ప్ర: SiC వేఫర్ స్లైసింగ్ మరియు ప్రాసెసింగ్‌లో ఉపయోగించే ప్రధాన సాంకేతికతలు ఏమిటి?
A:సిలికాన్ కార్బైడ్ (SiC) వజ్రం తర్వాత రెండవ కాఠిన్యాన్ని కలిగి ఉంటుంది మరియు ఇది చాలా కఠినమైన మరియు పెళుసుగా ఉండే పదార్థంగా పరిగణించబడుతుంది. పెరిగిన స్ఫటికాలను సన్నని పొరలుగా కత్తిరించే స్లైసింగ్ ప్రక్రియ సమయం తీసుకుంటుంది మరియు చిప్పింగ్‌కు గురవుతుంది. మొదటి దశగాసిఐసిసింగిల్ క్రిస్టల్ ప్రాసెసింగ్‌లో, స్లైసింగ్ నాణ్యత తదుపరి గ్రైండింగ్, పాలిషింగ్ మరియు సన్నబడటాన్ని గణనీయంగా ప్రభావితం చేస్తుంది. స్లైసింగ్ తరచుగా ఉపరితల మరియు ఉపరితల పగుళ్లను పరిచయం చేస్తుంది, వేఫర్ బ్రేకేజ్ రేట్లు మరియు ఉత్పత్తి ఖర్చులను పెంచుతుంది. అందువల్ల, స్లైసింగ్ సమయంలో ఉపరితల పగుళ్ల నష్టాన్ని నియంత్రించడం SiC పరికర తయారీని ముందుకు తీసుకెళ్లడానికి చాలా ముఖ్యమైనది.
ప్రస్తుతం నివేదించబడిన SiC స్లైసింగ్ పద్ధతుల్లో స్థిర-రాపిడి, స్వేచ్ఛా-రాపిడి స్లైసింగ్, లేజర్ కటింగ్, లేయర్ ట్రాన్స్‌ఫర్ (కోల్డ్ సెపరేషన్) మరియు ఎలక్ట్రికల్ డిశ్చార్జ్ స్లైసింగ్ ఉన్నాయి. వీటిలో, స్థిర వజ్ర అబ్రాసివ్‌లతో రెసిప్రొకేటింగ్ మల్టీ-వైర్ స్లైసింగ్ అనేది SiC సింగిల్ క్రిస్టల్‌లను ప్రాసెస్ చేయడానికి సాధారణంగా ఉపయోగించే పద్ధతి. అయితే, ఇంగోట్ పరిమాణాలు 8 అంగుళాలు మరియు అంతకంటే ఎక్కువకు చేరుకున్నప్పుడు, అధిక పరికరాల డిమాండ్లు, ఖర్చులు మరియు తక్కువ సామర్థ్యం కారణంగా సాంప్రదాయ వైర్ కత్తిరింపు తక్కువ ఆచరణాత్మకంగా మారుతుంది. తక్కువ-ధర, తక్కువ-నష్టం, అధిక-సామర్థ్య స్లైసింగ్ టెక్నాలజీల కోసం తక్షణ అవసరం ఉంది.
ప్ర: సాంప్రదాయ మల్టీ-వైర్ కటింగ్ కంటే లేజర్ స్లైసింగ్ యొక్క ప్రయోజనాలు ఏమిటి?
A: సాంప్రదాయ వైర్ కత్తిరింపుSiC ఇంగోట్ఒక నిర్దిష్ట దిశలో అనేక వందల మైక్రాన్ల మందం కలిగిన ముక్కలుగా చేయండి. ఆ ముక్కలను వజ్రాల ముద్దలను ఉపయోగించి రంపపు గుర్తులు మరియు ఉపరితల నష్టాన్ని తొలగిస్తారు, తరువాత గ్లోబల్ ప్లానరైజేషన్ సాధించడానికి రసాయన మెకానికల్ పాలిషింగ్ (CMP) చేస్తారు మరియు చివరకు SiC వేఫర్‌లను పొందడానికి శుభ్రం చేస్తారు.
