Pikosekundes lāzeru pielietojums silīcija karbīda substrātu griešanai

Substrāts ir pusvadītāju mikroshēmas pamatā esošais materiāls, kas galvenokārt veic fiziskā atbalsta, siltumvadītspējas un elektriskās vadītspējas funkcijas. Silīcija karbīdam ir augstāka elektrovadītspēja un spēcīgāka termiskā stabilitāte nekā tradicionālajiem silīcija materiāliem, tas ir viens no ideāliem materiāliem augstas temperatūras, augstfrekvences, lieljaudas, augstsprieguma ierīču izgatavošanai, ko plaši izmanto saules enerģijā, transportlīdzekļu komponentos. , uzlādes kaudzes, barošanas avoti un citas daudzas dzīves un ražošanas jomas.
Silīcija karbīda substrāta ražošanai ir jāveic izejvielu sintēze, kristālu audzēšana, kristālu griešana, vafeļu frēzēšana un apstrāde, kā arī tīrīšana, pulēšana, testēšana un daudzas citas saites. Griešanas saite ir viena no galvenajām saitēm, ņemot vērā silīcija karbīda lielo cietību, Mosa cietību 9,5 un augstu trauslumu, kas apgrūtina apstrādes saites griešanu, augstu lūzuma ātrumu, daži dati liecina, ka silīcija karbīda apstrādes saites produktivitāte ir apmēram 70%, izmaksas veidoja aptuveni 50%. Tāpēc griešanas ražības līmeņa uzlabošana palīdz samazināt silīcija karbīda substrāta ražošanas izmaksas, kā arī atbilst pusvadītāju nozares cerībām par izmaksu samazināšanu un silīcija karbīda apstrādes efektivitāti.
Pašlaik tradicionālā silīcija karbīda materiālu griešanas programma ir dimanta stieples griešanas procesā, nevis javas stieples griešanas procesā, taču joprojām pastāv problēmas, piemēram, lielāki zudumi un lielākas palīgmateriālu griešanas izmaksas. Lāzergriešanai kā alternatīvai vairāku vadu griešanai ir priekšrocības precizitātes, griešanas efektivitātes, zudumu, produkta iznākuma u.c. ziņā, kas palīdz samazināt silīcija karbīda izmaksas, tādējādi paātrinot gatavo izstrādājumu iekļūšanu pusvadītāju tirgū ar silīciju. karbīds kā substrāta materiāls.

Īpaši ātri pikosekundu lāzeri ar pikosekundes impulsa platumu ir ļoti efektīvi instrumenti silīcija karbīda substrāta materiālu griešanai. Pamatojoties uz tirgus pieprasījumu pēc silīcija karbīda substrāta materiālu lāzergriešanas, Nuffy Optoelectronics ir plaši izpētījis silīcija karbīda lāzergriešanu, izmantojot pašu izstrādāto pikosekundes lāzeru kā gaismas avotu. Šī pikosekundu lāzera impulsa platums ir aptuveni 10ps, stara kvalitāte ir lieliska (M²<1.3), and the pulse stability and power stability are very high, both less than 1% RMS. The ultra-high stability can provide a long-lasting and reliable output for the cutting process, which ensures the requirements of industrial-grade scenario cutting applications, as well as a higher consistency of the cutting to enhance the yield rate.
Kad lāzers tiek pielietots silīcija karbīda materiālam ar impulsa laiku pikosekundēs, strauji pieaugot impulsa enerģijai, īpaši liela maksimālā jauda var viegli atdalīt ārējo elektronu slāni, liekot elektroniem atrauties no atomu saistīšanās un veidojot plazmu un pēc tam realizējot materiāla izņemšanu, kas ir aukstās apstrādes process. Pikosekundes lāzera aukstā apstrāde ir draudzīgāka silīcija karbīda cietajām un trauslajām īpašībām, un tas ir mazāk pakļauts šķeldošanai, kā arī plaisāšanai griešanas laikā. Lāzera staram pārvietojoties pa materiāla virsmu, tas veido ļoti šauru spraugu un pabeidz materiāla griešanu.
Tajā pašā laikā lāzera mijiedarbības laiks ar materiālu ir ļoti īss, tikai aptuveni 10 ps, ​​joni tiek ablēti no materiāla virsmas, pirms enerģija tiek pārnesta uz apkārtējo materiālu, un nav termiskas ietekmes uz apkārtējo. materiāls, un siltuma ietekmes zona ir ļoti maza. Turklāt tā ir bezkontakta griešana bez mehāniskas slodzes, kas padara silīcija karbīda griešanu ļoti efektīvu, ar mazām griešanas spraugām un augstu materiālu izmantošanu, gan uzticamu veiktspēju, gan izmaksu priekšrocības, un tā var būt ideāls silīcija karbīda dimanta stiepļu griešanas tehnoloģijas nomaiņas aprīkojums. .

Liela izmēra silīcija karbīda substrāts palīdz samazināt izmaksas un efektivitāti, un tas ir kļuvis par galveno attīstības tendenci. Jo lielāks ir substrāta izmērs, jo vairāk skaidu var saražot uz vienu substrāta vienību, tādējādi jo zemākas ir izmaksas par mikroshēmas vienību, savukārt malu atkritumu samazināšana vēl vairāk samazinās skaidu ražošanas izmaksas. Saskaņā ar plašsaziņas līdzekļu ziņojumiem pašreizējais globālais silīcija karbīda substrāta izmērs ir 6 collas, notiek pāreja uz 8-collu substrātu, vietējā silīcija karbīda substrāta galvenais izmērs ir 4 collas un pāreja uz 6- collu substrāts, sagaidāms, ka līdz 2025. gadam ~ 2030 6-collu vafeles vietējā tirgū pieaugs līdz 600,{8}} gabaliem. Lielāks izmērs nozīmē lielākas apstrādes grūtības, saskaņā ar jauno situāciju jaunajā periodā Nuffield Optoelectronics balstīsies uz pašreizējo tirgus pieprasījumu pēc zinātnes un tehnoloģiju robežām, pastiprinās zinātnisko izpēti un eksperimentālo izpēti pusvadītāju nozares sasniegumiem pilnvaru attīstībā.