С: SiC пластиналарын кисү һәм эшкәртүдә кулланыла торган төп технологияләр нинди?
A:Кремний карбиды (SiC) катылыгы буенча алмаздан кала икенче урында тора һәм бик каты һәм сынучан материал дип санала. Үскән кристалларны нечкә пластиналарга кисүне үз эченә алган кисү процессы вакытны ала һәм ватылучан. Беренче адым буларакSiCМонокристалл эшкәртү вакытында кисү сыйфаты аннан соңгы тартуга, ялтыратуга һәм нечкәләндерүгә сизелерлек йогынты ясый. Кисү еш кына өслек һәм астагы ярыклар барлыкка китерә, пластиналарның ватылу тизлеген һәм җитештерү чыгымнарын арттыра. Шуңа күрә, кисү вакытында өслек ярыкларының зыянын контрольдә тоту SiC җайланмаларын җитештерүне алга җибәрү өчен бик мөһим.
Хәзерге вакытта SiC кисү ысулларына фиксацияләнгән абразив, ирекле абразив кисү, лазер белән кисү, катлам күчерү (салкын аеру) һәм электр разряды белән кисү керә. Шулар арасында фиксацияләнгән алмаз абразивлары белән күп чыбыклы поршень кисү SiC монокристалларын эшкәртү өчен иң еш кулланыла торган ысул булып тора. Ләкин, коелма зурлыклары 8 дюймга һәм аннан да югарырак булгач, җиһазларга югары ихтыяҗ, чыгымнар һәм түбән нәтиҗәлелек аркасында традицион чыбык кисү практикадан читләшә. Түбән бәяле, аз югалтулы, югары нәтиҗәле кисү технологияләренә ашыгыч ихтыяҗ бар.
С: Лазер белән кисүнең традицион күп чыбыклы кисүгә караганда нинди өстенлекләре бар?
A: Традицион чыбык кисү ысулы киметәSiC коймасыбилгеле бер юнәлеш буенча йөзләрчә микрон калынлыктагы кисәкләргә бүленә. Аннары кисәкләр пычкы эзләрен һәм җир асты зыянын бетерү өчен алмаз шламнары белән тартыла, аннары глобаль яссылыкка ирешү өчен химик механик полировка (CMP) кулланыла, һәм ниһаять, SiC пластиналары алу өчен чистартыла.
Ләкин, SiC югары катылыгы һәм сынучанлыгы аркасында, бу адымнар җиңел генә кәкрелеккә, ярылуга, сыну тизлегенең артуына, җитештерү чыгымнарының артуына китерергә һәм югары өслек тигезсезлегенә һәм пычрануга (тузан, агын сулар һ.б.) китерергә мөмкин. Моннан тыш, чыбык кисү әкрен бара һәм түбән уңышка ия. Бәяләүләр күрсәткәнчә, традицион күп чыбыклы кисү материалны куллануның якынча 50% ын гына тәэмин итә, һәм материалның 75% ына кадәр өлеше ялтырату һәм тартудан соң югала. Чит ил җитештерүенең башлангыч мәгълүматлары күрсәткәнчә, 10,000 пластина җитештерү өчен якынча 273 көн өзлексез 24 сәгатьлек җитештерү кирәк булырга мөмкин - бу бик күп вакыт таләп итә.
Эчке базарда күп кенә SiC кристалл үстерү компанияләре мич куәтен арттыруга юнәлтелгән. Ләкин җитештерү күләмен арттыру урынына, югалтуларны ничек киметергә икәнен карау мөһимрәк, бигрәк тә кристалл үсеше уңышы әле оптималь булмаганда.
Лазер белән кисү җиһазлары материал югалтуны сизелерлек киметә һәм уңышны яхшырта ала. Мәсәлән, бер 20 мм куллануSiC коймасыЧыбык белән кисү 350 мкм калынлыктагы якынча 30 пластина бирә ала. Лазер белән кисү 50 дән артык пластина бирә ала. Әгәр пластина калынлыгын 200 мкм га кадәр киметсәк, бер үк коелмадан 80 дән артык пластина җитештерергә мөмкин. Чыбык белән кисү 6 дюйм һәм аннан кечерәк пластиналар өчен киң кулланылса да, 8 дюймлы SiC коелмасын кисү традицион ысуллар белән 10-15 көн вакыт алырга мөмкин, бу югары сыйфатлы җиһазлар таләп итә һәм түбән нәтиҗәлелек белән югары чыгымнар таләп итә. Бу шартларда лазер белән кисүнең өстенлекләре ачык күренә, бу аны 8 дюймлы пластиналар өчен киләчәкнең төп технологиясенә әйләндерә.
Лазер белән кисү вакытында, 8 дюймлы пластинаны кисү вакыты 20 минуттан да кимрәк булырга мөмкин, ә пластинадан материал югалту 60 мкмнан да кимрәк.
Кыскасы, күп чыбыклы кисү белән чагыштырганда, лазер белән кисү югарырак тизлек, яхшырак уңыш, материал югалтуны киметү һәм чистарак эшкәртү тәкъдим итә.
С: SiC лазер кисүдә төп техник кыенлыклар нинди?
