El carburo de silicio es un material semiconductor de tercera generación con excelente rendimiento, caracterizado por buenas propiedades ópticas, inercia química, excelentes propiedades físicas, incluido el ancho de banda prohibida, alto voltaje de ruptura, alta conductividad térmica y resistencia a altas temperaturas, etc., a menudo como una nueva generación. de dispositivos de alta frecuencia y alta potencia como material de sustrato, ampliamente utilizado en áreas de fabricación de alta gama, como una nueva generación de equipos industriales electrónicos, aeroespaciales, etc. Particularmente prominente es el aumento en los últimos años y la creciente industria automotriz de nueva energía, se estima que en 2025 la producción anual de vehículos de nueva energía de China de casi 6 millones, la demanda de chips de energía para 1000-2000 / automóvil, de los cuales más de 50 por ciento para el chip de carburo de silicio.
En la interacción entre el láser y el material de carburo de silicio, el láser continuo, el láser de pulso largo e incluso el láser de pulso corto de nanosegundos, la reacción del material es principalmente un efecto térmico, su principio de procesamiento es un rayo láser de alta densidad de potencia enfocado en la superficie del material para calentar, procesamiento de fusión. El láser de pulso ultracorto de picosegundos y femtosegundos enfocado en la superficie del material se basa en la eliminación de ionización del material, que pertenece al sentido no tradicional del tratamiento de procesamiento en frío.
En el proceso de canal posterior de obleas de semiconductores de carburo de silicio, la necesidad de marcar, cortar, rebanar, empaquetar y otros pasos de obleas individuales y, en última instancia, convertirse en un chip comercial completo, en el que el proceso de marcado y corte de obleas ha comenzado gradualmente a utilizar el láser Equipo de procesamiento para reemplazar el equipo de procesamiento mecánico tradicional para hacer frente a las ventajas de alta eficiencia, buenos resultados y pequeña pérdida de material.
01. Aplicaciones de marcado de obleas láser
En el proceso de producción de chips de obleas de carburo de silicio, para tener la distinción del chip, la trazabilidad y otras funciones, la necesidad de cada chip era un marcado de código de barras único. El método tradicional de marcado de chips es generalmente impresión de tinta o grabado mecánico con aguja, etc., baja eficiencia, gran cantidad de consumibles y otras deficiencias. Marcado láser como método de procesamiento sin contacto, con un pequeño daño al chip, alta eficiencia de procesamiento, el proceso de ventajas sin consumibles, especialmente en la oblea cada vez más delgada y liviana en la calidad del procesamiento y los requisitos de precisión de la tendencia de su Las ventajas son más evidentes.
El láser de marcado de obleas láser generalmente se selecciona de acuerdo con las necesidades del usuario o las características del material, para las obleas de carburo de silicio generalmente se usa un láser ultravioleta de nanosegundos o picosegundos. Los láseres UV de nanosegundos son menos costosos, adecuados para la mayoría de los materiales de obleas y se usan más ampliamente. El láser ultravioleta de picosegundos es más propenso al procesamiento en frío, marcando más claro y más efectivo, adecuado para marcar requisitos más altos de materiales y procesos. Láser a través de la ruta óptica externa para la transmisión, expansión del haz en el sistema de escaneo del galvanómetro y, en última instancia, a través del espejo de campo enfocado en la superficie del material, marcando el contenido de acuerdo con el archivo del mapa de procesamiento por el escaneo del galvanómetro para lograr.
Oblea de carburo de silicio efecto de marcado láser UV de nanosegundos, altura de carácter 1,62 mm, ancho de carácter 0, 81 mm, profundidad 50 μm, altura de protuberancia circundante 5 μm.
02. Proceso de eliminación de oro con láser
Después de completar la producción de una serie de chips en toda la oblea de carburo de silicio, es necesario cortarla y rebanarla para obtener un chip independiente en el proceso de prueba y sellado de back-end. Los chips de carburo de silicio deben recubrirse con oro (drenar) en la parte posterior durante el proceso de producción, por lo que los materiales del sustrato de carburo de silicio y oro de la parte posterior deben cortarse y separarse juntos durante el corte y el rebanado.
