Silikon karbida adalah bahan semikonduktor generasi ketiga dengan kinerja luar biasa, dicirikan oleh sifat optik yang baik, kelembaman kimia, sifat fisik yang sangat baik, termasuk lebar celah pita, tegangan tembus tinggi, konduktivitas termal tinggi, dan ketahanan suhu tinggi, dll., Seringkali sebagai generasi baru perangkat berfrekuensi tinggi dan berdaya tinggi sebagai bahan substrat, banyak digunakan di area manufaktur kelas atas, seperti peralatan industri elektronik generasi baru, dirgantara, dan sebagainya. Yang paling menonjol adalah peningkatan dalam beberapa tahun terakhir dan pertumbuhan industri otomotif energi baru, diperkirakan pada tahun 2025 produksi tahunan kendaraan energi baru China hampir 6 juta, permintaan chip daya untuk 1000-2000 / mobil, di mana lebih dari 50 persen untuk chip silikon karbida.
Dalam interaksi antara laser dan bahan silikon karbida, laser kontinu, laser pulsa panjang dan bahkan laser pulsa pendek nanodetik dan reaksi material terutama efek termal, prinsip pemrosesannya adalah sinar laser kepadatan daya tinggi yang difokuskan pada permukaan bahan untuk pemanasan, pengolahan peleburan. Laser pulsa picosecond, femtosecond ultrashort yang berfokus pada permukaan material didasarkan pada penghilangan ionisasi material, termasuk dalam pengertian non-tradisional dari perlakuan pemrosesan dingin.
Dalam proses saluran belakang wafer semikonduktor silikon karbida, kebutuhan akan penandaan wafer individu, pemotongan, pemotongan, pengemasan dan langkah-langkah lainnya, dan akhirnya menjadi chip komersial yang lengkap, di mana penandaan wafer, proses pemotongan secara bertahap mulai menggunakan laser peralatan pemrosesan untuk menggantikan peralatan pemrosesan mekanis tradisional untuk mengatasi keunggulan efisiensi tinggi, hasil yang baik, dan kerugian material yang kecil.
01. Aplikasi penandaan wafer laser
Dalam proses produksi chip wafer silikon karbida, agar memiliki perbedaan chip, ketertelusuran dan fungsi lainnya, kebutuhan untuk setiap chip adalah penandaan kode batang yang unik. Metode penandaan chip tradisional umumnya adalah pencetakan tinta atau ukiran jarum mekanis, dll., Efisiensi rendah, bahan habis pakai dalam jumlah besar dan kekurangan lainnya. Penandaan laser sebagai metode pemrosesan non-kontak, dengan kerusakan kecil pada chip, efisiensi pemrosesan tinggi, proses tanpa keunggulan bahan habis pakai, terutama pada wafer semakin tipis dan ringan pada kualitas pemrosesan dan persyaratan presisi dari trennya keuntungan lebih jelas.
Laser penanda wafer laser biasanya dipilih sesuai dengan kebutuhan pengguna atau karakteristik material, untuk wafer silikon karbida umumnya menggunakan laser ultraviolet nanodetik atau pikodetik. Laser UV nanodetik lebih murah, cocok untuk sebagian besar bahan wafer, dan lebih banyak digunakan. Laser ultraviolet picosecond lebih condong ke pemrosesan dingin, menandai lebih jelas dan lebih efektif, cocok untuk menandai kebutuhan bahan dan proses yang lebih tinggi. Laser melalui jalur optik eksternal untuk transmisi, perluasan sinar ke dalam sistem pemindaian galvanometer, dan akhirnya melalui cermin lapangan yang difokuskan pada permukaan material, menandai konten sesuai dengan file peta pemrosesan oleh pemindaian galvanometer untuk dicapai.
Efek penandaan laser UV nanodetik wafer silikon karbida, tinggi karakter 1,62mm, lebar karakter 0.81mm, kedalaman 50μm, tinggi tonjolan sekitar 5μm.
02. Proses Penghapusan Laser Back Gold
Setelah menyelesaikan produksi sejumlah chip pada seluruh wafer silikon karbida, perlu untuk memotong dan mengirisnya untuk mendapatkan chip independen ke dalam proses penyegelan dan pengujian back-end. Keripik silikon karbida perlu dilapisi emas (tiriskan) di bagian belakang selama proses produksi, sehingga bahan substrat emas dan silikon karbida bagian belakang perlu dipotong dan dipisahkan bersama selama pemotongan dan pengirisan.
