Карбид кремния представляет собой полупроводниковый материал третьего поколения с отличными характеристиками, характеризующийся хорошими оптическими свойствами, химической инертностью, отличными физическими свойствами, включая ширину запрещенной зоны, высокое напряжение пробоя, высокую теплопроводность и высокую термостойкость и т. д., часто как новое поколение высокочастотных, мощных устройств в качестве материала подложки, широко используемых в высокотехнологичных производственных областях, таких как новое поколение электронного промышленного оборудования, аэрокосмическая промышленность и так далее. Особенно заметным является подъем в последние годы и рост автомобильной промышленности на новых источниках энергии. По оценкам, в 2025 году годовой объем производства автомобилей на новых источниках энергии в Китае составит около 6 миллионов, спрос на силовые чипы для 1000-2000 / автомобиль, из которых более 50 процентов для чипа из карбида кремния.
При взаимодействии между лазером и материалом из карбида кремния, непрерывным лазером, лазером с длинным импульсом и даже наносекундным лазером с коротким импульсом и реакцией материала является в основном тепловой эффект, принцип его обработки - лазерный луч с высокой плотностью мощности, сфокусированный на поверхности материала для нагрева, плавильная обработка. Пикосекундный, фемтосекундный лазер ультракоротких импульсов, сфокусированный на поверхности материала, основан на ионизационном удалении материала, относящемся к нетрадиционному смыслу обработки холодной обработкой.
В процессе обратного канала полупроводниковых пластин из карбида кремния возникла необходимость в индивидуальной маркировке пластин, резке, нарезке, упаковке и других этапах, и в конечном итоге они стали полным коммерческим чипом, в котором процесс маркировки и резки пластин постепенно начал использовать лазер технологическое оборудование для замены традиционного механического технологического оборудования, чтобы использовать преимущества высокой эффективности, хороших результатов и небольших потерь материала.
01. Лазерная маркировка пластин
В процессе производства чипов из карбида кремния, чтобы иметь различение чипов, отслеживаемость и другие функции, для каждого чипа была необходима уникальная маркировка штрих-кодом. Традиционный метод маркировки чипов, как правило, представляет собой чернильную печать или механическую гравировку иглой и т. Д., Низкую эффективность, большое количество расходных материалов и другие недостатки. Лазерная маркировка как бесконтактный метод обработки, с небольшим повреждением чипа, высокой эффективностью обработки, преимуществами процесса без расходных материалов, особенно в пластинах, которые становятся все более тонкими и легкими в отношении качества обработки и требований к точности тенденции его преимущества более очевидны.
Лазер для лазерной маркировки пластин обычно выбирается в соответствии с потребностями пользователя или характеристиками материала, для пластин из карбида кремния обычно используется наносекундный или пикосекундный ультрафиолетовый лазер. Наносекундные УФ-лазеры менее дороги, подходят для большинства материалов пластин и более широко используются. Пикосекундный ультрафиолетовый лазер более склонен к холодной обработке, маркировка более четкая и эффективная, подходит для маркировки более высоких требований к материалам и процессам. Лазер через внешний оптический путь для передачи, расширение луча в систему сканирования гальванометра и, в конечном итоге, через полевое зеркало, сфокусированное на поверхности материала, маркируя содержимое в соответствии с файлом карты обработки с помощью сканирования гальванометра для достижения.
Пластина из карбида кремния с эффектом маркировки наносекундным УФ-лазером, высота символа 1,62 мм, ширина символа 0,81 мм, глубина 50 мкм, высота окружающего выступа 5 мкм.
02. Процесс удаления золота с обратной стороны лазером
После завершения производства нескольких чипов на всей пластине из карбида кремния необходимо разрезать и нарезать ее, чтобы получить независимый чип для внутреннего процесса запечатывания и тестирования. Чипы из карбида кремния должны быть покрыты золотом (сливом) на обратной стороне во время производственного процесса, поэтому материалы подложки из золота и карбида кремния на обратной стороне необходимо разрезать и разделять вместе во время резки и нарезки.