అయితే, SiC యొక్క అధిక కాఠిన్యం మరియు పెళుసుదనం కారణంగా, ఈ దశలు సులభంగా వార్పింగ్, పగుళ్లు, విరిగిపోయే రేటు పెరుగుదల, అధిక ఉత్పత్తి ఖర్చులు మరియు అధిక ఉపరితల కరుకుదనం మరియు కాలుష్యం (దుమ్ము, మురుగునీరు మొదలైనవి) కు కారణమవుతాయి. అదనంగా, వైర్ సావింగ్ నెమ్మదిగా ఉంటుంది మరియు తక్కువ దిగుబడిని కలిగి ఉంటుంది. సాంప్రదాయ మల్టీ-వైర్ స్లైసింగ్ కేవలం 50% పదార్థ వినియోగాన్ని మాత్రమే సాధిస్తుందని మరియు పాలిషింగ్ మరియు గ్రైండింగ్ తర్వాత 75% వరకు పదార్థం పోతుందని అంచనాలు చూపిస్తున్నాయి. 10,000 వేఫర్‌లను ఉత్పత్తి చేయడానికి దాదాపు 273 రోజుల నిరంతర 24-గంటల ఉత్పత్తి పట్టవచ్చని ప్రారంభ విదేశీ ఉత్పత్తి డేటా సూచించింది - చాలా సమయం పడుతుంది.
దేశీయంగా, అనేక SiC క్రిస్టల్ గ్రోత్ కంపెనీలు ఫర్నేస్ సామర్థ్యాన్ని పెంచడంపై దృష్టి సారించాయి. అయితే, ఉత్పత్తిని విస్తరించడానికి బదులుగా, నష్టాలను ఎలా తగ్గించాలో పరిగణించడం చాలా ముఖ్యం - ముఖ్యంగా క్రిస్టల్ గ్రోత్ దిగుబడి ఇంకా సరైనది కానప్పుడు.
లేజర్ స్లైసింగ్ పరికరాలు పదార్థ నష్టాన్ని గణనీయంగా తగ్గించి దిగుబడిని మెరుగుపరుస్తాయి. ఉదాహరణకు, సింగిల్ 20 మి.మీ.SiC ఇంగోట్:వైర్ సావింగ్ 350 μm మందం కలిగిన 30 వేఫర్‌లను ఉత్పత్తి చేయగలదు. లేజర్ స్లైసింగ్ 50 కంటే ఎక్కువ వేఫర్‌లను ఉత్పత్తి చేయగలదు. వేఫర్ మందాన్ని 200 μmకి తగ్గించినట్లయితే, అదే ఇంగోట్ నుండి 80 కంటే ఎక్కువ వేఫర్‌లను ఉత్పత్తి చేయవచ్చు. వైర్ సావింగ్ 6 అంగుళాలు మరియు అంతకంటే చిన్న వేఫర్‌లకు విస్తృతంగా ఉపయోగించబడుతుండగా, 8-అంగుళాల SiC ఇంగోట్‌ను స్లైసింగ్ చేయడానికి సాంప్రదాయ పద్ధతులతో 10–15 రోజులు పట్టవచ్చు, దీనికి అధిక-ముగింపు పరికరాలు అవసరం మరియు తక్కువ సామర్థ్యంతో అధిక ఖర్చులు ఉంటాయి. ఈ పరిస్థితులలో, లేజర్ స్లైసింగ్ యొక్క ప్రయోజనాలు స్పష్టంగా కనిపిస్తాయి, ఇది 8-అంగుళాల వేఫర్‌లకు ప్రధాన స్రవంతి భవిష్యత్తు సాంకేతికతగా మారుతుంది.
లేజర్ కటింగ్‌తో, 8-అంగుళాల వేఫర్‌కు స్లైసింగ్ సమయం 20 నిమిషాల కంటే తక్కువగా ఉంటుంది, వేఫర్‌కు పదార్థ నష్టం 60 μm కంటే తక్కువగా ఉంటుంది.
సారాంశంలో, మల్టీ-వైర్ కటింగ్‌తో పోలిస్తే, లేజర్ స్లైసింగ్ అధిక వేగం, మెరుగైన దిగుబడి, తక్కువ పదార్థ నష్టం మరియు క్లీనర్ ప్రాసెసింగ్‌ను అందిస్తుంది.
ప్ర: SiC లేజర్ స్లైసింగ్‌లో ప్రధాన సాంకేతిక సవాళ్లు ఏమిటి?
