પ્રશ્ન: SiC વેફર સ્લાઇસિંગ અને પ્રોસેસિંગમાં કઈ મુખ્ય તકનીકોનો ઉપયોગ થાય છે?
A:સિલિકોન કાર્બાઇડ (SiC) હીરા પછી બીજા ક્રમે આવે છે અને તેને ખૂબ જ કઠણ અને બરડ સામગ્રી માનવામાં આવે છે. કાપવાની પ્રક્રિયા, જેમાં ઉગાડેલા સ્ફટિકોને પાતળા વેફરમાં કાપવાનો સમાવેશ થાય છે, તે સમય માંગી લે તેવી અને ચીપિંગ થવાની સંભાવના ધરાવતી હોય છે. પ્રથમ પગલા તરીકેસી.આઈ.સી.સિંગલ ક્રિસ્ટલ પ્રોસેસિંગ, સ્લાઇસિંગની ગુણવત્તા અનુગામી ગ્રાઇન્ડીંગ, પોલિશિંગ અને થિનિંગને નોંધપાત્ર રીતે પ્રભાવિત કરે છે. સ્લાઇસિંગ ઘણીવાર સપાટી અને સપાટીની નીચે તિરાડો લાવે છે, જેનાથી વેફર તૂટવાનો દર અને ઉત્પાદન ખર્ચ વધે છે. તેથી, સ્લાઇસિંગ દરમિયાન સપાટીના તિરાડના નુકસાનને નિયંત્રિત કરવું એ SiC ઉપકરણના ઉત્પાદનને આગળ વધારવા માટે મહત્વપૂર્ણ છે.
હાલમાં નોંધાયેલી SiC સ્લાઇસિંગ પદ્ધતિઓમાં ફિક્સ્ડ-એબ્રેસિવ, ફ્રી-એબ્રેસિવ સ્લાઇસિંગ, લેસર કટીંગ, લેયર ટ્રાન્સફર (કોલ્ડ સેપરેશન) અને ઇલેક્ટ્રિકલ ડિસ્ચાર્જ સ્લાઇસિંગનો સમાવેશ થાય છે. આમાં, ફિક્સ્ડ ડાયમંડ એબ્રેસિવ્સ સાથે મલ્ટિ-વાયર સ્લાઇસિંગને રિસીપ્રોકેટ કરવું એ SiC સિંગલ ક્રિસ્ટલ્સની પ્રક્રિયા માટે સૌથી વધુ ઉપયોગમાં લેવાતી પદ્ધતિ છે. જો કે, જેમ જેમ ઇન્ગોટનું કદ 8 ઇંચ અને તેથી વધુ સુધી પહોંચે છે, તેમ તેમ ઉચ્ચ સાધનોની માંગ, ખર્ચ અને ઓછી કાર્યક્ષમતાને કારણે પરંપરાગત વાયર સોઇંગ ઓછું વ્યવહારુ બને છે. ઓછી કિંમત, ઓછી ખોટ, ઉચ્ચ કાર્યક્ષમતા સ્લાઇસિંગ તકનીકોની તાત્કાલિક જરૂર છે.
પ્ર: પરંપરાગત મલ્ટી-વાયર કટીંગ કરતાં લેસર સ્લાઇસિંગના ફાયદા શું છે?
A: પરંપરાગત વાયર સોઇંગ કાપે છેSiC પિંડચોક્કસ દિશામાં કેટલાક સો માઇક્રોન જાડા ટુકડાઓમાં ફેરવવામાં આવે છે. ત્યારબાદ કરવતના નિશાન અને સપાટીના નુકસાનને દૂર કરવા માટે હીરાના સ્લરીનો ઉપયોગ કરીને સ્લાઇસેસને પીસવામાં આવે છે, ત્યારબાદ વૈશ્વિક પ્લેનરાઇઝેશન પ્રાપ્ત કરવા માટે રાસાયણિક યાંત્રિક પોલિશિંગ (CMP) કરવામાં આવે છે, અને અંતે SiC વેફર્સ મેળવવા માટે સાફ કરવામાં આવે છે.
