S: SiC vafli dilimləmə və emalda istifadə olunan əsas texnologiyalar hansılardır?
A:Silisium karbid (SiC) yalnız almazdan sonra ikinci bir sərtliyə malikdir və çox sərt və kövrək material hesab olunur. Yetişmiş kristalların nazik vaflilərə kəsilməsini əhatə edən dilimləmə prosesi çox vaxt aparır və qırılmaya meyllidir. İlk addım kimiSiCmonokristal emalı, dilimləmə keyfiyyəti sonrakı üyütmə, cilalama və incəlməyə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Dilimləmə tez-tez yerüstü və yeraltı çatlara səbəb olur, vafli qırılma nisbətlərini və istehsal xərclərini artırır. Buna görə də, dilimləmə zamanı səth çatlaqlarının zədələnməsinə nəzarət SiC cihazının istehsalının inkişafı üçün çox vacibdir.
Hal-hazırda bildirilən SiC dilimləmə üsullarına sabit aşındırıcı, sərbəst aşındırıcı dilimləmə, lazerlə kəsmə, təbəqə köçürmə (soyuq ayırma) və elektrik boşalma dilimləmə daxildir. Bunların arasında, sabit almaz aşındırıcılarla qarşılıqlı çox telli dilimləmə SiC monokristallarının emalı üçün ən çox istifadə edilən üsuldur. Bununla belə, külçə ölçüləri 8 düym və daha yuxarıya çatdıqca, yüksək avadanlıq tələbləri, xərclər və aşağı səmərəlilik səbəbindən ənənəvi məftil kəsimi daha az praktik olur. Təcili olaraq aşağı qiymətli, az itkili, yüksək səmərəli dilimləmə texnologiyalarına ehtiyac var.
S: Lazer dilimləmənin ənənəvi çox telli kəsmə ilə müqayisədə üstünlükləri hansılardır?
A: Ənənəvi məftil mişarları kəsirSiC külçəsimüəyyən bir istiqamətdə bir neçə yüz mikron qalınlığında dilimlərə. Sonra dilimlər mişar izlərini və yeraltı zədələri aradan qaldırmaq üçün almaz şlamlarından istifadə edərək üyüdülür, ardınca qlobal planarizasiyaya nail olmaq üçün kimyəvi mexaniki cilalama (CMP) aparılır və nəhayət SiC vafliləri əldə etmək üçün təmizlənir.
Bununla belə, SiC-nin yüksək sərtliyi və kövrəkliyi səbəbindən bu addımlar asanlıqla əyilmə, çatlama, artan qırılma sürəti, daha yüksək istehsal xərcləri və yüksək səth pürüzlülük və çirklənmə (toz, çirkab su və s.) ilə nəticələnə bilər. Bundan əlavə, tel kəsmə yavaş və aşağı məhsuldarlığa malikdir. Hesablamalar göstərir ki, ənənəvi çoxtelli dilimləmə materialdan yalnız təxminən 50% istifadəyə nail olur və cilalama və üyüdülmədən sonra materialın 75%-ə qədəri itirilir. İlkin xarici istehsal məlumatları göstərirdi ki, 10.000 vafli istehsal etmək üçün 24 saat fasiləsiz istehsal təxminən 273 gün çəkə bilər ki, bu da çox vaxt tələb edir.
Yerli olaraq, bir çox SiC kristal inkişaf edən şirkətlər soba tutumunun artırılmasına diqqət yetirirlər. Bununla belə, yalnız hasilatı genişləndirmək əvəzinə, itkiləri necə azaltmağı düşünmək daha vacibdir - xüsusən də kristal artımının məhsuldarlığı hələ optimal olmadıqda.
Lazer dilimləmə avadanlığı material itkisini əhəmiyyətli dərəcədə azalda və məhsuldarlığı yaxşılaşdıra bilər. Məsələn, tək 20 mm istifadə edərəkSiC külçəsi:Məftillərin kəsilməsi 350 μm qalınlıqda təxminən 30 vafli əldə edə bilər. Lazerlə dilimləmə 50-dən çox vafli əldə edə bilər. Əgər vaflinin qalınlığı 200 μm-ə endirilərsə, eyni külçədən 80-dən çox vafli istehsal oluna bilər. SiC külçəsi ənənəvi üsullarla 10-15 gün çəkə bilər, yüksək səviyyəli avadanlıq tələb edir və aşağı səmərəliliklə yüksək xərclərə səbəb olur. Bu şərtlər altında lazer dilimləmənin üstünlükləri aydınlaşır və bu, onu 8 düymlük vaflilər üçün əsas gələcək texnologiyaya çevirir.
Lazer kəsmə ilə 8 düymlük vafli üçün dilimləmə vaxtı 20 dəqiqədən az ola bilər, hər vafli üçün material itkisi 60 μm-dən az ola bilər.
Xülasə, çox telli kəsmə ilə müqayisədə lazer dilimləmə daha yüksək sürət, daha yaxşı məhsuldarlıq, daha az material itkisi və daha təmiz emal təklif edir.
S: SiC lazer dilimləməsində əsas texniki problemlər hansılardır?
A:Lazer dilimləmə prosesi iki əsas addımı əhatə edir: lazer modifikasiyası və vafli ayrılması.
