ചോദ്യം: SiC വേഫർ സ്ലൈസിംഗിലും പ്രോസസ്സിംഗിലും ഉപയോഗിക്കുന്ന പ്രധാന സാങ്കേതികവിദ്യകൾ ഏതൊക്കെയാണ്?
A:സിലിക്കൺ കാർബൈഡ് (SiC) ന് വജ്രത്തിന് തൊട്ടുപിന്നാലെ കാഠിന്യം ഉണ്ട്, ഇത് വളരെ കടുപ്പമുള്ളതും പൊട്ടുന്നതുമായ ഒരു വസ്തുവായി കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. വളർന്ന പരലുകളെ നേർത്ത വേഫറുകളായി മുറിക്കുന്ന സ്ലൈസിംഗ് പ്രക്രിയ സമയമെടുക്കുന്നതും ചിപ്പിംഗിന് സാധ്യതയുള്ളതുമാണ്. ആദ്യപടിയായിസി.ഐ.സിസിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റൽ പ്രോസസ്സിംഗ് നടത്തുമ്പോൾ, സ്ലൈസിംഗിന്റെ ഗുണനിലവാരം തുടർന്നുള്ള പൊടിക്കൽ, മിനുക്കൽ, നേർത്തതാക്കൽ എന്നിവയെ സാരമായി സ്വാധീനിക്കുന്നു. സ്ലൈസിംഗ് പലപ്പോഴും ഉപരിതലത്തിലും ഉപരിതലത്തിലും വിള്ളലുകൾ ഉണ്ടാക്കുന്നു, ഇത് വേഫർ പൊട്ടൽ നിരക്കും ഉൽപാദനച്ചെലവും വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നു. അതിനാൽ, സ്ലൈസിംഗ് സമയത്ത് ഉപരിതല വിള്ളൽ കേടുപാടുകൾ നിയന്ത്രിക്കുന്നത് SiC ഉപകരണ നിർമ്മാണം മുന്നോട്ട് കൊണ്ടുപോകുന്നതിന് നിർണായകമാണ്.
നിലവിൽ റിപ്പോർട്ട് ചെയ്യപ്പെട്ടിട്ടുള്ള SiC സ്ലൈസിംഗ് രീതികളിൽ ഫിക്സഡ്-അബ്രസീവ്, ഫ്രീ-അബ്രസീവ് സ്ലൈസിംഗ്, ലേസർ കട്ടിംഗ്, ലെയർ ട്രാൻസ്ഫർ (കോൾഡ് സെപ്പറേഷൻ), ഇലക്ട്രിക്കൽ ഡിസ്ചാർജ് സ്ലൈസിംഗ് എന്നിവ ഉൾപ്പെടുന്നു. ഇവയിൽ, ഫിക്സഡ് ഡയമണ്ട് അബ്രസീവുകൾ ഉപയോഗിച്ച് റെസിപ്രോക്കേറ്റിംഗ് മൾട്ടി-വയർ സ്ലൈസിംഗ് ആണ് SiC സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾ പ്രോസസ്സ് ചെയ്യുന്നതിന് ഏറ്റവും സാധാരണയായി ഉപയോഗിക്കുന്ന രീതി. എന്നിരുന്നാലും, ഇൻഗോട്ട് വലുപ്പങ്ങൾ 8 ഇഞ്ചോ അതിൽ കൂടുതലോ എത്തുമ്പോൾ, ഉയർന്ന ഉപകരണ ആവശ്യകതകൾ, ചെലവുകൾ, കുറഞ്ഞ കാര്യക്ഷമത എന്നിവ കാരണം പരമ്പരാഗത വയർ സോവിംഗ് പ്രായോഗികമല്ലാതായി മാറുന്നു. കുറഞ്ഞ ചെലവും കുറഞ്ഞ നഷ്ടവും ഉയർന്ന കാര്യക്ഷമതയുമുള്ള സ്ലൈസിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യകളുടെ അടിയന്തര ആവശ്യകതയുണ്ട്.
ചോദ്യം: പരമ്പരാഗത മൾട്ടി-വയർ കട്ടിംഗിനെ അപേക്ഷിച്ച് ലേസർ സ്ലൈസിംഗിന്റെ ഗുണങ്ങൾ എന്തൊക്കെയാണ്?
