Silikon karbida ialah bahan semikonduktor generasi ketiga dengan prestasi cemerlang, dicirikan oleh sifat optik yang baik, sifat lengai kimia, sifat fizikal yang sangat baik, termasuk lebar celah jalur, voltan pecahan tinggi, kekonduksian haba yang tinggi dan rintangan suhu tinggi, dsb., selalunya sebagai generasi baharu frekuensi tinggi, peranti berkuasa tinggi sebagai bahan substrat, digunakan secara meluas di kawasan pembuatan mewah, seperti peralatan perindustrian elektronik generasi baharu, aeroangkasa dan sebagainya. Terutama ketara ialah peningkatan dalam beberapa tahun kebelakangan ini dan industri automotif tenaga baharu yang semakin berkembang, dianggarkan pada tahun 2025 kenderaan tenaga baharu China keluaran tahunan hampir 6 juta, permintaan untuk cip kuasa untuk 1000-2000 / kereta, yang mana lebih daripada 50 peratus untuk cip silikon karbida.
Dalam interaksi antara laser dan bahan silikon karbida, laser berterusan, laser nadi panjang dan juga laser nadi pendek nanosaat dan tindak balas bahan adalah terutamanya kesan haba, prinsip pemprosesannya adalah pancaran laser ketumpatan kuasa tinggi yang tertumpu pada permukaan bahan untuk pemanasan, pemprosesan lebur. Laser nadi ultrashort picosecond, femtosecond tertumpu pada permukaan bahan adalah berdasarkan penyingkiran pengionan bahan, yang dimiliki oleh rasa bukan tradisional rawatan pemprosesan sejuk.
Dalam proses saluran belakang wafer semikonduktor karbida silikon, keperluan untuk penandaan wafer individu, pemotongan, penghirisan, pembungkusan dan langkah-langkah lain, dan akhirnya menjadi cip komersial yang lengkap, di mana penandaan wafer, proses pemotongan telah secara beransur-ansur mula menggunakan laser. peralatan pemprosesan untuk menggantikan peralatan pemprosesan mekanikal tradisional untuk menangani kelebihan kecekapan tinggi, hasil yang baik, dan kehilangan bahan yang kecil.
01. Aplikasi penanda wafer laser
Dalam proses pengeluaran cip wafer silikon karbida, untuk mempunyai perbezaan cip, kebolehkesanan dan fungsi lain, keperluan bagi setiap cip adalah penandaan kod bar yang unik. Kaedah penandaan cip tradisional secara amnya adalah percetakan dakwat atau ukiran jarum mekanikal, dsb., kecekapan rendah, sejumlah besar bahan habis dan kekurangan lain. Penandaan laser sebagai kaedah pemprosesan bukan hubungan, dengan kerosakan kecil pada cip, kecekapan pemprosesan yang tinggi, proses tiada kelebihan bahan habis pakai, terutamanya dalam wafer lebih dan lebih nipis dan ringan pada kualiti pemprosesan dan keperluan ketepatan trend itu kelebihan lebih ketara.
Laser penanda wafer laser biasanya dipilih mengikut keperluan pengguna atau ciri bahan, untuk wafer silikon karbida biasanya menggunakan laser ultraungu nanosaat atau picosaat. Laser UV nanosaat lebih murah, sesuai untuk kebanyakan bahan wafer, dan lebih banyak digunakan. Laser ultraungu picosecond lebih cenderung kepada pemprosesan sejuk, menandakan lebih jelas dan lebih berkesan, sesuai untuk menandakan keperluan bahan dan proses yang lebih tinggi. Laser melalui laluan optik luaran untuk penghantaran, pengembangan rasuk ke dalam sistem pengimbasan galvanometer, dan akhirnya melalui cermin medan tertumpu pada permukaan bahan, menandakan kandungan mengikut fail peta pemprosesan oleh pengimbasan galvanometer untuk mencapai.
Kesan penandaan laser UV nanosaat wafer silikon karbida, ketinggian watak 1.62mm, lebar aksara 0.81mm, kedalaman 50μm, ketinggian protrusi sekeliling 5μm.
02. Proses Penyingkiran Emas Belakang Laser
Selepas menyelesaikan pengeluaran beberapa cip pada keseluruhan wafer silikon karbida, adalah perlu untuk memotong dan menghirisnya untuk mendapatkan cip bebas ke dalam proses pengedap dan ujian bahagian belakang. Cip silikon karbida perlu bersalut emas (saliran) di bahagian belakang semasa proses pengeluaran, jadi bahagian belakang emas dan bahan substrat silikon karbida perlu dipotong dan diasingkan bersama semasa memotong dan menghiris.
Untuk proses penghirisan wafer silikon karbida, kaedah pemprosesan tradisional untuk pemotongan roda pisau berlian, proses pengisaran mekanikal ini mempunyai kelebihan teknologi yang sangat matang, bahagian pasaran sangat tinggi, kekurangan kecekapan pemprosesan adalah rendah, proses pemprosesan bahan habis pakai (air tulen, haus alatan, dll.) penggunaan sejumlah besar bahan cip, seperti kerugian yang tinggi. Terutamanya bahagian penyingkiran emas belakang, kerana kemuluran logam, kelajuan pemotongan roda pisau perlu dikurangkan kepada yang sangat rendah dan mudah untuk logam bergulung dalam bilah dan dengan itu menjejaskan kualiti pemotongan. Pemprosesan laser adalah pemprosesan bukan hubungan, proses tidak memerlukan bahan habis pakai, kecekapan pemprosesan yang tinggi, kualiti pemprosesan yang baik, berdasarkan kelebihan ini dalam penyingkiran emas belakang dan pemotongan dan penghirisan kedua-dua proses secara beransur-ansur meningkat dalam permohonan.
