P: Apa teknologi utama sing digunakake ing ngiris lan ngolah wafer SiC?
A:Silikon karbida (SiC) nduweni atose sing nomer loro sawise berlian lan dianggep minangka bahan sing atos banget lan rapuh. Proses ngiris, sing kalebu ngethok kristal sing wis thukul dadi wafer tipis, mbutuhake wektu akeh lan gampang pecah. Minangka langkah pertama ingSiCIng pangolahan kristal tunggal, kualitas irisan nduweni pengaruh sing signifikan marang panggilingan, polesan, lan penipisan sabanjure. Ngiris asring nyebabake retakan permukaan lan ngisor permukaan, nambah tingkat kerusakan wafer lan biaya produksi. Mulane, ngontrol kerusakan retakan permukaan sajrone irisan penting banget kanggo ngembangake fabrikasi piranti SiC.
Cara ngiris SiC sing lagi dilapurake kalebu fixed-abrasive, free-abrasive slicing, laser cutting, layer transfer (cold separation), lan electrical discharge slicing. Antarane cara kasebut, reciprocating multi-wire slicing nganggo fixed diamond abrasive minangka cara sing paling umum digunakake kanggo ngolah kristal tunggal SiC. Nanging, amarga ukuran ingot tekan 8 inci lan luwih, penggergajian kawat tradisional dadi kurang praktis amarga panjaluk peralatan sing dhuwur, biaya, lan efisiensi sing kurang. Ana kebutuhan mendesak kanggo teknologi ngiris sing murah, rugi rendah, lan efisiensi dhuwur.
P: Apa kaluwihane ngiris laser tinimbang ngethok nganggo kawat akeh tradisional?
A: Gergaji kawat tradisional ngethokIngot SiCsadawane arah tartamtu dadi irisan kandel atusan mikron. Irisan kasebut banjur digiling nganggo bubur berlian kanggo mbusak tandha gergaji lan kerusakan ing sangisore permukaan, banjur dipoles kanthi mekanik kimia (CMP) kanggo entuk planarisasi global, lan pungkasane diresiki kanggo entuk wafer SiC.
Nanging, amarga SiC nduweni atose lan kerapuhan sing dhuwur, langkah-langkah kasebut bisa kanthi gampang nyebabake bengkok, retak, tingkat kerusakan sing tambah, biaya produksi sing luwih dhuwur, lan nyebabake kekasaran permukaan lan kontaminasi sing dhuwur (bledug, banyu limbah, lan liya-liyane). Kajaba iku, gergaji kawat alon lan nduweni asil sing sithik. Perkiraan nuduhake yen ngiris multi-kawat tradisional mung entuk udakara 50% panggunaan bahan, lan nganti 75% bahan ilang sawise polesan lan nggiling. Data produksi asing awal nuduhake yen butuh kira-kira 273 dina produksi 24 jam terus-terusan kanggo ngasilake 10.000 wafer—intensif banget wektu.
Ing njero negeri, akeh perusahaan pertumbuhan kristal SiC sing fokus kanggo nambah kapasitas tungku. Nanging, tinimbang mung nambah output, luwih penting kanggo nimbang kepiye carane nyuda kerugian—utamane nalika asil pertumbuhan kristal durung optimal.
Piranti ngiris laser bisa nyuda kerugian materi kanthi signifikan lan nambah asil. Contone, nggunakake siji 20 mmIngot SiCGergaji kawat bisa ngasilake udakara 30 wafer kanthi kekandelan 350 μm. Irisan laser bisa ngasilake luwih saka 50 wafer. Yen kekandelan wafer dikurangi dadi 200 μm, luwih saka 80 wafer bisa diprodhuksi saka ingot sing padha. Nalika gergaji kawat digunakake sacara wiyar kanggo wafer 6 inci lan luwih cilik, ngiris ingot SiC 8 inci bisa uga butuh 10-15 dina kanthi cara tradisional, mbutuhake peralatan canggih lan biaya dhuwur kanthi efisiensi sing sithik. Ing kahanan kasebut, kaluwihane ngiris laser dadi jelas, dadi teknologi utama ing mangsa ngarep kanggo wafer 8 inci.
Kanthi pemotongan laser, wektu ngiris saben wafer 8 inci bisa kurang saka 20 menit, kanthi kerugian materi saben wafer kurang saka 60 μm.
Ringkesane, dibandhingake karo pemotongan nganggo pirang-pirang kawat, pemotongan laser nawakake kecepatan sing luwih dhuwur, hasil sing luwih apik, kerugian materi sing luwih murah, lan pangolahan sing luwih resik.