A:പരമ്പരാഗത വയർ അറുത്തുമുറിക്കൽSiC ഇങ്കോട്ട്ഒരു പ്രത്യേക ദിശയിൽ നൂറുകണക്കിന് മൈക്രോൺ കട്ടിയുള്ള കഷ്ണങ്ങളാക്കി മാറ്റുന്നു. പിന്നീട് കഷ്ണങ്ങൾ വജ്ര സ്ലറികൾ ഉപയോഗിച്ച് പൊടിച്ച് സോ മാർക്കുകളും ഉപരിതല നാശനഷ്ടങ്ങളും നീക്കം ചെയ്യുന്നു, തുടർന്ന് ആഗോള പ്ലാനറൈസേഷൻ നേടുന്നതിന് കെമിക്കൽ മെക്കാനിക്കൽ പോളിഷിംഗ് (CMP) നടത്തുന്നു, ഒടുവിൽ SiC വേഫറുകൾ ലഭിക്കുന്നതിന് വൃത്തിയാക്കുന്നു.
എന്നിരുന്നാലും, SiC യുടെ ഉയർന്ന കാഠിന്യവും പൊട്ടലും കാരണം, ഈ ഘട്ടങ്ങൾ എളുപ്പത്തിൽ വളച്ചൊടിക്കൽ, വിള്ളലുകൾ, പൊട്ടൽ നിരക്ക് വർദ്ധിപ്പിക്കൽ, ഉയർന്ന ഉൽപാദനച്ചെലവ് എന്നിവയ്ക്ക് കാരണമാകും, കൂടാതെ ഉയർന്ന ഉപരിതല പരുക്കനും മലിനീകരണത്തിനും (പൊടി, മലിനജലം മുതലായവ) കാരണമാകും. കൂടാതെ, വയർ അരിയൽ മന്ദഗതിയിലാണ്, കുറഞ്ഞ വിളവ് മാത്രമേ നൽകുന്നുള്ളൂ. പരമ്പരാഗത മൾട്ടി-വയർ സ്ലൈസിംഗ് ഏകദേശം 50% മെറ്റീരിയൽ ഉപയോഗം മാത്രമേ നേടുന്നുള്ളൂവെന്നും, പോളിഷിംഗിനും പൊടിക്കലിനും ശേഷം മെറ്റീരിയലിന്റെ 75% വരെ നഷ്ടപ്പെടുമെന്നും കണക്കുകൾ കാണിക്കുന്നു. 10,000 വേഫറുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ ഏകദേശം 273 ദിവസത്തെ തുടർച്ചയായ 24 മണിക്കൂർ ഉൽ‌പാദനം എടുക്കുമെന്ന് ആദ്യകാല വിദേശ ഉൽ‌പാദന ഡാറ്റ സൂചിപ്പിക്കുന്നു - വളരെ സമയമെടുക്കുന്ന.
ആഭ്യന്തരമായി, പല SiC ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചാ കമ്പനികളും ഫർണസ് ശേഷി വർദ്ധിപ്പിക്കുന്നതിലാണ് ശ്രദ്ധ കേന്ദ്രീകരിക്കുന്നത്. എന്നിരുന്നാലും, ഉൽപ്പാദനം വികസിപ്പിക്കുന്നതിനുപകരം, നഷ്ടം എങ്ങനെ കുറയ്ക്കാമെന്ന് പരിഗണിക്കേണ്ടത് കൂടുതൽ പ്രധാനമാണ് - പ്രത്യേകിച്ച് ക്രിസ്റ്റൽ വളർച്ചാ വിളവ് ഇതുവരെ ഒപ്റ്റിമൽ അല്ലാത്തപ്പോൾ.