જોકે, SiC ની ઉચ્ચ કઠિનતા અને બરડપણાને કારણે, આ પગલાં સરળતાથી વાંકડિયાપણું, તિરાડો, તૂટવાના દરમાં વધારો, ઉત્પાદન ખર્ચમાં વધારો અને સપાટીની ખરબચડી અને દૂષણ (ધૂળ, ગંદુ પાણી, વગેરે) માં પરિણમી શકે છે. વધુમાં, વાયર સોઇંગ ધીમું છે અને તેનું ઉત્પાદન ઓછું છે. અંદાજ દર્શાવે છે કે પરંપરાગત મલ્ટી-વાયર સ્લાઇસિંગ માત્ર 50% સામગ્રીનો ઉપયોગ પ્રાપ્ત કરે છે, અને પોલિશિંગ અને ગ્રાઇન્ડીંગ પછી 75% સુધી સામગ્રી ખોવાઈ જાય છે. પ્રારંભિક વિદેશી ઉત્પાદન ડેટા દર્શાવે છે કે 10,000 વેફર્સનું ઉત્પાદન કરવા માટે લગભગ 273 દિવસ સતત 24-કલાક ઉત્પાદન લાગી શકે છે - ખૂબ જ સમય માંગી લે તેવું.
સ્થાનિક સ્તરે, ઘણી SiC ક્રિસ્ટલ ગ્રોથ કંપનીઓ ભઠ્ઠીની ક્ષમતા વધારવા પર ધ્યાન કેન્દ્રિત કરે છે. જો કે, ફક્ત ઉત્પાદન વધારવાને બદલે, નુકસાન કેવી રીતે ઘટાડવું તે ધ્યાનમાં લેવું વધુ મહત્વપૂર્ણ છે - ખાસ કરીને જ્યારે ક્રિસ્ટલ ગ્રોથ ઉપજ હજુ શ્રેષ્ઠ નથી.
લેસર સ્લાઇસિંગ સાધનો સામગ્રીના નુકસાનને નોંધપાત્ર રીતે ઘટાડી શકે છે અને ઉપજમાં સુધારો કરી શકે છે. ઉદાહરણ તરીકે, એક જ 20 મીમીનો ઉપયોગ કરીનેSiC પિંડ: વાયર સોઇંગથી 350 μm જાડાઈના લગભગ 30 વેફર્સ મળી શકે છે. લેસર સ્લાઇસિંગથી 50 થી વધુ વેફર્સ મળી શકે છે. જો વેફરની જાડાઈ 200 μm સુધી ઘટાડી દેવામાં આવે, તો એક જ ઇન્ગોટમાંથી 80 થી વધુ વેફર્સ બનાવી શકાય છે. જ્યારે 6 ઇંચ અને તેનાથી નાના વેફર્સ માટે વાયર સોઇંગનો વ્યાપકપણે ઉપયોગ થાય છે, ત્યારે 8-ઇંચના SiC ઇન્ગોટને કાપવામાં પરંપરાગત પદ્ધતિઓ સાથે 10-15 દિવસ લાગી શકે છે, જેમાં ઉચ્ચ-સ્તરીય સાધનોની જરૂર પડે છે અને ઓછી કાર્યક્ષમતા સાથે ઊંચા ખર્ચનો સામનો કરવો પડે છે. આ પરિસ્થિતિઓમાં, લેસર સ્લાઇસિંગના ફાયદા સ્પષ્ટ થાય છે, જે તેને 8-ઇંચ વેફર્સ માટે મુખ્ય પ્રવાહની ભવિષ્યની ટેકનોલોજી બનાવે છે.
લેસર કટીંગ સાથે, 8-ઇંચ વેફર દીઠ કાપવાનો સમય 20 મિનિટથી ઓછો હોઈ શકે છે, અને વેફર દીઠ સામગ્રીનું નુકસાન 60 μm થી ઓછું હોઈ શકે છે.
સારાંશમાં, મલ્ટી-વાયર કટીંગની તુલનામાં, લેસર સ્લાઇસિંગ વધુ ઝડપ, સારી ઉપજ, ઓછી સામગ્રીનું નુકસાન અને સ્વચ્છ પ્રક્રિયા પ્રદાન કરે છે.
