Εφαρμογή λέιζερ Picosecond για κοπή υποστρωμάτων καρβιδίου πυριτίου

Ένα υπόστρωμα είναι το υποκείμενο υλικό ενός τσιπ ημιαγωγού, το οποίο παίζει κυρίως ρόλους φυσικής υποστήριξης, θερμικής αγωγιμότητας και ηλεκτρικής αγωγιμότητας. Το καρβίδιο του πυριτίου έχει υψηλότερη ηλεκτρική αγωγιμότητα και ισχυρότερη θερμική σταθερότητα από τα παραδοσιακά υλικά πυριτίου, είναι ένα από τα ιδανικά υλικά για την κατασκευή συσκευών υψηλής θερμοκρασίας, υψηλής συχνότητας, υψηλής ισχύος, υψηλής τάσης, οι οποίες χρησιμοποιούνται ευρέως στην ηλιακή ενέργεια, εξαρτήματα οχημάτων , πασσάλους φόρτισης, τροφοδοτικά ρεύματος και άλλους πολλούς τομείς ζωής και παραγωγής.
Η κατασκευή υποστρώματος καρβιδίου του πυριτίου πρέπει να περάσει από τη σύνθεση πρώτων υλών, την ανάπτυξη κρυστάλλων, την κοπή κρυστάλλων, την άλεση και την επεξεργασία γκοφρέτας, καθώς και τον καθαρισμό, τη στίλβωση, τη δοκιμή και πολλούς άλλους συνδέσμους. Ο σύνδεσμος κοπής είναι ένας από τους βασικούς κρίκους, λόγω της μεγάλης σκληρότητας του καρβιδίου του πυριτίου, της σκληρότητας Mohs 9,5 και της υψηλής ευθραυστότητας, καθιστώντας δύσκολη την κοπή του συνδέσμου επεξεργασίας, υψηλό ποσοστό θραύσης, ορισμένα δεδομένα δείχνουν ότι η απόδοση του συνδέσμου επεξεργασίας καρβιδίου του πυριτίου είναι περίπου 70%, το κόστος αντιπροσώπευε περίπου το 50%. Ως εκ τούτου, η βελτίωση του ποσοστού απόδοσης κοπής, συμβάλλει στη μείωση του κόστους κατασκευής υποστρώματος καρβιδίου του πυριτίου, αλλά και σύμφωνα με τις προσδοκίες της βιομηχανίας ημιαγωγών για μείωση του κόστους και αποτελεσματικότητα της επεξεργασίας καρβιδίου του πυριτίου.
Προς το παρόν, το παραδοσιακό πρόγραμμα κοπής υλικών καρβιδίου του πυριτίου βρίσκεται στη διαδικασία κοπής συρμάτων διαμαντιού αντί κοπής σύρματος κονιάματος, αλλά εξακολουθούν να υπάρχουν προβλήματα όπως μεγαλύτερη απώλεια και υψηλότερο κόστος κοπής αναλώσιμων. Η κοπή με λέιζερ, ως εναλλακτική της κοπής πολλαπλών συρμάτων, έχει πλεονεκτήματα στην ακρίβεια, την απόδοση κοπής, την απώλεια, την απόδοση προϊόντος κ.λπ., γεγονός που συμβάλλει στη μείωση του κόστους του καρβιδίου του πυριτίου, επιταχύνοντας έτσι τη διείσδυση των τελικών προϊόντων στην αγορά ημιαγωγών με πυρίτιο καρβίδιο ως υλικό υποστρώματος.