ലേസർ സ്ലൈസിംഗ് ഉപകരണങ്ങൾക്ക് മെറ്റീരിയൽ നഷ്ടം ഗണ്യമായി കുറയ്ക്കാനും വിളവ് മെച്ചപ്പെടുത്താനും കഴിയും. ഉദാഹരണത്തിന്, ഒരു 20 മില്ലീമീറ്റർSiC ഇങ്കോട്ട്:വയർ സോവിംഗ് 350 μm കനമുള്ള ഏകദേശം 30 വേഫറുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കും. ലേസർ സ്ലൈസിംഗ് 50-ൽ കൂടുതൽ വേഫറുകൾ ഉത്പാദിപ്പിക്കും. വേഫർ കനം 200 μm ആയി കുറച്ചാൽ, അതേ ഇൻഗോട്ടിൽ നിന്ന് 80-ൽ കൂടുതൽ വേഫറുകൾ നിർമ്മിക്കാൻ കഴിയും. 6 ഇഞ്ചും അതിൽ കുറവുമുള്ള വേഫറുകൾക്ക് വയർ സോവിംഗ് വ്യാപകമായി ഉപയോഗിക്കുമ്പോൾ, പരമ്പരാഗത രീതികളിൽ 8 ഇഞ്ച് SiC ഇൻഗോട്ട് മുറിക്കാൻ 10-15 ദിവസം എടുത്തേക്കാം, ഉയർന്ന നിലവാരമുള്ള ഉപകരണങ്ങൾ ആവശ്യമാണ്, കുറഞ്ഞ കാര്യക്ഷമതയോടെ ഉയർന്ന ചിലവ് വരും. ഈ സാഹചര്യങ്ങളിൽ, ലേസർ സ്ലൈസിംഗിന്റെ ഗുണങ്ങൾ വ്യക്തമാകും, ഇത് 8 ഇഞ്ച് വേഫറുകൾക്കുള്ള മുഖ്യധാരാ ഭാവി സാങ്കേതികവിദ്യയായി മാറുന്നു.
ലേസർ കട്ടിംഗ് ഉപയോഗിച്ച്, 8 ഇഞ്ച് വേഫറിന്റെ സ്ലൈസിംഗ് സമയം 20 മിനിറ്റിൽ താഴെയാകാം, ഓരോ വേഫറിന്റെയും മെറ്റീരിയൽ നഷ്ടം 60 μm-ൽ താഴെയാകും.
ചുരുക്കത്തിൽ, മൾട്ടി-വയർ കട്ടിംഗുമായി താരതമ്യപ്പെടുത്തുമ്പോൾ, ലേസർ സ്ലൈസിംഗ് ഉയർന്ന വേഗത, മികച്ച വിളവ്, കുറഞ്ഞ മെറ്റീരിയൽ നഷ്ടം, ക്ലീനർ പ്രോസസ്സിംഗ് എന്നിവ വാഗ്ദാനം ചെയ്യുന്നു.
ചോദ്യം: SiC ലേസർ സ്ലൈസിംഗിലെ പ്രധാന സാങ്കേതിക വെല്ലുവിളികൾ എന്തൊക്കെയാണ്?
A:ലേസർ സ്ലൈസിംഗ് പ്രക്രിയയിൽ രണ്ട് പ്രധാന ഘട്ടങ്ങൾ ഉൾപ്പെടുന്നു: ലേസർ മോഡിഫിക്കേഷനും വേഫർ വേർതിരിവും.
ലേസർ മോഡിഫിക്കേഷന്റെ കാതൽ ബീം ഷേപ്പിംഗും പാരാമീറ്റർ ഒപ്റ്റിമൈസേഷനുമാണ്. ലേസർ പവർ, സ്പോട്ട് വ്യാസം, സ്കാൻ വേഗത തുടങ്ങിയ പാരാമീറ്ററുകളെല്ലാം മെറ്റീരിയൽ അബ്ലേഷന്റെ ഗുണനിലവാരത്തെയും തുടർന്നുള്ള വേഫർ വേർതിരിക്കലിന്റെ വിജയത്തെയും ബാധിക്കുന്നു. പരിഷ്കരിച്ച സോണിന്റെ ജ്യാമിതി ഉപരിതല പരുക്കനും വേർതിരിക്കലിന്റെ ബുദ്ധിമുട്ടും നിർണ്ണയിക്കുന്നു. ഉയർന്ന ഉപരിതല പരുക്കൻ പിന്നീട് പൊടിക്കുന്നത് സങ്കീർണ്ണമാക്കുകയും മെറ്റീരിയൽ നഷ്ടം വർദ്ധിപ്പിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു.
പരിഷ്കരണത്തിനുശേഷം, കോൾഡ് ഫ്രാക്ചർ അല്ലെങ്കിൽ മെക്കാനിക്കൽ സ്ട്രെസ് പോലുള്ള ഷിയർ ഫോഴ്‌സുകൾ വഴിയാണ് വേഫർ വേർതിരിക്കൽ സാധാരണയായി നേടുന്നത്. ചില ഗാർഹിക സംവിധാനങ്ങൾ വേർതിരിക്കലിനായി വൈബ്രേഷനുകൾ ഉണ്ടാക്കാൻ അൾട്രാസോണിക് ട്രാൻസ്‌ഡ്യൂസറുകൾ ഉപയോഗിക്കുന്നു, പക്ഷേ ഇത് ചിപ്പിംഗിനും എഡ്ജ് വൈകല്യങ്ങൾക്കും കാരണമാകും, ഇത് അന്തിമ വിളവ് കുറയ്ക്കും.