Lazer modifikasiyasının əsasını şüanın formalaşdırılması və parametrlərin optimallaşdırılması təşkil edir. Lazer gücü, ləkənin diametri və skan sürəti kimi parametrlər materialın ablasiyasının keyfiyyətinə və sonrakı vafli ayrılmasının müvəffəqiyyətinə təsir göstərir. Dəyişdirilmiş zonanın həndəsəsi səthin pürüzlülüyünü və ayrılmanın çətinliyini müəyyən edir. Yüksək səth pürüzlülüyü sonradan üyüdülməni çətinləşdirir və material itkisini artırır.
Modifikasiyadan sonra vafli ayrılması adətən soyuq qırılma və ya mexaniki gərginlik kimi kəsici qüvvələr vasitəsilə əldə edilir. Bəzi yerli sistemlər ayırma üçün vibrasiya yaratmaq üçün ultrasəs çeviricilərindən istifadə edir, lakin bu, son məhsuldarlığı aşağı salaraq qırılma və kənar qüsurlara səbəb ola bilər.
Bu iki addım mahiyyət etibarilə çətin olmasa da, kristal keyfiyyətindəki uyğunsuzluqlar – fərqli böyümə prosesləri, dopinq səviyyələri və daxili stress paylanması səbəbindən – dilimləmə çətinliyinə, məhsuldarlığa və material itkisinə əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir. Sadəcə problem sahələrini müəyyən etmək və lazer skanlama zonalarını tənzimləmək nəticələri əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdırmaya bilər.
Geniş tətbiqin açarı müxtəlif istehsalçıların kristal keyfiyyətlərinin geniş spektrinə uyğunlaşa bilən innovativ metodların və avadanlıqların işlənib hazırlanmasında, proses parametrlərinin optimallaşdırılmasında və universal tətbiq oluna bilən lazer dilimləmə sistemlərinin qurulmasındadır.
S: Lazer dilimləmə texnologiyası SiC-dən başqa digər yarımkeçirici materiallara da tətbiq edilə bilərmi?
A:Lazer kəsmə texnologiyası tarixən geniş çeşiddə materiallara tətbiq edilmişdir. Yarımkeçiricilərdə o, əvvəlcə vafli dilimləmək üçün istifadə edilmişdi və sonradan iri həcmli tək kristalların dilimlənməsi üçün genişləndi.
SiC-dən başqa, lazer dilimləmə almaz, qallium nitridi (GaN) və qalium oksidi (Ga₂O₃) kimi digər sərt və ya kövrək materiallar üçün də istifadə edilə bilər. Bu materiallar üzərində aparılan ilkin tədqiqatlar yarımkeçirici tətbiqlər üçün lazer dilimləmənin mümkünlüyünü və üstünlüklərini nümayiş etdirdi.
S: Hal-hazırda yetkin yerli lazer dilimləmə avadanlığı məhsulları varmı? Araşdırmanız hansı mərhələdədir?
A: Böyük diametrli SiC lazer dilimləmə avadanlığı, 8 düymlük SiC vafli istehsalının gələcəyi üçün geniş əsas avadanlıq hesab olunur. Hazırda belə sistemləri yalnız Yaponiya təmin edə bilər və onlar bahadır və ixrac məhdudiyyətlərinə məruz qalır.
SiC istehsal planlarına və mövcud məftil mişar gücünə əsasən lazer dilimləmə/incəlmə sistemlərinə daxili tələbatın təxminən 1000 ədəd olduğu təxmin edilir. Böyük yerli şirkətlər inkişafa böyük sərmayələr qoyublar, lakin hələlik heç bir yetkin, kommersiya baxımından mövcud olan yerli avadanlıq sənaye tətbiqinə çatmayıb.
Tədqiqat qrupları 2001-ci ildən bəri xüsusi lazer qaldırma texnologiyasını inkişaf etdirir və indi bunu böyük diametrli SiC lazer dilimləmə və nazikləşdirməyə qədər genişləndirir. Onlar aşağıdakılara qadir olan prototip sistemi və dilimləmə prosesləri işləyib hazırlamışlar: 4–6 düymlük yarıizolyasiya edən SiC vaflilərinin kəsilməsi və incəlməsi 6–8 düymlük keçirici SiC külçələrinin kəsilməsi Performans göstəriciləri: 6–8 düymlük yarıizolyasiyalı SiC: dilimləmə vaxtı 10–15 dəqiqə/valf; material itkisi <30 μm6–8 düym keçirici SiC: dilimləmə vaxtı 14–20 dəqiqə/vafli; material itkisi <60 μm
Təxmini vafli məhsuldarlığı 50%-dən çox artıb
Dilimləmədən sonra vaflilər üyüdülmə və cilalamadan sonra həndəsə üçün milli standartlara cavab verir. Tədqiqatlar həmçinin göstərir ki, lazerin yaratdığı termal effektlər vaflilərdə stress və ya həndəsə əhəmiyyətli dərəcədə təsir etmir.
Eyni avadanlıq almaz, GaN və Ga₂O₃ monokristallarının dilimlənməsinin mümkünlüyünü yoxlamaq üçün də istifadə edilmişdir.
Göndərmə vaxtı: 23 may 2025-ci il