A:లేజర్ స్లైసింగ్ ప్రక్రియలో రెండు ప్రధాన దశలు ఉంటాయి: లేజర్ సవరణ మరియు పొర విభజన.
లేజర్ సవరణ యొక్క ప్రధాన అంశం బీమ్ షేపింగ్ మరియు పారామీటర్ ఆప్టిమైజేషన్. లేజర్ పవర్, స్పాట్ వ్యాసం మరియు స్కాన్ వేగం వంటి పారామితులు అన్నీ మెటీరియల్ అబ్లేషన్ నాణ్యతను మరియు తదుపరి వేఫర్ విభజన విజయాన్ని ప్రభావితం చేస్తాయి. సవరించిన జోన్ యొక్క జ్యామితి ఉపరితల కరుకుదనాన్ని మరియు విభజన కష్టాన్ని నిర్ణయిస్తుంది. అధిక ఉపరితల కరుకుదనం తరువాత గ్రైండింగ్‌ను క్లిష్టతరం చేస్తుంది మరియు పదార్థ నష్టాన్ని పెంచుతుంది.
మార్పు తర్వాత, వేఫర్ విభజన సాధారణంగా కోల్డ్ ఫ్రాక్చర్ లేదా యాంత్రిక ఒత్తిడి వంటి షీర్ శక్తుల ద్వారా సాధించబడుతుంది. కొన్ని దేశీయ వ్యవస్థలు వేరు చేయడానికి కంపనాలను ప్రేరేపించడానికి అల్ట్రాసోనిక్ ట్రాన్స్‌డ్యూసర్‌లను ఉపయోగిస్తాయి, అయితే ఇది చిప్పింగ్ మరియు అంచు లోపాలకు కారణమవుతుంది, తుది దిగుబడిని తగ్గిస్తుంది.
ఈ రెండు దశలు అంతర్గతంగా కష్టం కానప్పటికీ, విభిన్న వృద్ధి ప్రక్రియలు, డోపింగ్ స్థాయిలు మరియు అంతర్గత ఒత్తిడి పంపిణీల కారణంగా క్రిస్టల్ నాణ్యతలో అసమానతలు ముక్కలు చేయడంలో ఇబ్బంది, దిగుబడి మరియు పదార్థ నష్టాన్ని గణనీయంగా ప్రభావితం చేస్తాయి. సమస్యాత్మక ప్రాంతాలను గుర్తించడం మరియు లేజర్ స్కానింగ్ జోన్‌లను సర్దుబాటు చేయడం వల్ల ఫలితాలు గణనీయంగా మెరుగుపడకపోవచ్చు.
విస్తృత స్వీకరణకు కీలకం వివిధ తయారీదారుల నుండి విస్తృత శ్రేణి క్రిస్టల్ లక్షణాలకు అనుగుణంగా ఉండే వినూత్న పద్ధతులు మరియు పరికరాలను అభివృద్ధి చేయడం, ప్రక్రియ పారామితులను ఆప్టిమైజ్ చేయడం మరియు సార్వత్రిక అనువర్తనయోగ్యతతో లేజర్ స్లైసింగ్ వ్యవస్థలను నిర్మించడం.
ప్ర: SiC కాకుండా ఇతర సెమీకండక్టర్ పదార్థాలకు లేజర్ స్లైసింగ్ టెక్నాలజీని అన్వయించవచ్చా?
A:లేజర్ కటింగ్ టెక్నాలజీ చారిత్రాత్మకంగా విస్తృత శ్రేణి పదార్థాలకు వర్తింపజేయబడింది. సెమీకండక్టర్లలో, ఇది మొదట్లో వేఫర్ డైసింగ్ కోసం ఉపయోగించబడింది మరియు అప్పటి నుండి పెద్ద బల్క్ సింగిల్ క్రిస్టల్‌లను ముక్కలు చేయడానికి విస్తరించింది.