Для процесса нарезки пластин из карбида кремния, традиционного метода обработки для резки алмазным ножевым колесом, этот процесс механического шлифования имеет преимущество очень зрелой технологии, доля рынка очень высока, недостатки эффективности обработки низки, процесс обработки расходных материалов (чистая вода, износ инструмента и т. д.) использование большого количества материалов стружки, таких как высокие потери. В частности, задняя часть удаления золота, из-за пластичности металла, скорость резки ножевого диска должна быть снижена до очень низкой и легкой, чтобы металл скручивался в лезвии и, таким образом, влиял на качество резки. Лазерная обработка является бесконтактной обработкой, процесс не требует расходных материалов, высокой эффективности обработки, хорошего качества обработки, основанных на этих преимуществах в удалении золота сзади, а также в резке и нарезке двух процессов, которые постепенно увеличиваются в применении.
Лазерный процесс удаления заднего золота обычно использует наносекундный или пикосекундный ультрафиолетовый лазер в качестве источника света с соответствующей фокусирующей режущей головкой и платформой с точным двигателем для коллимации способа обработки, как правило, удаляет заднюю часть золота толщиной 10 мкм или меньше, удаление ширина не менее половины переднего канала. Пластина из карбида кремния переворачивается (передняя сторона с канавками обращена вниз, а задняя сторона золота обращена вверх) на прозрачном адсорбционном держателе, а нижний ПЗС захватывает канавки пластины через прозрачное приспособление для выравнивания, а затем лазер в верхней части шаблона фокусируется на обратной стороне золота пластины, что соответствует расположению канавок для обработки удаления золота на задней стороне.
Эффект удаления золота с помощью пикосекундного УФ-лазера на пластине карбида кремния с подложкой из золота, ширина канавки на передней стороне составляет 100 мкм, ширина удаления золота на подложке составляет более 50 мкм, а глубина удаления составляет около 3 мкм.
03. Процесс лазерной невидимой модифицированной резки
Следующим процессом после завершения процесса удаления золота с обратной стороны является лазерная невидимая модифицированная резка, принцип которой заключается в использовании фокусирующей линзы объектива для фокусировки лазерного луча определенной длины волны на обрабатываемом материале внутри образования определенной ширины модифицированный слой, а также верхняя и нижняя поверхности материала не повреждаются, а затем под действием внешней силы за счет расширения трещины проводят трещины, чтобы получить требуемую частицу стружки.
Для пластин карбида кремния с удаленной золотой подложкой поверхность удаления может вызвать снижение пропускания лазера из-за остатков золотой подложки или повреждения карбида кремния, что затрудняет достижение хорошего эффекта скрытой резки, поэтому лазер должен падать из канала. поверхность для резки. Лазерная скрытая резка карбида кремния обычно использует пикосекундный инфракрасный лазер в качестве источника света, а длина волны ближнего инфракрасного диапазона может лучше проникать через карбид кремния и фокусироваться на материале, образуя модифицированную зону.
Толщина пластин карбида кремния варьируется от 100 мкм до 400 мкм в зависимости от требований к микросхеме и процесса, и обычно один невидимый надрез не имеет достаточно большой зоны повторного моделирования для завершения высококачественного лепестка, поэтому необходимо перемещать положение фокуса для нескольких невидимых разрезов. В этом процессе из-за большого показателя преломления материала карбида кремния для лазера и в то же время необходимо обеспечить, чтобы не повредить верхнюю и нижнюю поверхности, перемещая фокус по оси Z, требования к точности очень высоки, обычно необходимо добавить фокус функции последователей, фокус поверхности обработки, вызванный взлетами и падениями, вызванными изменением обнаружения и компенсацией в реальном времени.
Карбид кремния представляет собой твердый материал, который трудно разрезать, поэтому для разрезания образца после завершения невидимого разреза используется механический скалыватель.
В последние годы с развитием технологий и инноваций рынок чипов из карбида кремния увеличивается, производство чипов в процессе, доступном для лазерной обработки поля, также постепенно увеличивается, лазер Huagong использует возможности для развития отрасли, углубленные исследования и разработки технологии лазерной обработки пластин из карбида кремния и ее применения были связаны с маркировкой пластин, удалением золота с обратной стороны, лазерной резкой с невидимой модификацией текстуры и другими связанными процессами для запуска серии решений «Лазер плюс интеллектуальное производство», и для промышленности, чтобы разработать план долгосрочного сотрудничества для промышленности, научных кругов, исследований и использования, для расширения рынка лазерного интеллектуального оборудования, реализация локализации высокотехнологичного оборудования очень важна. Переведено с www.DeepL.com/Translator (бесплатная версия)
