Процесс производства полупроводниковых устройств SiC включает в себя несколько этапов, включая выращивание кристаллов, нарезку, полировку, очистку, окисление, травление и упаковку. Среди них рост кристаллов и нарезка пластин являются наиболее важными процессами, поскольку они существенно влияют на качество подложки, последующую эффективность обработки и производительность конечного устройства.
Шламовая проволока – это бесплатный-метод абразивной проволоки. Металлическая проволока подается из размоточного узла через направляющие для проволоки и блоки контроля натяжения в направляющие ролики. Множество металлических проволок на направляющих роликах образуют проволочное полотно, которое движется с определенной линейной скоростью, приводящее в движение вращение направляющих роликов. Одновременно слиток монокристаллического SiC подается с определенной скоростью к проволочному полотну с помощью устройства подачи. По мере движения слитка на проволочное полотно через форсунки распыляется суспензия, содержащая абразивные зерна. Металлическая проволока перемещает суспензию, доставляя абразивы в зону обработки, одновременно оказывая давление на абразивы. Абразивы осуществляют резку в зоне смешения твердого тела и жидкости между слитком и металлической проволокой. При суспензионном пилении суспензия действует как носитель абразивов, обеспечивая стабильное диспергирование взвешенных частиц, и поэтому требует определенной вязкости. В то же время суспензия должна обладать хорошей текучестью, чтобы абразивы могли перемещаться вместе с канатной пилой. Чтобы предотвратить чрезмерное повышение температуры в зоне резания, суспензия также нуждается в хорошей теплопроводности. На практике полиэтиленгликоль обычно используется в качестве диспергатора абразивов. Шламовая проволока с ее такими заметными преимуществами, как узкая ширина пропила и равномерная толщина нарезки, доминирует при нарезке материалов 4H-SiC и является ключевой технологией для достижения высокой-точности резки. Однако этот метод имеет несколько явных недостатков: во-первых, относительно низкая эффективность обработки из-за ограниченной текучести суспензии и использования абразива, что приводит к низкой скорости резания; во-вторых, значительные потери абразива при резке, что приводит к низкому использованию абразива и увеличению затрат на обработку; кроме того, использование навозной жижи приводит к загрязнению окружающей среды, что ограничивает сферу ее применения.
В последние годы технология алмазной резки привлекла широкое внимание благодаря своим преимуществам: высокой эффективности обработки, низкой стоимости расхода проволоки и экологичности. При пилении алмазной проволокой материал удаляется с помощью алмазных абразивов, закрепленных на проволочной пиле в качестве фиксированных точек резки, которые царапают поверхность кристалла. Алмазный канат обычно представляет собой проволоку из нержавеющей стали, покрытую слоем сплава-на основе никеля или смолы. Твердые частицы микро-размера встраиваются в качестве абразива в слой сплава или смолы на основе никеля-с помощью гальваники, склеивания или сварки. Во время резки абразивы непосредственно контактируют с поверхностью слитка и удаляют кристаллический материал в пропиле за счет двух-износа тела. При нарезке кремниевых пластин частицы карбида кремния (SiC) часто используются в качестве твердого абразива. Для нарезки пластин 4H-SiC в качестве абразива используются алмазные частицы. В отличие от пиления шламовой проволокой, в этом методе обычно используется охлаждающая жидкость на водной-основе, поэтому он более безопасен для окружающей среды. Традиционная распиловка карбида кремния связана с большими потерями материала и длительным временем обработки. Контактный-метод обработки также приводит к повреждению дефектов и остаточным напряжениям, что в некоторых случаях приводит к низкому качеству продукции и высоким производственным затратам. Поскольку размеры пластин продолжают увеличиваться, вопрос о том, как эффективно подавлять дефекты и коробления, вызванные нарезкой-, обеспечивая при этом эффективность нарезки и использование материала, стал ключевым узким местом на пути дальнейшего снижения затрат и повышения эффективности в индустрии SiC.
Технология лазерного отрыва-с ее заметными преимуществами бесконтактной обработки, высокой точностью и низкими потерями стала ключевым направлением для преодоления узких мест в производстве подложек из карбида кремния. Эта технология сочетает в себе вертикальную лазерную модификацию и контролируемое расслоение кристаллов. Его суть заключается в точном контроле энергии для формирования границы раздела на заданной глубине внутри кристалла, тем самым обеспечивая высокую-точность и высокую-эффективность разделения пластин. Традиционные методы лазерной обработки в основном основаны на эффектах абляции или методах параллельной модификации, которые обычно подходят только для резки вдоль направления падения лазера. Напротив, технология лазерного отрыва-off использует прецизионные механические структуры или слои поверхностного напряжения, чтобы заставить кристалл растрескиваться вдоль заданной плоскости спайности, достигая полного расслоения тонкого слоя. Эта технология предлагает значительные преимущества в точном контроле, уменьшении материального ущерба и широкой применимости материалов, лучше удовлетворяя потребности крупномасштабного промышленного производства с низкими-потерями, высокой-эффективностью-. Методы лазерной обработки эффективно повышают эффективность производства твердых и хрупких материалов, однако качество обработки зависит от точного контроля параметров процесса, оптимизация которых напрямую влияет на конечный результат.
Таким образом, в отличие от традиционных методов проволочной распиловки, технология бес-лазерного подъема-эффективно позволяет избежать таких проблем, как износ режущего инструмента и выход из строя SiC-подложек, вызванных механическим напряжением, тем самым обеспечивая высокое-качество и высокую-точность расслоения. Технология Laser Lift-off значительно повышает эффективность обработки и качество пластин SiC, одновременно снижая затраты на подготовку подложек SiC, предлагая выдающиеся преимущества, заключающиеся в высокой эффективности производства и низких потерях материала.