SiC కాకుండా, లేజర్ స్లైసింగ్‌ను డైమండ్, గాలియం నైట్రైడ్ (GaN), మరియు గాలియం ఆక్సైడ్ (Ga₂O₃) వంటి ఇతర గట్టి లేదా పెళుసు పదార్థాలకు కూడా ఉపయోగించవచ్చు. ఈ పదార్థాలపై ప్రాథమిక అధ్యయనాలు సెమీకండక్టర్ అప్లికేషన్ల కోసం లేజర్ స్లైసింగ్ యొక్క సాధ్యాసాధ్యాలు మరియు ప్రయోజనాలను ప్రదర్శించాయి.
ప్ర: ప్రస్తుతం పరిణతి చెందిన దేశీయ లేజర్ స్లైసింగ్ పరికరాల ఉత్పత్తులు ఉన్నాయా? మీ పరిశోధన ఏ దశలో ఉంది?
A:పెద్ద-వ్యాసం కలిగిన SiC లేజర్ స్లైసింగ్ పరికరాలు 8-అంగుళాల SiC వేఫర్ ఉత్పత్తి యొక్క భవిష్యత్తు కోసం విస్తృతంగా ప్రధాన పరికరాలుగా పరిగణించబడుతున్నాయి.ప్రస్తుతం, జపాన్ మాత్రమే అటువంటి వ్యవస్థలను అందించగలదు మరియు అవి ఖరీదైనవి మరియు ఎగుమతి పరిమితులకు లోబడి ఉంటాయి.
SiC ఉత్పత్తి ప్రణాళికలు మరియు ప్రస్తుత వైర్ సా సామర్థ్యం ఆధారంగా, లేజర్ స్లైసింగ్/థిన్నింగ్ సిస్టమ్‌లకు దేశీయ డిమాండ్ సుమారు 1,000 యూనిట్లుగా అంచనా వేయబడింది. ప్రధాన దేశీయ కంపెనీలు అభివృద్ధిలో భారీగా పెట్టుబడులు పెట్టాయి, కానీ పరిణతి చెందిన, వాణిజ్యపరంగా అందుబాటులో ఉన్న దేశీయ పరికరాలు ఇంకా పారిశ్రామిక విస్తరణకు చేరుకోలేదు.
పరిశోధనా బృందాలు 2001 నుండి యాజమాన్య లేజర్ లిఫ్ట్-ఆఫ్ టెక్నాలజీని అభివృద్ధి చేస్తున్నాయి మరియు ఇప్పుడు దీనిని పెద్ద-వ్యాసం కలిగిన SiC లేజర్ స్లైసింగ్ మరియు సన్నబడటానికి విస్తరించాయి. వారు ఒక ప్రోటోటైప్ సిస్టమ్ మరియు స్లైసింగ్ ప్రక్రియలను అభివృద్ధి చేశారు: 4–6 అంగుళాల సెమీ-ఇన్సులేటింగ్ SiC వేఫర్‌లను కత్తిరించడం మరియు సన్నబడటం 6–8 అంగుళాల వాహక SiC కడ్డీలను ముక్కలు చేయడం పనితీరు బెంచ్‌మార్క్‌లు: 6–8 అంగుళాల సెమీ-ఇన్సులేటింగ్ SiC: స్లైసింగ్ సమయం 10–15 నిమిషాలు/వేఫర్; పదార్థ నష్టం <30 μm6–8 అంగుళాల వాహక SiC: స్లైసింగ్ సమయం 14–20 నిమిషాలు/వేఫర్; పదార్థ నష్టం <60 μm
అంచనా వేసిన వేఫర్ దిగుబడి 50% పైగా పెరిగింది
ముక్కలు చేసిన తర్వాత, వేఫర్‌లు గ్రైండింగ్ మరియు పాలిషింగ్ తర్వాత జాతీయ జ్యామితి ప్రమాణాలకు అనుగుణంగా ఉంటాయి. లేజర్-ప్రేరిత ఉష్ణ ప్రభావాలు వేఫర్‌లలో ఒత్తిడి లేదా జ్యామితిని గణనీయంగా ప్రభావితం చేయవని అధ్యయనాలు కూడా చూపిస్తున్నాయి.
వజ్రం, GaN మరియు Ga₂O₃ సింగిల్ క్రిస్టల్‌లను ముక్కలు చేయడానికి సాధ్యాసాధ్యాలను ధృవీకరించడానికి కూడా ఇదే పరికరాన్ని ఉపయోగించారు.
పోస్ట్ సమయం: మే-23-2025