Untuk proses pemotongan wafer silikon karbida, metode pemrosesan tradisional untuk pemotongan roda pisau berlian, proses penggilingan mekanis ini memiliki keunggulan teknologi yang sangat matang, pangsa pasar sangat tinggi, kekurangan efisiensi pemrosesan rendah, proses pemrosesan bahan habis pakai (air murni, keausan alat, dll.) penggunaan bahan chip dalam jumlah besar, seperti kehilangan yang tinggi. Terutama bagian penghilangan emas belakang, karena keuletan logam, kecepatan pemotongan roda pisau perlu dikurangi menjadi sangat rendah dan logam mudah melengkung di mata pisau sehingga mempengaruhi kualitas pemotongan. Pemrosesan laser adalah pemrosesan non-kontak, prosesnya tidak memerlukan bahan habis pakai, efisiensi pemrosesan tinggi, kualitas pemrosesan yang baik, berdasarkan keunggulan ini dalam penghilangan emas belakang dan pemotongan dan pemotongan dari dua proses secara bertahap meningkat dalam aplikasi.
Proses laser penghilangan emas kembali umumnya menggunakan laser ultraviolet nanodetik atau picodetik sebagai sumber cahaya, dengan kepala pemotongan pemfokusan yang sesuai dan platform gerak motor presisi untuk cara terkolimasi untuk diproses, umumnya menghilangkan ketebalan emas belakang 10 μm atau kurang, penghilangan lebar tidak kurang dari setengah saluran depan. Wafer silikon karbida terbalik (sisi depan dengan lekukan menghadap ke bawah, dan sisi emas belakang menghadap ke atas) pada jig adsorpsi transparan, dan CCD yang lebih rendah meraih alur wafer melalui jig transparan untuk penyelarasan, dan kemudian laser di bagian atas jig berfokus pada sisi emas belakang wafer yang sesuai dengan lokasi alur untuk pemrosesan penghilangan emas belakang.
Efek penghilangan emas pendukung laser UV pikodetik pada wafer silikon karbida dengan emas pendukung, lebar parit sisi depan adalah 100μm, lebar penghilangan emas pendukung lebih dari 50μm, dan kedalaman penghilangan sekitar 3μm.
03. Proses Pemotongan Modifikasi Laser Tak Terlihat
Proses selanjutnya setelah selesainya proses penghilangan emas belakang adalah pemotongan modifikasi tak terlihat dengan laser, prinsipnya adalah menggunakan lensa objektif pemfokusan untuk memfokuskan panjang gelombang tertentu dari sinar laser pada bahan yang akan diproses di dalam pembentukan lebar tertentu. lapisan yang dimodifikasi, dan permukaan atas dan bawah material tidak rusak, dan kemudian di bawah aksi gaya eksternal melalui perluasan retakan untuk melakukan retakan, untuk mendapatkan chip partikel yang diperlukan.
Untuk wafer silikon karbida dengan dukungan emas dilepas, permukaan penghilangan dapat menyebabkan penurunan transmisi laser karena residu dukungan emas atau kerusakan silikon karbida, sehingga sulit untuk mencapai efek pemotongan siluman yang baik, sehingga laser perlu dikeluarkan dari saluran permukaan untuk dipotong. Pemotongan siluman laser silikon karbida umumnya menggunakan laser inframerah picosecond sebagai sumber cahaya, dan panjang gelombang inframerah-dekat dapat menembus silikon karbida dengan lebih baik dan fokus pada material untuk membentuk zona yang dimodifikasi.
Ketebalan wafer silikon karbida bervariasi dari 100μm hingga 400μm tergantung pada persyaratan chip dan prosesnya, dan biasanya satu potongan tak terlihat tidak memiliki zona pemodelan ulang yang cukup besar untuk menyelesaikan lobus berkualitas tinggi, sehingga diperlukan untuk memindahkan posisi titik fokus untuk beberapa potongan tak terlihat. Dalam proses ini, karena indeks bias yang besar dari bahan silikon karbida ke laser dan pada saat yang sama perlu memastikan bahwa tidak dapat melukai permukaan atas dan bawah, memindahkan fokus persyaratan presisi sumbu Z sangat tinggi, biasanya perlu menambahkan fokus fungsi pengikut, fokus permukaan pemrosesan yang disebabkan oleh pasang surut yang disebabkan oleh perubahan deteksi dan kompensasi waktu nyata.
Silikon karbida adalah bahan keras yang sulit diiris, sehingga pisau mekanis digunakan untuk mengiris sampel setelah pemotongan tak terlihat selesai.
Dalam beberapa tahun terakhir dengan perkembangan teknologi dan inovasi, pasar chip silikon karbida meningkat, produksi chip dalam proses yang tersedia untuk pemrosesan laser di lapangan juga meningkat secara bertahap, laser Huagong menangkap peluang untuk pengembangan industri, penelitian mendalam dan pengembangan teknologi pemrosesan laser wafer silikon karbida dan aplikasinya, telah mengelilingi penandaan wafer, penghilangan emas belakang, pemotongan modifikasi tekstur tak terlihat laser dan proses terkait lainnya untuk meluncurkan serangkaian solusi "Laser plus Intelligent Manufacturing", dan agar industri mengembangkan rencana kerja sama jangka panjang untuk industri, akademisi, penelitian dan penggunaan, untuk perluasan pasar peralatan cerdas laser, realisasi lokalisasi peralatan kelas atas sangat penting. Diterjemahkan dengan www.DeepL.com/Translator (versi gratis)