Proses laser penyingkiran emas belakang secara amnya menggunakan laser ultraungu nanosaat atau picosaat sebagai sumber cahaya, dengan kepala pemotong fokus yang sesuai dan platform gerakan motor ketepatan untuk disatukan cara untuk memproses, secara amnya mengeluarkan ketebalan emas belakang 10 μm atau kurang, penyingkiran lebar tidak kurang daripada separuh saluran hadapan. Wafer silikon karbida terbalik (bahagian hadapan dengan alur menghadap ke bawah, dan bahagian belakang emas menghadap ke atas) pada jig penjerapan lutsinar, dan CCD yang lebih rendah menangkap alur wafer melalui jig lutsinar untuk penjajaran, dan kemudian laser pada bahagian atas jig memfokuskan pada bahagian belakang emas wafer yang sepadan dengan lokasi alur untuk pemprosesan penyingkiran emas belakang.
Kesan penyingkiran emas sandaran laser UV picosecond pada wafer silikon karbida dengan emas sandaran, lebar parit sisi hadapan ialah 100μm, lebar penyingkiran emas sandaran adalah lebih daripada 50μm, dan kedalaman penyingkiran adalah kira-kira 3μm.
03. Proses Pemotongan Ubahsuai Laser Halimunan
Proses seterusnya selepas selesai proses penyingkiran emas belakang adalah pemotongan diubah suai yang tidak kelihatan laser, prinsipnya adalah menggunakan kanta objektif fokus untuk memfokuskan panjang gelombang tertentu pancaran laser pada bahan yang akan diproses di dalam pembentukan lebar tertentu lapisan yang diubah suai, dan permukaan atas dan bawah bahan tidak rosak, dan kemudian di bawah tindakan daya luaran melalui pengembangan retak untuk menjalankan retak, untuk mendapatkan cip zarah yang diperlukan.
Untuk wafer silikon karbida dengan sandaran emas ditanggalkan, permukaan penyingkiran boleh menyebabkan pengurangan dalam penghantaran laser disebabkan oleh sisa sandaran emas atau kerosakan silikon karbida, menjadikannya sukar untuk mencapai kesan pemotongan senyap yang baik, jadi laser perlu insiden dari saluran permukaan untuk memotong. Pemotongan siluman laser silikon karbida secara amnya menggunakan laser inframerah picosecond sebagai sumber cahaya, dan panjang gelombang inframerah dekat boleh menembusi dengan lebih baik melalui silikon karbida dan menumpukan pada bahan untuk membentuk zon yang diubah suai.
Ketebalan wafer silikon karbida berbeza-beza dari 100μm hingga 400μm bergantung pada keperluan cip dan prosesnya, dan biasanya satu potongan yang tidak kelihatan tidak mempunyai zon pemodelan semula yang cukup besar untuk melengkapkan lobus berkualiti tinggi, jadi ia perlu untuk bergerak. kedudukan titik fokus untuk berbilang potongan yang tidak kelihatan. Dalam proses ini, kerana indeks biasan besar bahan silikon karbida kepada laser dan pada masa yang sama perlu memastikan bahawa tidak boleh menyakiti permukaan atas dan bawah, menggerakkan fokus keperluan ketepatan paksi-Z adalah sangat tinggi, biasanya perlu menambah fokus fungsi pengikut, tumpuan permukaan pemprosesan yang disebabkan oleh naik dan turun yang disebabkan oleh perubahan dalam pengesanan dan pampasan masa nyata.
Silikon karbida adalah bahan keras yang sukar dihiris, jadi pisau pemotong mekanikal digunakan untuk menghiris sampel selepas pemotongan yang tidak kelihatan selesai.
Dalam beberapa tahun kebelakangan ini dengan perkembangan teknologi dan inovasi, pasaran cip silikon karbida semakin meningkat, pengeluaran cip dalam proses yang tersedia untuk pemprosesan laser medan juga semakin meningkat secara beransur-ansur, laser Huagong menangkap peluang untuk pembangunan industri, penyelidikan mendalam dan pembangunan teknologi pemprosesan laser wafer silikon karbida dan aplikasinya, telah wujud di sekitar penandaan wafer, penyingkiran emas belakang, pemotongan pengubahsuaian tekstur tidak kelihatan laser dan proses lain yang berkaitan untuk melancarkan satu siri penyelesaian "Laser plus Intelligent Manufacturing", dan untuk industri membangunkan pelan kerjasama jangka panjang untuk industri, akademik, penyelidikan dan penggunaan, untuk pengembangan pasaran peralatan pintar laser, realisasi penyetempatan peralatan mewah adalah sangat penting. Diterjemah dengan www.DeepL.com/Translator (versi percuma)