ഈ രണ്ട് ഘട്ടങ്ങളും സ്വാഭാവികമായി ബുദ്ധിമുട്ടുള്ളതല്ലെങ്കിലും, വ്യത്യസ്ത വളർച്ചാ പ്രക്രിയകൾ, ഡോപ്പിംഗ് ലെവലുകൾ, ആന്തരിക സമ്മർദ്ദ വിതരണങ്ങൾ എന്നിവ കാരണം ക്രിസ്റ്റൽ ഗുണനിലവാരത്തിലെ പൊരുത്തക്കേടുകൾ സ്ലൈസിംഗ് ബുദ്ധിമുട്ട്, വിളവ്, മെറ്റീരിയൽ നഷ്ടം എന്നിവയെ സാരമായി ബാധിക്കുന്നു. പ്രശ്നമുള്ള പ്രദേശങ്ങൾ തിരിച്ചറിയുകയും ലേസർ സ്കാനിംഗ് സോണുകൾ ക്രമീകരിക്കുകയും ചെയ്യുന്നത് ഫലങ്ങൾ ഗണ്യമായി മെച്ചപ്പെടുത്തണമെന്നില്ല.
വിവിധ നിർമ്മാതാക്കളിൽ നിന്നുള്ള വൈവിധ്യമാർന്ന ക്രിസ്റ്റൽ ഗുണങ്ങളുമായി പൊരുത്തപ്പെടാൻ കഴിയുന്ന നൂതന രീതികളും ഉപകരണങ്ങളും വികസിപ്പിക്കുക, പ്രോസസ്സ് പാരാമീറ്ററുകൾ ഒപ്റ്റിമൈസ് ചെയ്യുക, സാർവത്രിക പ്രയോഗക്ഷമതയുള്ള ലേസർ സ്ലൈസിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങൾ നിർമ്മിക്കുക എന്നിവയാണ് വ്യാപകമായ സ്വീകാര്യതയ്ക്കുള്ള താക്കോൽ.
ചോദ്യം: SiC കൂടാതെ മറ്റ് സെമികണ്ടക്ടർ വസ്തുക്കളിലും ലേസർ സ്ലൈസിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ പ്രയോഗിക്കാൻ കഴിയുമോ?
A:ലേസർ കട്ടിംഗ് സാങ്കേതികവിദ്യ ചരിത്രപരമായി വിവിധതരം വസ്തുക്കളിൽ പ്രയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്. അർദ്ധചാലകങ്ങളിൽ, ഇത് തുടക്കത്തിൽ വേഫർ ഡൈസിങ്ങിനായി ഉപയോഗിച്ചിരുന്നു, പിന്നീട് വലിയ ബൾക്ക് സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾ സ്ലൈസുചെയ്യുന്നതിലേക്ക് വികസിച്ചു.
SiC-യ്ക്ക് പുറമേ, വജ്രം, ഗാലിയം നൈട്രൈഡ് (GaN), ഗാലിയം ഓക്സൈഡ് (Ga₂O₃) തുടങ്ങിയ കടുപ്പമുള്ളതോ പൊട്ടുന്നതോ ആയ വസ്തുക്കൾക്കും ലേസർ സ്ലൈസിംഗ് ഉപയോഗിക്കാം. ഈ വസ്തുക്കളെക്കുറിച്ചുള്ള പ്രാഥമിക പഠനങ്ങൾ സെമികണ്ടക്ടർ ആപ്ലിക്കേഷനുകൾക്കായി ലേസർ സ്ലൈസിംഗിന്റെ സാധ്യതയും ഗുണങ്ങളും തെളിയിച്ചിട്ടുണ്ട്.
ചോദ്യം: നിലവിൽ മുതിർന്ന ആഭ്യന്തര ലേസർ സ്ലൈസിംഗ് ഉപകരണ ഉൽപ്പന്നങ്ങൾ ഉണ്ടോ? നിങ്ങളുടെ ഗവേഷണം ഏത് ഘട്ടത്തിലാണ്?