પ્ર: SiC લેસર સ્લાઇસિંગમાં મુખ્ય ટેકનિકલ પડકારો શું છે?
A: લેસર સ્લાઇસિંગ પ્રક્રિયામાં બે મુખ્ય પગલાં શામેલ છે: લેસર ફેરફાર અને વેફર અલગીકરણ.
લેસર ફેરફારનો મુખ્ય ભાગ બીમ આકાર અને પરિમાણ ઑપ્ટિમાઇઝેશન છે. લેસર પાવર, સ્પોટ વ્યાસ અને સ્કેન ઝડપ જેવા પરિમાણો સામગ્રીના ઘટાડાની ગુણવત્તા અને અનુગામી વેફર વિભાજનની સફળતાને અસર કરે છે. સુધારેલા ઝોનની ભૂમિતિ સપાટીની ખરબચડી અને અલગ થવાની મુશ્કેલી નક્કી કરે છે. ઉચ્ચ સપાટીની ખરબચડી પાછળથી ગ્રાઇન્ડીંગને જટિલ બનાવે છે અને સામગ્રીના નુકસાનમાં વધારો કરે છે.
ફેરફાર પછી, વેફર અલગીકરણ સામાન્ય રીતે શીયર ફોર્સ દ્વારા પ્રાપ્ત થાય છે, જેમ કે કોલ્ડ ફ્રેક્ચર અથવા યાંત્રિક તાણ. કેટલીક સ્થાનિક સિસ્ટમો અલગ થવા માટે સ્પંદનો પ્રેરિત કરવા માટે અલ્ટ્રાસોનિક ટ્રાન્સડ્યુસર્સનો ઉપયોગ કરે છે, પરંતુ આ ચિપિંગ અને ધાર ખામીઓનું કારણ બની શકે છે, જે અંતિમ ઉપજ ઘટાડે છે.
જ્યારે આ બે પગલાં સ્વાભાવિક રીતે મુશ્કેલ નથી, સ્ફટિક ગુણવત્તામાં અસંગતતાઓ - વિવિધ વૃદ્ધિ પ્રક્રિયાઓ, ડોપિંગ સ્તરો અને આંતરિક તાણ વિતરણને કારણે - કાપવાની મુશ્કેલી, ઉપજ અને સામગ્રીના નુકસાનને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરે છે. ફક્ત સમસ્યાવાળા વિસ્તારોને ઓળખવા અને લેસર સ્કેનિંગ ઝોનને સમાયોજિત કરવાથી પરિણામોમાં નોંધપાત્ર સુધારો થઈ શકશે નહીં.
વ્યાપક સ્વીકારની ચાવી નવીન પદ્ધતિઓ અને ઉપકરણો વિકસાવવામાં રહેલી છે જે વિવિધ ઉત્પાદકોના ક્રિસ્ટલ ગુણોની વિશાળ શ્રેણીને અનુકૂલિત થઈ શકે, પ્રક્રિયા પરિમાણોને ઑપ્ટિમાઇઝ કરી શકે અને સાર્વત્રિક ઉપયોગિતા સાથે લેસર સ્લાઇસિંગ સિસ્ટમ્સનું નિર્માણ કરી શકે.
પ્રશ્ન: શું SiC ઉપરાંત અન્ય સેમિકન્ડક્ટર સામગ્રી પર લેસર સ્લાઇસિંગ ટેકનોલોજી લાગુ કરી શકાય છે?
A:લેસર કટીંગ ટેકનોલોજી ઐતિહાસિક રીતે વિવિધ પ્રકારની સામગ્રી પર લાગુ કરવામાં આવી છે. સેમિકન્ડક્ટર્સમાં, તેનો ઉપયોગ શરૂઆતમાં વેફર ડાઇસિંગ માટે થતો હતો અને ત્યારથી તે મોટા જથ્થાબંધ સિંગલ ક્રિસ્ટલ્સને કાપવા સુધી વિસ્તર્યો છે.