A: Лазер белән кисү процессы ике төп этаптан тора: лазер модификациясе һәм пластинаны аеру.
Лазер модификациясенең төп өлеше - нур формалаштыру һәм параметрларны оптимальләштерү. Лазер көче, нокта диаметры һәм сканерлау тизлеге кебек параметрлар барысы да материал абляциясенең сыйфатына һәм пластинаны аннан соң аеруның уңышына тәэсир итә. Модификацияләнгән зонаның геометриясе өслекнең тигезсезлеген һәм аеруның кыенлыгын билгели. Югары өслек тигезсезлеге соңрак тартуны катлауландыра һәм материал югалтуларын арттыра.
Модификациядән соң, пластиналарны аеру гадәттә салкын сыну яки механик көчәнеш кебек кисү көчләре ярдәмендә башкарыла. Кайбер көнкүреш системалары аеру өчен тибрәнүләр тудыру өчен ультратавыш үзгәрткечләрен кулланалар, ләкин бу ватылу һәм кырыйлардагы кимчелекләргә китерергә мөмкин, нәтиҗәдә, нәтиҗә киметелә.
Бу ике адым үзеннән-үзе катлаулы булмаса да, төрле үсеш процесслары, легирлау дәрәҗәләре һәм эчке көчәнеш бүленеше аркасында кристалл сыйфатындагы тотрыксызлыклар кисү кыенлыгына, уңышка һәм материал югалтуга сизелерлек йогынты ясый. Проблемалы өлкәләрне ачыклау һәм лазер сканерлау зоналарын көйләү генә нәтиҗәләрне сизелерлек яхшыртмаска мөмкин.
Киң таралганлыкның ачкычы төрле җитештерүчеләрнең кристалл сыйфатларының киң спектрына җайлаша алырлык инновацион ысуллар һәм җиһазлар эшләүдә, процесс параметрларын оптимальләштерүдә һәм универсаль кулланылышлы лазер кисү системаларын төзүдә ята.
С: Лазер белән кисү технологиясен SiC'тан тыш башка ярымүткәргеч материалларга да кулланырга мөмкинме?
A: Лазер белән кисү технологиясе тарихи яктан төрле материалларга кулланылган. Ярымүткәргечләрдә ул башта пластиналарны ваклау өчен кулланылган, ә аннан соң зур күләмле монокристаллларны кисүгә кадәр киңәйгән.
SiC'тан тыш, лазер белән кисү башка каты яки сынучан материаллар, мәсәлән, алмаз, галлий нитриды (GaN) һәм галлий оксиды (Ga₂O₃) өчен дә кулланылырга мөмкин. Бу материаллар буенча башлангыч тикшеренүләр ярымүткәргеч кушымталарда лазер белән кисүнең мөмкинлеген һәм өстенлекләрен күрсәтте.
С: Хәзерге вакытта лазер кисү җиһазлары җитештерү буенча өлгергән ил продукциясе бармы? Сезнең тикшеренүләрегез нинди этапта?
A: Зур диаметрлы SiC лазер кисү җиһазлары 8 дюймлы SiC пластина җитештерүнең киләчәге өчен төп җиһазлар дип санала. Хәзерге вакытта мондый системаларны бары тик Япония генә тәэмин итә ала, һәм алар кыйммәт һәм экспорт чикләүләренә дучар ителә.
SiC җитештерү планнары һәм гамәлдәге чыбыклы пычкы куәтләре нигезендә, лазер кисү/сирәкләү системаларына эчке ихтыяҗ якынча 1000 берәмлек дип исәпләнә. Зур җирле компанияләр үсешкә зур инвестицияләр салдылар, ләкин әлегә өлгергән, коммерция максатларында кулланыла торган җирле җиһазлар сәнәгатькә урнаштырылмаган.
2001 елдан бирле тикшеренү төркемнәре лазер белән күтәрү технологиясен эшлиләр һәм хәзер аны зур диаметрлы SiC лазер белән кисү һәм нечкәләштерүгә дә киңәйттеләр. Алар түбәндәгеләрне эшли алырлык прототип системасын һәм кисү процессларын эшләделәр: 4–6 дюймлы ярымизоляцияле SiC пластиналарын кисү һәм нечкәләштерү 6–8 дюймлы үткәргеч SiC коелмаларын кисү Эшчәнлек күрсәткечләре: 6–8 дюймлы ярымизоляцияле SiC: кисү вакыты 10–15 минут/пластина; материал югалту <30 мкм 6–8 дюймлы үткәргеч SiC: кисү вакыты 14–20 минут/пластина; материал югалту <60 мкм
Вафли чыгышы 50% тан артыкка артты дип фаразлана
Кискәннән соң, пластиналар ваклау һәм ялтыратудан соң геометрия буенча милли стандартларга туры килә. Тикшеренүләр шулай ук лазер белән китереп чыгарылган җылылык эффектлары пластиналардагы көчәнешкә яки геометриягә сизелерлек йогынты ясамавын күрсәтә.
Шул ук җиһаз шулай ук алмаз, GaN һәм Ga₂O₃ монокристалларын кисү мөмкинлеген тикшерү өчен дә кулланылган.
Бастырылган вакыты: 2025 елның 23 мае