Aplicarea laserelor picosecunde pentru tăierea substraturilor cu carbură de siliciu

Un substrat este materialul de bază al unui cip semiconductor, care joacă în principal rolurile de suport fizic, conductivitate termică și conductivitate electrică. Carbura de siliciu are o conductivitate electrică mai mare și o stabilitate termică mai puternică decât materialele tradiționale din siliciu, este unul dintre materialele ideale pentru fabricarea de dispozitive de înaltă temperatură, frecvență înaltă, putere mare și tensiune înaltă, care sunt utilizate pe scară largă în energia solară, componentele vehiculelor , grămezi de încărcare, surse de alimentare și alte multe domenii ale vieții și producției.
Fabricarea substratului cu carbură de siliciu trebuie să treacă prin sinteza materiilor prime, creșterea cristalului, tăierea cristalului, măcinarea și prelucrarea napolitanelor, precum și curățarea, lustruirea, testarea și multe alte legături. Veriga de tăiere este una dintre verigile-cheie, datorită durității mari a carburii de siliciu, durității Mohs de 9,5 și fragilității ridicate, ceea ce face ca tăierea legăturii de procesare să fie dificilă, rata mare de rupere, unele date arată că randamentul legăturii de prelucrare cu carbură de siliciu este aproximativ 70%, costul a reprezentat aproximativ 50%. Prin urmare, îmbunătățirea ratei randamentului de tăiere ajută la reducerea costurilor de fabricație a substratului cu carbură de siliciu, dar și în conformitate cu așteptările industriei semiconductoare pentru reducerea costurilor și eficiența prelucrării cu carbură de siliciu.
În prezent, programul tradițional de tăiere pentru materialele din carbură de siliciu este în proces de tăiere a sârmei diamantate în loc de tăiere a sârmei de mortar, dar există încă probleme precum pierderea mai mare și costul mai mare al consumabilelor de tăiere. Tăierea cu laser, ca alternativă la tăierea cu mai multe fire, are avantaje în ceea ce privește precizia, eficiența tăierii, pierderea, randamentul produsului etc., ceea ce ajută la reducerea costului carburii de siliciu, accelerând astfel pătrunderea produselor finite pe piața semiconductoarelor cu siliciu. carbură ca material suport.

Laserele ultrarapide de picosecundă cu lățimi ale impulsurilor de picosecundă sunt instrumente extrem de eficiente pentru tăierea materialelor de substrat cu carbură de siliciu. Pe baza cererii pieței pentru tăierea cu laser a materialelor de substrat cu carbură de siliciu, Nuffy Optoelectronics a explorat pe larg tăierea cu laser a carburii de siliciu cu laserul său de picosecundă dezvoltat ca sursă de lumină. Lățimea impulsului acestui laser de picosecundă este de aproximativ 10 ps, ​​calitatea fasciculului este excelentă (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.
Când laserul este aplicat pe materialul din carbură de siliciu cu un timp de puls de picosecunde, cu energia pulsului crescând brusc, puterea de vârf ultra-înaltă poate îndepărta cu ușurință stratul exterior de electroni, făcând electronii să se desprindă de legarea atomilor și formând plasmă și apoi realizând îndepărtarea materialului, care este un proces de prelucrare la rece. Prelucrarea la rece a laserului de picosecundă este mai prietenoasă cu caracteristicile dure și fragile ale carburii de siliciu și este mai puțin predispusă la ciobire, precum și la crăpare la tăiere. Pe măsură ce fasciculul laser se deplasează pe suprafața materialului, formează o fantă cu o lățime foarte îngustă și completează tăierea materialului.
În același timp, timpul de interacțiune a laserului cu materialul este foarte scurt, doar aproximativ 10 ps, ​​ionii sunt eliminați de pe suprafața materialului înainte ca energia să fie transferată către materialul înconjurător și nu există niciun impact termic asupra mediului înconjurător. material, iar zona afectată de căldură este foarte mică. Mai mult decât atât, este tăierea fără contact, fără stres mecanic, ceea ce face ca tăierea cu carbură de siliciu să fie extrem de eficientă, cu fante mici de tăiere și utilizare ridicată a materialului, atât performanță fiabilă, cât și avantaje de cost, și poate fi un echipament de înlocuire ideal pentru tehnologia de tăiere a sârmei diamantate din carbură de siliciu. .

Substratul cu carbură de siliciu de dimensiuni mari ajută la reducerea costurilor și la eficiență și a devenit o tendință de dezvoltare principală. Cu cât dimensiunea substratului este mai mare, cu atât se pot produce mai multe așchii per unitate de substrat, cu atât costul pe unitate de cip este mai mic, în timp ce reducerea deșeurilor de margine va reduce și mai mult costul producției de cip. Potrivit rapoartelor mass-media, dimensiunea curentă globală a substratului de carbură de siliciu de 6 inchi este în tranziție la substratul de 8-inchi, dimensiunea curentă a substratului de carbură de siliciu domestic este de 4 inci și tranziția la 6- inch substrat, este de așteptat să 2025 ~ 2030 6-inch napolitane în cererea de pe piața internă va crește la 600,000 bucăți. Dimensiunea mai mare înseamnă o dificultate mai mare de procesare, în noua situație din noua perioadă, Nuffield Optoelectronics se va baza pe cererea actuală a pieței pentru frontierele științifice și tehnologice, va intensifica cercetarea științifică și explorarea experimentală pentru descoperirile din industria semiconductoarelor în dezvoltarea împuternicirii.