Terningmetode av silisiumkarbidwafer

1. Rissing av slipeskive
Slipeskivemaskinen driver bladet til å rotere med høy hastighet gjennom den aerostatiske elektriske spindelen for å oppnå sterk sliping av materialer. Skjærekantene på bladene som brukes er belagt med korundpartikler. Mohs-hardheten til korund er 10, som bare er litt høyere enn for SiC med en hardhet på 9,5. Gjentatt lavhastighetssliping er ikke bare tidkrevende og arbeidskrevende, men forårsaker også hyppig slitasje på verktøyet. For eksempel tar det 6-8 timer å kutte en 100 mm (4 tommer) SiC-plate, og det er lett å forårsake flisdefekter. Derfor har denne tradisjonelle ineffektive behandlingsmetoden gradvis blitt erstattet av laserskriving.
2. Full lasermerking
Laserskriving er prosessen med å bruke en høyenergilaserstråle for å bestråle overflaten av et arbeidsstykke for å lokalt smelte og fordampe det bestrålte området, og derved oppnå materialefjerning og riping. Laserskriving er berøringsfri behandling, uten mekaniske belastningsskader, fleksible behandlingsmetoder, ingen tap av verktøy og vannforurensning, og lave vedlikeholdskostnader for utstyr. For å unngå skade på støttefilmen når laseren skriber gjennom waferen, brukes en UV-film som er motstandsdyktig mot høytemperaturablasjon.
For tiden bruker laserskriveutstyr industrielle lasere, med tre bølgelengder på 1064 nm, 532 nm og 355 nm, og pulsbredder på nanosekunder, pikosekunder og femtosekunder. Teoretisk sett, jo kortere laserbølgelengden og jo kortere pulsbredden er, jo mindre er den termiske effekten av prosessering, noe som er gunstig for mikropresisjonsbehandling, men kostnadene er relativt høye. Den 355 nm ultrafiolette nanosekundlaseren er mye brukt på grunn av sin modne teknologi, lave kostnader og liten prosesserings termisk effekt. De siste årene har 1 064 nm picosecond-laserteknologien utviklet seg raskt og har blitt brukt på mange nye felt med gode resultater.
For eksempel er den termiske effekten av 355 nm ultrafiolett laserbehandling liten, men det ufullstendig fordampede slagget fester seg og akkumuleres i skjærelinjen, noe som gjør skjæredelen ikke glatt, og det vedlagte slagget er lett å falle av i den påfølgende prosessen, noe som påvirker enheten opptreden. 1064 nm pikosekund-laseren tar i bruk høyere kraft, høy skriveeffektivitet, tilstrekkelig materialfjerning og jevnt tverrsnitt, men den termiske effekten av behandlingen er for stor, og bredere skrivefelt må reserveres i brikkedesign.
3. Laser halvslag
Laser halv-scribing egner seg for bearbeiding av materialer med bedre spaltbarhet. Laserriping skjærer til en viss dybde, og bruker deretter en splittmetode for å generere langsgående spenning langs skjærelinjen for å separere sponene. Denne behandlingsmetoden har høy effektivitet, ikke behov for filmklebing og filmfjerningsprosess, og lave prosesseringskostnader. Spaltningen av silisiumkarbidskiver er imidlertid dårlig, og den er ikke lett å splitte. Den sprukne siden er lett å flise, og slaggvedheftsfenomenet eksisterer fortsatt i den ripede delen.
4. Laser usynlig skjæring
Laser stealth scribing er å fokusere laseren på innsiden av materialet for å danne et modifisert lag, og deretter skille brikken ved å splitte eller utvide filmen. Det er ingen støvforurensning på overflaten, nesten ingen materialtap, og prosesseringseffektiviteten er høy. De to betingelsene for å oppnå stealth scribing er at materialet er transparent for laseren, og tilstrekkelig pulsenergi produserer multifotonabsorpsjon.
Båndgapets energi F.eks. for silisiumkarbid ved romtemperatur er omtrent 3,2 eV, som er 5,13×10 -19 J. 1 064 nm laserfotonenergi E=hc/λ=1 .87×10 -19 J. Det kan sees at laserfotonenergien på 1 064 nm er mindre enn absorpsjonsbåndgapet til silisiumkarbidmateriale, og det er optisk gjennomsiktig, som oppfyller betingelsene for usynlig skribent. Den faktiske transmittansen er relatert til faktorer som materialoverflateegenskaper, tykkelse og dopemiddeltyper. Tar vi en polert silisiumkarbidplate med en tykkelse på 300 μm som eksempel, er den målte 1064 nm lasertransmittansen omtrent 67 %.
Pikosekundlaseren med ekstremt kort pulsbredde velges, og energien som genereres av multifotonabsorpsjon omdannes ikke til varmeenergi, men forårsaker bare en viss dybde av modifisert lag inne i materialet. Det modifiserte laget er sprekkområdet, smelteområdet eller endringsområdet for brytningsindeks inne i materialet. Så gjennom den påfølgende spaltningsprosessen vil kornene bli separert langs det modifiserte laget.
Spaltbarheten til silisiumkarbidmateriale er dårlig, og avstanden mellom modifiserte lag bør ikke være for stor. Testen bruker en JHQ-611 automatisk terningsmaskin og en 350 μm tykk SiC-wafer for å kutte 22 lag med en kuttehastighet på 500 mm/s. Etter oppsprekking er seksjonen relativt glatt, med små avslag og pene kanter.
5. Vannstyrt laserskjæring
Vannguidelaseren fokuserer laserlyset og leder det inn i mikrovannsøylen. Vannsøylens diameter varierer i henhold til dyseåpningen, og det er ulike spesifikasjoner på 100-30 μm. Ved å bruke prinsippet om total refleksjon mellom vannsøylen og luftgrensesnittet, vil laserlyset forplante seg langs vannsøylens retning etter å ha blitt introdusert i vannsøylen.
Den kan behandle innenfor området der vannsøylen forblir stabil, og den superlange effektive arbeidsavstanden er spesielt egnet for kutting av tykke materialer. Ved tradisjonell laserskjæring er akkumulering og ledning av energi hovedårsaken til termisk skade på begge sider av skjærelinjen, mens den vannstyrte laseren raskt tar bort restvarmen fra hver puls uten å samle seg på arbeidsstykket på grunn av handlingen av vannsøylen, så skjæring Veien er ren og pen.
Basert på disse fordelene er vannledende laserskjærende silisiumkarbid et godt valg i teorien, men teknologien er vanskelig, og modenheten til relatert utstyr er ikke høy. Det er vanskelig å produsere dyser som sårbare deler. Hvis den fine vannsøylen ikke kan kontrolleres nøyaktig og stabilt, fjerner de sprutede vanndråpene brikken, noe som påvirker utbyttet. Derfor har denne prosessen ennå ikke blitt brukt på produksjon av silisiumkarbidskiver.