炭化ケイ素基板の切断へのピコ秒レーザーの応用

基板は半導体チップの基礎となる材料であり、主に物理的支持、熱伝導性、電気伝導性の役割を果たします。 炭化ケイ素は、従来のシリコン材料よりも高い導電率と強い熱安定性を備えており、太陽エネルギーや車両部品に広く使用されている高温、高周​​波、高出力、高電圧のデバイスを製造するのに理想的な材料の1つです。 、充電パイル、電源、その他の生活や生産の多くの分野。
炭化ケイ素基板の製造には、原材料の合成、結晶成長、結晶切断、ウェーハのミリングと加工、さらに洗浄、研磨、テスト、その他多くのリンクを経る必要があります。 切断リンクは重要なリンクの 1 つです。炭化ケイ素のモース硬度は 9.5 と非常に高く、脆性が高いため、加工リンクの切断は困難で、破損率が高く、炭化ケイ素加工リンクの歩留まりが低いことを示すデータもあります。約70％、コストが約50％を占めます。 したがって、切断歩留まりの向上は、炭化ケイ素基板の製造コストの削減に役立つだけでなく、炭化ケイ素処理のコスト削減と効率化に対する半導体業界の期待とも一致します。
現在、炭化ケイ素材料の従来の切断プログラムは、モルタルワイヤ切断に代わってダイヤモンドワイヤ切断を進めているが、損失の増加や消耗品の切断コストの上昇などの課題が依然としてある。 マルチワイヤ切断に代わるレーザー切断は、精度、切断効率、損失、製品歩留まりなどの点で利点があり、炭化ケイ素のコスト削減に役立ち、シリコンを使用した半導体市場での最終製品の普及が加速します。基材材料として超硬を使用。

ピコ秒パルス幅の超高速ピコ秒レーザーは、炭化ケイ素基板材料を切断するための非常に効率的なツールです。 炭化ケイ素基板材料のレーザー切断に対する市場の需要に基づいて、Nuffy Optoelectronics は、自社開発のピコ秒レーザーを光源として使用した炭化ケイ素のレーザー切断を幅広く研究してきました。 このピコ秒レーザーのパルス幅は約 10ps で、ビーム品質は優れています (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.
ピコ秒のパルス時間でレーザーを炭化ケイ素材料に照射すると、パルスエネルギーが急激に上昇し、超高ピークパワーにより電子の外層が容易に剥がされ、電子が原子と原子の結合から解放されます。プラズマを形成し、その後、冷間加工プロセスである材料の除去を実現します。 ピコ秒レーザーによる冷間加工は、炭化ケイ素の硬くて脆い特性により優しく、欠けや切断時の割れが発生しにくくなります。 レーザー光が材料の表面を移動すると、非常に狭い幅のスリットが形成され、材料の切断が完了します。
同時に、レーザーと材料の相互作用時間はわずか約 10 ps と非常に短く、エネルギーが周囲の材料に伝達される前にイオンが材料の表面からアブレーションされるため、周囲への熱影響はありません。熱影響部は非常に小さいです。 さらに、機械的ストレスのない非接触切断であるため、小さな切断スリットと高い材料利用率で炭化ケイ素の切断が高効率になり、信頼性の高い性能とコストの両方の利点があり、炭化ケイ素ダイヤモンドワイヤー切断技術の理想的な代替装置となり得ます。 。

炭化珪素基板の大型化はコスト削減と効率化を実現するのに役立ち、開発の主流となっています。 基板サイズが大きくなるほど、基板単位あたりのチップ数が多くなり、チップ単位あたりのコストが下がりますが、エッジの無駄が減ることでチップの製造コストがさらに下がります。 報道によると、現在の世界の炭化珪素基板の主流サイズは6インチで、8-インチ基板への移行期、国内の炭化珪素基板の主流サイズは4インチで、6-インチ基板への移行が進んでいるとのこと。インチ基板は、2025 年までに国内市場での 2030 6- インチ ウェーハの需要は 600,000 枚に増加すると予想されています。 サイズが大きくなるということは加工の難易度が高くなることを意味します。新しい時期の新しい状況の下で、ナフィールドオプトエレクトロニクスは科学技術フロンティアに対する現在の市場需要に基づいて、半導体産業のエンパワーメントの発展におけるブレークスルーのための科学研究と実験的探求を強化します。