P: Apa tantangan teknis utama ing ngiris laser SiC?
A: Proses ngiris laser nglibatake rong langkah utama: modifikasi laser lan pamisahan wafer.
Inti saka modifikasi laser yaiku mbentuk sinar lan optimasi parameter. Parameter kayata daya laser, diameter titik, lan kecepatan pindai kabeh mengaruhi kualitas ablasi materi lan sukses pamisahan wafer sabanjure. Geometri zona sing dimodifikasi nemtokake kekasaran permukaan lan kangelan pamisahan. Kekasaran permukaan sing dhuwur ngrumitake panggilingan mengko lan nambah kerugian materi.
Sawisé modifikasi, pamisahan wafer biasane digayuh liwat gaya geser, kayata fraktur adhem utawa stres mekanik. Sawetara sistem domestik nggunakake transduser ultrasonik kanggo ngindhuksi getaran kanggo pamisahan, nanging iki bisa nyebabake chipping lan cacat pinggiran, sing nyuda asil pungkasan.
Sanajan rong langkah iki ora angel, inkonsistensi kualitas kristal—amarga proses pertumbuhan, tingkat doping, lan distribusi stres internal sing beda—mengaruhi kanthi signifikan kesulitan ngiris, asil, lan kerugian materi. Mung ngenali area masalah lan nyetel zona pemindaian laser bisa uga ora nambah asil kanthi substansial.
Kunci kanggo adopsi sing nyebar dumunung ing pangembangan metode lan peralatan inovatif sing bisa adaptasi karo macem-macem kualitas kristal saka macem-macem produsen, ngoptimalake parameter proses, lan mbangun sistem pengiris laser kanthi penerapan universal.
P: Apa teknologi pemotongan laser bisa diterapake ing bahan semikonduktor liyane saliyane SiC?
A: Teknologi pemotongan laser wis sacara historis diterapake ing macem-macem bahan. Ing semikonduktor, wiwitane digunakake kanggo ngethok wafer lan wiwit saiki wis berkembang dadi ngiris kristal tunggal kanthi jumlah gedhe.
Saliyané SiC, pemotongan laser uga bisa digunakaké kanggo bahan atos utawa rapuh liyané kaya ta inten, galium nitrida (GaN), lan galium oksida (Ga₂O₃). Panliten awal babagan bahan kasebut wis nduduhake kelayakan lan kaluwihan pemotongan laser kanggo aplikasi semikonduktor.
P: Apa saiki ana produk peralatan ngiris laser domestik sing wis diwasa? Riset panjenengan lagi ana ing tahap apa?
A: Piranti ngiris laser SiC diameter gedhe dianggep minangka peralatan inti kanggo masa depan produksi wafer SiC 8 inci. Saiki, mung Jepang sing bisa nyedhiyakake sistem kasebut, lan regane larang lan tundhuk karo watesan ekspor.
Kebutuhan domestik kanggo sistem pengiris/penipisan laser dikira-kira sekitar 1.000 unit, adhedhasar rencana produksi SiC lan kapasitas gergaji kawat sing wis ana. Perusahaan domestik utama wis nandur modal akeh ing pangembangan, nanging durung ana peralatan domestik sing wis diwasa lan kasedhiya sacara komersial sing wis tekan panggunaan industri.
Kelompok riset wis ngembangake teknologi laser lift-off sing dipatenake wiwit taun 2001 lan saiki wis ngembangake iki kanggo ngiris lan ngencerake laser SiC diameter gedhe. Dheweke wis ngembangake sistem prototipe lan proses ngiris sing mampu: Nglereni lan ngencerake wafer SiC semi-isolasi 4-6 inci Nglereni ingot SiC konduktif 6-8 inci Tolok ukur kinerja: SiC semi-isolasi 6-8 inci: wektu ngiris 10-15 menit/wafer; mundhut materi <30 μm SiC konduktif 6-8 inci: wektu ngiris 14-20 menit/wafer; mundhut materi <60 μm
Perkiraan asil wafer mundhak luwih saka 50%
Sawisé diiris, wafer-wafer kasebut memenuhi standar nasional kanggo geometri sawisé digiling lan dipoles. Panliten uga nuduhaké yèn efek termal sing diinduksi laser ora mengaruhi stres utawa geometri sacara signifikan ing wafer.
Piranti sing padha uga wis digunakake kanggo verifikasi kelayakan kanggo ngiris kristal tunggal berlian, GaN, lan Ga₂O₃.
Wektu kiriman: 23 Mei 2025