Para el proceso de corte de obleas de carburo de silicio, el método de procesamiento tradicional para el corte de ruedas con cuchillas de diamante, este proceso de rectificado mecánico tiene la ventaja de una tecnología muy madura, la participación de mercado es muy alta, las deficiencias de la eficiencia de procesamiento son bajas, el proceso de procesamiento de consumibles (agua pura, desgaste de herramientas, etc.) el uso de grandes cantidades de materiales de viruta, como grandes pérdidas. Especialmente la parte posterior de extracción de oro, debido a la ductilidad del metal, la velocidad de corte de la rueda de la cuchilla debe reducirse a un nivel muy bajo y fácil para que el metal se doble en la hoja y, por lo tanto, afecte la calidad del corte. El procesamiento láser es un procesamiento sin contacto, el proceso no requiere consumibles, alta eficiencia de procesamiento, buena calidad de procesamiento, en base a estas ventajas en la eliminación de oro posterior y el corte y rebanado de los dos procesos están aumentando gradualmente en la aplicación.
El proceso láser de eliminación de oro posterior generalmente utiliza un láser ultravioleta de nanosegundos o picosegundos como fuente de luz, con el cabezal de corte de enfoque apropiado y la plataforma de movimiento del motor de precisión para colimar la forma de procesar, generalmente elimina el espesor de oro posterior de 10 μm o menos, la eliminación del ancho de no menos de la mitad del canal delantero. La oblea de carburo de silicio se invierte (el lado frontal con ranuras hacia abajo y el lado dorado posterior hacia arriba) en una plantilla de adsorción transparente, y el CCD inferior agarra las ranuras de la oblea a través de la plantilla transparente para la alineación, y luego el láser en la parte superior de la plantilla se enfoca en el lado dorado posterior de la oblea correspondiente a la ubicación de las ranuras para el procesamiento de eliminación de oro posterior.
Efecto de eliminación de oro con respaldo de láser UV de picosegundo en oblea de carburo de silicio con respaldo de oro, el ancho de la zanja del lado frontal es de 100 μm, el ancho de eliminación de oro del respaldo es de más de 50 μm y la profundidad de eliminación es de aproximadamente 3 μm.
03. Proceso de corte modificado invisible con láser
El siguiente proceso después de completar el proceso de eliminación de oro posterior es el corte modificado invisible con láser, el principio es usar la lente del objetivo de enfoque para enfocar una longitud de onda específica del rayo láser en el material que se procesará dentro de la formación de un cierto ancho de la capa modificada, y las superficies superior e inferior del material no se dañan, y luego bajo la acción de la fuerza externa a través de la expansión de las grietas para llevar a cabo las grietas, para obtener el chip de partículas requerido.
Para las obleas de carburo de silicio a las que se les quitó el respaldo de oro, la superficie de eliminación puede causar una disminución en la transmisión del láser debido a los residuos del respaldo de oro o al daño del carburo de silicio, lo que dificulta lograr un buen efecto de corte sigiloso, por lo que el láser debe incidir desde el canal. superficie para cortar. El corte sigiloso con láser de carburo de silicio generalmente usa un láser infrarrojo de picosegundos como fuente de luz, y la longitud de onda del infrarrojo cercano puede penetrar mejor a través del carburo de silicio y enfocarse en el material para formar una zona modificada.
El grosor de las obleas de carburo de silicio varía de 100 μm a 400 μm según los requisitos del chip y el proceso, y generalmente un solo corte invisible no tiene una zona de remodelación lo suficientemente grande para completar un lóbulo de alta calidad, por lo que es necesario mover la posición del punto focal para múltiples cortes invisibles. En este proceso, debido al gran índice de refracción del material de carburo de silicio al láser y, al mismo tiempo, es necesario asegurarse de que no dañe las superficies superior e inferior, moviendo el foco de los requisitos de precisión del eje Z son muy altos, Por lo general, es necesario agregar el enfoque de la función de los seguidores, el enfoque de la superficie de procesamiento causado por los altibajos causados por el cambio en la detección y la compensación en tiempo real.
El carburo de silicio es un material duro que es difícil de cortar, por lo que se usa una cuchilla mecánica para cortar la muestra una vez que se completa el corte invisible.
En los últimos años, con el desarrollo de la tecnología y la innovación, el mercado de chips de carburo de silicio está aumentando, la producción de chips en el proceso disponible para el procesamiento láser del campo también está aumentando gradualmente, el láser Huagong aprovecha las oportunidades para el desarrollo de la industria, La investigación y el desarrollo en profundidad de la tecnología de procesamiento láser de obleas de carburo de silicio y sus aplicaciones, ha girado en torno al marcado de obleas, la eliminación de oro posterior, el corte de modificación de textura invisible con láser y otros procesos relacionados para lanzar una serie de soluciones "Fabricación inteligente con láser más", y para que la industria desarrolle un plan de cooperación a largo plazo para la industria, la academia, la investigación y el uso, para la expansión del mercado de equipos inteligentes láser, la realización de la localización de equipos de alta gama es muy importante. Traducido con www.DeepL.com/Translator (versión gratuita)