SiC ઉપરાંત, લેસર સ્લાઇસિંગનો ઉપયોગ હીરા, ગેલિયમ નાઇટ્રાઇડ (GaN), અને ગેલિયમ ઓક્સાઇડ (Ga₂O₃) જેવા અન્ય સખત અથવા બરડ પદાર્થો માટે પણ થઈ શકે છે. આ સામગ્રી પરના પ્રારંભિક અભ્યાસોએ સેમિકન્ડક્ટર એપ્લિકેશનો માટે લેસર સ્લાઇસિંગની શક્યતા અને ફાયદા દર્શાવ્યા છે.
પ્ર: શું હાલમાં ઘરેલુ લેસર સ્લાઇસિંગ સાધનો માટે પરિપક્વ ઉત્પાદનો છે? તમારું સંશોધન કયા તબક્કામાં છે?
A: 8-ઇંચના SiC વેફર ઉત્પાદનના ભવિષ્ય માટે મોટા વ્યાસના SiC લેસર સ્લાઇસિંગ સાધનોને વ્યાપકપણે મુખ્ય સાધન માનવામાં આવે છે. હાલમાં, ફક્ત જાપાન જ આવી સિસ્ટમો પ્રદાન કરી શકે છે, અને તે ખર્ચાળ છે અને નિકાસ પ્રતિબંધોને આધીન છે.
SiC ઉત્પાદન યોજનાઓ અને હાલની વાયર સો ક્ષમતાના આધારે, લેસર સ્લાઇસિંગ/થિનિંગ સિસ્ટમ્સની સ્થાનિક માંગ આશરે 1,000 યુનિટ હોવાનો અંદાજ છે. મુખ્ય સ્થાનિક કંપનીઓએ વિકાસમાં ભારે રોકાણ કર્યું છે, પરંતુ કોઈ પરિપક્વ, વ્યાપારી રીતે ઉપલબ્ધ સ્થાનિક સાધનો હજુ સુધી ઔદ્યોગિક જમાવટ સુધી પહોંચ્યા નથી.
સંશોધન જૂથો 2001 થી માલિકીની લેસર લિફ્ટ-ઓફ ટેકનોલોજી વિકસાવી રહ્યા છે અને હવે તેને મોટા વ્યાસના SiC લેસર સ્લાઇસિંગ અને થિનિંગ સુધી વિસ્તૃત કરી રહ્યા છે. તેઓએ એક પ્રોટોટાઇપ સિસ્ટમ અને સ્લાઇસિંગ પ્રક્રિયાઓ વિકસાવી છે જે આ કરી શકે છે: 4-6 ઇંચ અર્ધ-ઇન્સ્યુલેટિંગ SiC વેફર્સ કાપવા અને પાતળા કરવા 6-8 ઇંચ વાહક SiC ઇન્ગોટ્સ કાપવા કામગીરી બેન્ચમાર્ક: 6-8 ઇંચ અર્ધ-ઇન્સ્યુલેટિંગ SiC: સ્લાઇસિંગ સમય 10-15 મિનિટ/વેફર; સામગ્રીનું નુકસાન <30 μm6-8 ઇંચ વાહક SiC: સ્લાઇસિંગ સમય 14-20 મિનિટ/વેફર; સામગ્રીનું નુકસાન <60 μm
અંદાજિત વેફર યીલ્ડમાં 50% થી વધુનો વધારો થયો
કાપણી પછી, વેફર્સ ગ્રાઇન્ડીંગ અને પોલિશિંગ પછી ભૂમિતિ માટેના રાષ્ટ્રીય ધોરણોને પૂર્ણ કરે છે. અભ્યાસો એ પણ દર્શાવે છે કે લેસર-પ્રેરિત થર્મલ અસરો વેફર્સમાં તણાવ અથવા ભૂમિતિને નોંધપાત્ર રીતે અસર કરતી નથી.
હીરા, GaN અને Ga₂O₃ સિંગલ ક્રિસ્ટલ કાપવાની શક્યતા ચકાસવા માટે પણ આ જ સાધનોનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો છે.
પોસ્ટ સમય: મે-23-2025