Aplikácia pikosekundových laserov na rezanie substrátov z karbidu kremíka

Substrát je základný materiál polovodičového čipu, ktorý hrá najmä úlohu fyzickej podpory, tepelnej vodivosti a elektrickej vodivosti. Karbid kremíka má vyššiu elektrickú vodivosť a silnejšiu tepelnú stabilitu ako tradičné kremíkové materiály, je jedným z ideálnych materiálov na výrobu vysokoteplotných, vysokofrekvenčných, vysokovýkonných, vysokonapäťových zariadení, ktoré sa široko používajú v solárnej energii, komponentoch vozidiel. , nabíjacie hromady, napájacie zdroje a mnoho ďalších oblastí života a výroby.
Výroba substrátu z karbidu kremíka musí prejsť syntézou surovín, rastom kryštálov, rezaním kryštálov, frézovaním a spracovaním plátkov, ako aj čistením, leštením, testovaním a mnohými ďalšími prepojeniami. Rezný článok je jedným z kľúčových článkov kvôli veľkej tvrdosti karbidu kremíka, tvrdosti podľa Mohsa 9,5 a vysokej krehkosti, čo sťažuje rezanie spojovacieho článku, vysoká miera lámavosti, niektoré údaje ukazujú, že výťažnosť spoja na spracovanie karbidu kremíka je asi 70 %, náklady tvorili asi 50 %. Zlepšenie miery výnosu rezania preto pomáha znižovať náklady na výrobu substrátu z karbidu kremíka, ale aj v súlade s očakávaniami polovodičového priemyslu na zníženie nákladov a efektívnosť spracovania karbidu kremíka.
V súčasnosti je tradičný program rezania materiálov z karbidu kremíka v procese rezania diamantovým drôtom namiesto rezania maltovým drôtom, ale stále existujú problémy, ako sú vyššie straty a vyššie náklady na rezanie spotrebného materiálu. Laserové rezanie, ako alternatíva k viacdrôtovému rezaniu, má výhody v presnosti, účinnosti rezania, stratách, výťažnosti produktu atď., čo pomáha znižovať náklady na karbid kremíka, čím sa urýchľuje prienik hotových výrobkov na trh polovodičov s kremíkom. karbid ako podkladový materiál.

Ultrarýchle pikosekundové lasery s pikosekundovými šírkami impulzov sú vysoko efektívne nástroje na rezanie substrátových materiálov z karbidu kremíka. Na základe dopytu trhu po laserovom rezaní substrátových materiálov z karbidu kremíka spoločnosť Nuffy Optoelectronics rozsiahlo skúmala laserové rezanie karbidu kremíka pomocou vlastného pikosekundového lasera ako zdroja svetla. Šírka impulzu tohto pikosekundového lasera je okolo 10ps, kvalita lúča je vynikajúca (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.
Keď sa laser aplikuje na materiál karbidu kremíka s dobou impulzu pikosekundy, pričom energia impulzu prudko stúpa, ultravysoký špičkový výkon môže ľahko odstrániť vonkajšiu vrstvu elektrónov, čím sa elektróny odtrhnú od väzby atómov a formovanie plazmy a potom realizácia úberu materiálu, čo je proces spracovania za studena. Spracovanie pikosekundovým laserom za studena je šetrnejšie k tvrdým a krehkým vlastnostiam karbidu kremíka a je menej náchylné na triesky a praskanie pri rezaní. Keď sa laserový lúč pohybuje po povrchu materiálu, vytvorí štrbinu s veľmi úzkou šírkou a dokončí rezanie materiálu.
Zároveň je doba interakcie lasera s materiálom veľmi krátka, len asi 10 ps, ​​ióny sú ablované z povrchu materiálu skôr, ako sa energia prenesie na okolitý materiál a nedochádza k tepelnému vplyvu na okolie. materiál a tepelne ovplyvnená zóna je veľmi malá. Okrem toho ide o bezkontaktné rezanie bez mechanického namáhania, vďaka čomu je rezanie karbidom kremíka vysoko efektívne, s malými reznými štrbinami a vysokým využitím materiálu, spoľahlivým výkonom aj cenovými výhodami a môže byť ideálnym náhradným zariadením pre technológiu rezania diamantovým drôtom z karbidu kremíka. .

Veľkorozmerný substrát z karbidu kremíka pomáha realizovať zníženie nákladov a efektívnosť a stal sa hlavným trendom vývoja. Čím väčšia je veľkosť substrátu, tým viac triesok možno vyrobiť na jednotku substrátu, čím sú nižšie náklady na jednotku čipu, zatiaľ čo zníženie odpadu z hrán ďalej zníži náklady na výrobu triesok. Podľa správ médií súčasná globálna hlavná veľkosť substrátu karbidu kremíka 6 palcov prechádza na 8-palcový substrát, hlavná veľkosť domáceho substrátu karbidu kremíka je 4 palce a prechádza na 6- palcový substrát, sa očakáva do roku 2025 ~ 2030 6-palcových doštičiek dopyt na domácom trhu vzrastie na 600,{8}} kusov. Väčšia veľkosť znamená vyššiu náročnosť spracovania, v rámci novej situácie v novom období bude Nuffield Optoelectronics vychádzať zo súčasného dopytu trhu po hraniciach vedy a techniky, zintenzívniť vedecký výskum a experimentálny prieskum pre prielomy v polovodičovom priemysle vo vývoji posilnenia.