A:വലിയ വ്യാസമുള്ള SiC ലേസർ സ്ലൈസിംഗ് ഉപകരണങ്ങൾ 8 ഇഞ്ച് SiC വേഫർ ഉൽപ്പാദനത്തിന്റെ ഭാവിയിലെ പ്രധാന ഉപകരണങ്ങളായി പരക്കെ കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. നിലവിൽ, ജപ്പാന് മാത്രമേ അത്തരം സംവിധാനങ്ങൾ നൽകാൻ കഴിയൂ, അവ ചെലവേറിയതും കയറ്റുമതി നിയന്ത്രണങ്ങൾക്ക് വിധേയവുമാണ്.
SiC ഉൽ‌പാദന പദ്ധതികളും നിലവിലുള്ള വയർ സോ ശേഷിയും അടിസ്ഥാനമാക്കി, ലേസർ സ്ലൈസിംഗ്/തിന്നിംഗ് സിസ്റ്റങ്ങൾക്കുള്ള ആഭ്യന്തര ആവശ്യം ഏകദേശം 1,000 യൂണിറ്റുകൾ ആയിരിക്കുമെന്ന് കണക്കാക്കപ്പെടുന്നു. പ്രധാന ആഭ്യന്തര കമ്പനികൾ വികസനത്തിൽ വൻതോതിൽ നിക്ഷേപം നടത്തിയിട്ടുണ്ട്, എന്നാൽ പക്വവും വാണിജ്യപരമായി ലഭ്യമായതുമായ ഒരു ആഭ്യന്തര ഉപകരണവും ഇതുവരെ വ്യാവസായിക വിന്യാസത്തിൽ എത്തിയിട്ടില്ല.
2001 മുതൽ ഗവേഷണ ഗ്രൂപ്പുകൾ പ്രൊപ്രൈറ്ററി ലേസർ ലിഫ്റ്റ്-ഓഫ് സാങ്കേതികവിദ്യ വികസിപ്പിച്ചുകൊണ്ടിരിക്കുകയാണ്, ഇപ്പോൾ ഇത് വലിയ വ്യാസമുള്ള SiC ലേസർ സ്ലൈസിംഗ്, നേർത്തതാക്കൽ എന്നിവയിലേക്ക് വ്യാപിപ്പിച്ചിരിക്കുന്നു. അവർ ഒരു പ്രോട്ടോടൈപ്പ് സിസ്റ്റവും സ്ലൈസിംഗ് പ്രക്രിയകളും വികസിപ്പിച്ചെടുത്തിട്ടുണ്ട്: 4–6 ഇഞ്ച് സെമി-ഇൻസുലേറ്റിംഗ് SiC വേഫറുകൾ മുറിക്കലും നേർത്തതാക്കലും 6–8 ഇഞ്ച് ചാലക SiC ഇൻഗോട്ടുകൾ മുറിക്കൽ പ്രകടന മാനദണ്ഡങ്ങൾ: 6–8 ഇഞ്ച് സെമി-ഇൻസുലേറ്റിംഗ് SiC: സ്ലൈസിംഗ് സമയം 10–15 മിനിറ്റ്/വേഫർ; മെറ്റീരിയൽ നഷ്ടം <30 μm6–8 ഇഞ്ച് ചാലക SiC: സ്ലൈസിംഗ് സമയം 14–20 മിനിറ്റ്/വേഫർ; മെറ്റീരിയൽ നഷ്ടം <60 μm
വേഫർ വിളവ് 50% ൽ അധികം വർദ്ധിച്ചതായി കണക്കാക്കുന്നു
മുറിച്ചതിനുശേഷം, പൊടിക്കുന്നതിനും മിനുക്കുന്നതിനും ശേഷം വേഫറുകൾ ജ്യാമിതിയുടെ ദേശീയ മാനദണ്ഡങ്ങൾ പാലിക്കുന്നു. ലേസർ-ഇൻഡ്യൂസ്ഡ് താപ ഇഫക്റ്റുകൾ വേഫറുകളിലെ സമ്മർദ്ദത്തെയോ ജ്യാമിതിയെയോ കാര്യമായി ബാധിക്കുന്നില്ലെന്നും പഠനങ്ങൾ കാണിക്കുന്നു.
വജ്രം, GaN, Ga₂O₃ സിംഗിൾ ക്രിസ്റ്റലുകൾ എന്നിവ മുറിക്കുന്നതിനുള്ള സാധ്യത പരിശോധിക്കുന്നതിനും ഇതേ ഉപകരണം ഉപയോഗിച്ചിട്ടുണ്ട്.
പോസ്റ്റ് സമയം: മെയ്-23-2025