processen en doping van kristalbalken van verschillende producenten van kristalgroeiDe kwaliteit van de kristallen ingots varieert sterk. Of, als de interne doping en spanning van een enkel kristal ingot ongelijk zijn, zal dit de moeilijkheid van het snijden van het kristal ingot vergroten,verliezen vergroten en de opbrengst van eindproducten verminderenHet is mogelijk dat alleen het identificeren door middel van verschillende detectiemethoden en vervolgens het uitvoeren van zone-laserscansnijden geen aanzienlijk effect heeft op het verbeteren van de efficiëntie en de snijkwaliteit.Hoe innovatieve methoden en technologieën te ontwikkelen, optimaliseren van de snijprocesparameters,Het is de kern van de grootschalige toepassing van laser slicing apparatuur en technologieën met universele processen voor kristalblokken van verschillende kwaliteiten van verschillende fabrikanten..

V: Kunnen we naast siliciumcarbide ook andere halfgeleidermaterialen lasersnijden?

A: Vroege lasersnijtechnologie werd toegepast in verschillende materialenvelden.Het is uitgebreid tot het snijden van grote enkelvoudige kristallen.Naast siliciumcarbide kan het ook worden gebruikt voor het snijden van harde of broze materialen, zoals enkelkristallen zoals diamant, galliumnitride en galliumoxide.Het team van de Universiteit van Nanjing heeft veel voorbereidend werk gedaan aan het snijden van deze enkele halfgeleiderkristallen., waarbij de haalbaarheid en de voordelen van de lasersnijtechnologie voor eenvoudige halfgeleiderkristallen werden gecontroleerd.

ZMSH's Diamond wafer & GaN wafer

V: Zijn er op dit moment in ons land volwassen producten voor lasersnijapparatuur?
 

A: De industrie beschouwt de grote siliconcarbide-lasersnijmachines als de belangrijkste uitrusting voor het in de toekomst snijden van 8-inch siliconcarbide-balken.Grote apparatuur voor het lasersnijden van siliciumcarbide-balken kan alleen door Japan worden geleverdHet is duur en onderhevig aan een embargo tegen China. Volgens onderzoek wordt de binnenlandse vraag naar lasersnij-/verdunningsapparatuur geschat op ongeveer 1.000 eenheden op basis van het aantal draden snijmachines en de geplande capaciteit van siliciumcarbideMomenteel hebben binnenlandse bedrijven zoals Han's Laser, Delong Laser en Jiangsu General enorme bedragen geïnvesteerd in het ontwikkelen van gerelateerde producten.maar er is nog geen volwassen binnenlandse commerciële apparatuur in de productielijnen toegepast.

Al in 2001 the team led by Academician Zhang Rong and Professor Xiu Xiangqian from Nanjing University developed a laser exfoliation technology for gallium nitride substrates with independent intellectual property rightsIn het afgelopen jaar hebben wij deze technologie toegepast op het lasersnijden en dunner maken van grote siliconcarbide.We hebben de ontwikkeling van prototype apparatuur en snijproces onderzoek en ontwikkeling voltooid, waarbij het snijden en dunner maken van 4-6 inch semi-isolatieve siliciumcarbide wafers en het snijden van 6-8 inch geleidende siliciumcarbide ingots wordt bereikt.De snijtijd voor 6-8-inch semi-isolatieve siliciumcarbide is 10-15 minuten per plak, met een verlies van minder dan 30 μm. De snijtijd voor een stuk voor geleidende siliciumcarbide-balken van 6 tot 8 inch bedraagt 14 tot 20 minuten per stuk, met een verlies van minder dan 60 μm.De productie kan naar schatting met meer dan 50% worden verhoogd.Na het snijden, slijpen en polijsten voldoen de geometrische parameters van de siliconcarbide wafers aan de nationale normen.De onderzoeksresultaten tonen ook aan dat het thermische effect tijdens het lasersnijden geen significante invloed heeft op de spannings- en geometrische parameters van siliciumcarbideMet behulp van deze apparatuur hebben wij ook een haalbaarheidsonderzoek uitgevoerd naar de snijtechnologie van enkele kristallen van diamant, galliumnitride en galliumoxide.

Als innovatieve leider op het gebied van siliconcarbide waferverwerkingstechnologie heeft ZMSH de leiding genomen bij het beheersen van de kerntechnologie van 8-inch siliconcarbidelasersnijden.Door middel van een onafhankelijk ontwikkeld hoogprecisielasermodulatiesysteem en intelligente thermische managementtechnologieHet heeft een doorbraak in de industrie bereikt door de snij snelheid met meer dan 50% te verhogen en het materiaalverlies tot binnen 100 μm te verminderen.Onze laser slicing oplossing maakt gebruik van ultraviolet ultra-korte puls lasers in combinatie met een adaptieve optische systeem, die de snijdiepte en de warmte-afhankelijke zone nauwkeurig kan regelen, zodat de TTV van de wafer binnen 5 μm wordt gecontroleerd en de dislocatie-dichtheid kleiner is dan 103 cm−2,het verstrekken van betrouwbare technische ondersteuning voor de grootschalige massaproductie van 8-inch siliciumcarbide-substratenMomenteel heeft deze technologie de verificatie van de automotive-grade gepasseerd en wordt deze industrieel toegepast op het gebied van nieuwe energie en 5G-communicatie.

Het volgende is het SiC 4H-N & SEMI-type ZMSH:

* Neem contact met ons op voor eventuele auteursrechtelijke problemen, en wij zullen deze onmiddellijk aanpakken.