Τα εξαιρετικά γρήγορα λέιζερ picosecond με πλάτη παλμών picosecond είναι εξαιρετικά αποτελεσματικά εργαλεία για την κοπή υλικών υποστρώματος καρβιδίου του πυριτίου. Με βάση τη ζήτηση της αγοράς για κοπή λέιζερ υλικών υποστρώματος καρβιδίου του πυριτίου, η Nuffy Optoelectronics έχει εξερευνήσει εκτενώς την κοπή καρβιδίου του πυριτίου με λέιζερ με το λέιζερ picosecond που έχει αναπτύξει μόνος της ως πηγή φωτός. Το πλάτος παλμού αυτού του λέιζερ picosecond είναι περίπου 10ps, η ποιότητα δέσμης είναι εξαιρετική (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.
Όταν το λέιζερ εφαρμόζεται στο υλικό καρβιδίου του πυριτίου με χρόνο παλμού picosecond, με την ενέργεια του παλμού να αυξάνεται απότομα, η εξαιρετικά υψηλή ισχύς κορυφής μπορεί εύκολα να απογυμνώσει το εξωτερικό στρώμα ηλεκτρονίων, κάνοντας τα ηλεκτρόνια να απομακρυνθούν από τη δέσμευση των ατόμων και σχηματίζοντας πλάσμα, και στη συνέχεια συνειδητοποιώντας την αφαίρεση του υλικού, η οποία είναι μια ψυχρή διαδικασία επεξεργασίας. Η ψυχρή επεξεργασία του λέιζερ picosecond είναι πιο φιλική προς τα σκληρά και εύθραυστα χαρακτηριστικά του καρβιδίου του πυριτίου και είναι λιγότερο επιρρεπής σε θρυμματισμό, καθώς και ρωγμές κατά την κοπή. Καθώς η δέσμη λέιζερ κινείται πάνω στην επιφάνεια του υλικού, σχηματίζει μια σχισμή με πολύ στενό πλάτος, και ολοκληρώνει την κοπή του υλικού.
Ταυτόχρονα, ο χρόνος αλληλεπίδρασης λέιζερ με το υλικό είναι πολύ μικρός, μόνο περίπου 10 ps, ​​τα ιόντα αφαιρούνται από την επιφάνεια του υλικού πριν μεταφερθεί η ενέργεια στο περιβάλλον υλικό και δεν υπάρχει θερμική επίδραση στο περιβάλλον υλικό, και η ζώνη που επηρεάζεται από τη θερμότητα είναι πολύ μικρή. Επιπλέον, είναι κοπή χωρίς επαφή χωρίς μηχανική καταπόνηση, γεγονός που καθιστά την κοπή καρβιδίου του πυριτίου εξαιρετικά αποτελεσματική, με μικρές σχισμές κοπής και υψηλή χρήση υλικού, αξιόπιστη απόδοση και πλεονεκτήματα κόστους, και μπορεί να είναι ένας ιδανικός εξοπλισμός αντικατάστασης για την τεχνολογία κοπής συρμάτων διαμαντιού καρβιδίου πυριτίου .

Το μεγάλου μεγέθους υπόστρωμα καρβιδίου του πυριτίου συμβάλλει στη μείωση του κόστους και της αποτελεσματικότητας, και έχει γίνει μια κύρια τάση ανάπτυξης. Όσο μεγαλύτερο είναι το μέγεθος του υποστρώματος, τόσο περισσότερα τσιπ μπορούν να παραχθούν ανά μονάδα υποστρώματος, επομένως τόσο χαμηλότερο είναι το κόστος ανά μονάδα τσιπ, ενώ η μείωση των απορριμμάτων των άκρων θα μειώσει περαιτέρω το κόστος παραγωγής τσιπ. Σύμφωνα με αναφορές μέσων ενημέρωσης, το τρέχον παγκόσμιο μέγεθος του υποστρώματος καρβιδίου του πυριτίου 6 ίντσες, βρίσκεται σε μετάβαση σε 8-υπόστρωμα ίντσας, το κύριο μέγεθος του οικιακού υποστρώματος καρβιδίου του πυριτίου είναι 4 ίντσες και η μετάβαση σε 6- ιντσών υπόστρωμα, αναμένεται έως το 2025 ~ 2030 6-γκοφρέλες ιντσών στην εγχώρια αγορά ζήτηση θα αυξηθεί σε 600,000 τεμάχια. Μεγαλύτερο μέγεθος σημαίνει μεγαλύτερη δυσκολία επεξεργασίας, υπό τη νέα κατάσταση στη νέα περίοδο, η Nuffield Optoelectronics θα βασίζεται στην τρέχουσα ζήτηση της αγοράς για επιστημονικά και τεχνολογικά σύνορα, θα εντείνει την επιστημονική έρευνα και την πειραματική εξερεύνηση για τις καινοτομίες της βιομηχανίας ημιαγωγών στην ανάπτυξη της ενδυνάμωσης.