Anvendelse af Picosecond-lasere til skæring af siliciumcarbidsubstrater

Et substrat er det underliggende materiale i en halvlederchip, som hovedsageligt spiller rollerne som fysisk støtte, termisk ledningsevne og elektrisk ledningsevne. Siliciumcarbid har højere elektrisk ledningsevne og stærkere termisk stabilitet end traditionelle siliciummaterialer, er et af de ideelle materialer til fremstilling af højtemperatur-, højfrekvente, højeffekt- og højspændingsenheder, som er meget udbredt i solenergi, køretøjskomponenter , opladningsbunker, strømforsyninger og andre mange områder af livet og produktionen.
Fremstilling af siliciumcarbidsubstrater skal gennemgå råmaterialesyntese, krystalvækst, krystalskæring, waferfræsning og forarbejdning samt rengøring, polering, test og mange andre links. Skæreled er et af nøgleleddet, på grund af den store hårdhed af siliciumcarbid, Mohs hårdhed på 9,5 og høj skørhed, hvilket gør skæreleddet vanskeligt, høj brudhastighed, nogle data viser, at udbyttet af siliciumcarbidbehandlingsleddet er omkring 70 %, udgjorde omkostningerne omkring 50 %. Derfor hjælper forbedringen af ​​skæreudbyttet til at reducere omkostningerne ved fremstilling af siliciumcarbidsubstrat, men også i overensstemmelse med halvlederindustriens forventninger til omkostningsreduktion og effektivitet af siliciumcarbidbehandling.
På nuværende tidspunkt er det traditionelle skæreprogram for siliciumcarbidmaterialer i gang med diamanttrådsskæring i stedet for mørteltrådsskæring, men der er stadig problemer såsom højere tab og højere omkostninger til skæring af forbrugsstoffer. Laserskæring, som et alternativ til multitrådsskæring, har fordele med hensyn til nøjagtighed, skæreeffektivitet, tab, produktudbytte osv., hvilket hjælper med at reducere omkostningerne ved siliciumcarbid og dermed accelerere indtrængen af ​​færdige produkter på halvledermarkedet med silicium carbid som substratmateriale.

Ultrahurtige picosecond-lasere med picosecond-pulsbredder er højeffektive værktøjer til skæring af siliciumcarbid-substratmaterialer. Baseret på markedets efterspørgsel efter laserskæring af siliciumcarbid-substratmaterialer, har Nuffy Optoelectronics i vid udstrækning udforsket laserskæring af siliciumcarbid med dens egenudviklede picosecond-laser som lyskilde. Pulsbredden af ​​denne picosekund laser er omkring 10ps, strålekvaliteten er fremragende (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.
Når laseren påføres siliciumcarbidmaterialet med en pulstid på picosekunder, hvor pulsenergien stiger kraftigt, kan den ultrahøje spidseffekt nemt strippe det ydre lag af elektroner, hvilket får elektronerne til at bryde væk fra bindingen af ​​atomer og danne plasma, og derefter realisere fjernelse af materialet, hvilket er en kold forarbejdningsproces. Den kolde behandling af picosecond-laser er mere venlig over for siliciumcarbids hårde og skøre egenskaber, og den er mindre tilbøjelig til at spåne, samt revne ved skæring. Når laserstrålen bevæger sig hen over materialets overflade, danner den en spalte med en meget smal bredde, og fuldender skæringen af ​​materialet.
Samtidig er laserinteraktionstiden med materialet meget kort, kun omkring 10 ps, ​​ionerne ableres fra overfladen af ​​materialet, før energien overføres til det omgivende materiale, og der er ingen termisk påvirkning af omgivelserne. materiale, og den varmepåvirkede zone er meget lille. Desuden er det berøringsfri skæring uden mekanisk belastning, hvilket gør siliciumcarbidskæring meget effektiv, med små skærespalter og høj materialeudnyttelse, både pålidelig ydeevne og omkostningsfordele, og kan være et ideelt erstatningsudstyr til siliciumcarbiddiamanttrådsskæreteknologi .

Stort siliciumcarbidsubstrat hjælper med at realisere omkostningsreduktion og effektivitet og er blevet en mainstream udviklingstrend. Jo større substratstørrelsen er, jo flere spåner kan der produceres pr. substratenhed, desto lavere bliver omkostningerne pr. spånenhed, mens reduktionen af ​​kantspild yderligere vil reducere omkostningerne ved spånproduktionen. Ifølge medierapporter er den nuværende globale mainstream-størrelse af siliciumcarbidsubstrat 6 tommer i overgang til 8-inch-substrat, mainstream-størrelsen af ​​det indenlandske siliciumcarbidsubstrat er 4 tommer og overgangen til 6- tommer substrat, forventes at 2025 ~ 2030 6-tommer wafers på hjemmemarkedet efterspørgsel vil vokse til 600,000 stykker. Større størrelse betyder højere bearbejdningsbesvær, under den nye situation i den nye periode vil Nuffield Optoelectronics være baseret på den nuværende markedsefterspørgsel efter videnskabelige og teknologiske grænser, optrappe videnskabelig forskning og eksperimentel udforskning for halvlederindustriens gennembrud i udviklingen af ​​empowerment.