Dull Dicing Of Silicon Carbide Wafer

1. malu sgribio olwyn
Mae'r peiriant malu olwyn malu yn gyrru'r llafn i gylchdroi ar gyflymder uchel trwy'r gwerthyd trydan aerostatig i gyflawni malu cryf o ddeunyddiau. Mae ymylon torri'r llafnau a ddefnyddir wedi'u gorchuddio â gronynnau corundum. Caledwch corundum Mohs yw 10, sydd ond ychydig yn uwch na SiC gyda chaledwch o 9.5. Mae malu cyflym dro ar ôl tro nid yn unig yn cymryd llawer o amser ac yn llafurus, ond mae hefyd yn achosi traul aml ar yr offeryn. Er enghraifft, mae'n cymryd 6-8 awr i dorri wafer SiC 100 mm (4 modfedd), ac mae'n hawdd achosi diffygion naddu. Felly, mae'r dull prosesu aneffeithlon traddodiadol hwn wedi'i ddisodli'n raddol gan sgribio laser.
2. marcio laser llawn
Sgripio laser yw'r broses o ddefnyddio pelydr laser ynni uchel i arbelydru wyneb darn gwaith i doddi ac anweddu'r ardal arbelydredig yn lleol, a thrwy hynny gael gwared â deunydd a sgribio. Mae sgribio laser yn brosesu di-gyswllt, heb ddifrod straen mecanyddol, dulliau prosesu hyblyg, dim colled offer a llygredd dŵr, a chostau cynnal a chadw offer isel. Er mwyn osgoi difrod i'r ffilm ategol pan fydd y laser yn ysgrifennu trwy'r wafer, defnyddir ffilm UV sy'n gwrthsefyll abladiad tymheredd uchel.
Ar hyn o bryd, mae offer sgribio laser yn mabwysiadu laserau diwydiannol, gyda thair tonfedd o 1064 nm, 532 nm, a 355 nm, a lled pwls nanoseconds, picoseconds, a femtoseconds. Yn ddamcaniaethol, po fyrraf yw'r donfedd laser a'r byrraf yw'r lled pwls, y lleiaf yw effaith thermol prosesu, sy'n fuddiol i brosesu micro-fanwl, ond mae'r gost yn gymharol uchel. Defnyddir y laser nanosecond uwchfioled 355 nm yn eang oherwydd ei dechnoleg aeddfed, cost isel, ac effaith thermol prosesu bach. Yn ystod y blynyddoedd diwethaf, mae technoleg laser picosecond 1 064 nm wedi datblygu'n gyflym ac wedi'i gymhwyso i lawer o feysydd newydd gyda chanlyniadau da.
Er enghraifft, mae effaith thermol prosesu laser uwchfioled 355nm yn fach, ond mae'r slag anweddus anghyflawn yn glynu ac yn cronni yn y llinell dorri, gan wneud yr adran dorri ddim yn llyfn, ac mae'r slag sydd ynghlwm yn hawdd i ddisgyn yn y broses ddilynol, gan effeithio ar y ddyfais. perfformiad. Mae'r laser picosecond 1064 nm yn mabwysiadu pŵer uwch, effeithlonrwydd ysgrifennu uchel, tynnu digon o ddeunydd, a thrawstoriad unffurf, ond mae effaith thermol prosesu yn rhy fawr, ac mae angen cadw lonydd ysgrifennu ehangach wrth ddylunio sglodion.
3. hanner strôc laser
Mae hanner-ysgrifennu laser yn addas ar gyfer prosesu deunyddiau gyda gwell cleavability. Mae sgribio laser yn torri i ddyfnder penodol, ac yna'n mabwysiadu dull hollti i gynhyrchu straen ymestyn yn hydredol ar hyd y llinell dorri i wahanu'r sglodion. Mae gan y dull prosesu hwn effeithlonrwydd uchel, nid oes angen glynu ffilm a phroses symud ffilm, a chost prosesu isel. Fodd bynnag, mae holltiad wafferi carbid silicon yn wael, ac nid yw'n hawdd ei hollti. Mae'r ochr cracio yn hawdd i'w sglodion, ac mae'r ffenomen adlyniad slag yn dal i fodoli yn y rhan sydd wedi'i chrafu.
4. Laser torri anweledig
Sgribio llechwraidd laser yw canolbwyntio'r laser ar y tu mewn i'r deunydd i ffurfio haen wedi'i addasu, ac yna gwahanu'r sglodion trwy hollti neu ehangu'r ffilm. Nid oes unrhyw lygredd llwch ar yr wyneb, bron dim colled materol, ac mae'r effeithlonrwydd prosesu yn uchel. Y ddau gyflwr i gyflawni sgribio llechwraidd yw bod y deunydd yn dryloyw i'r laser, ac mae digon o egni pwls yn cynhyrchu amsugno multiphoton.
Mae egni bwlch y band Ee o garbid silicon ar dymheredd ystafell tua 3.2 eV, sef 5.13 × 10 -19 J. 1 064 nm ynni ffoton laser E=hc/λ=1 .87 × 10 -19 J. Gellir gweld bod yr egni ffoton laser o 1 064 nm yn llai na'r bwlch band amsugno o ddeunydd silicon carbid, ac mae'n dryloyw yn optegol, sy'n bodloni amodau anweledig ysgrifenu. Mae'r trosglwyddiad gwirioneddol yn gysylltiedig â ffactorau megis priodweddau arwyneb deunydd, trwch, a mathau dopant. Gan gymryd afrlladen carbid silicon caboledig gyda thrwch o 300 μm fel enghraifft, mae'r trosglwyddiad laser mesuredig 1064 nm tua 67%.
Dewisir y laser picosecond â lled pwls hynod fyr, ac nid yw'r ynni a gynhyrchir gan amsugno multiphoton yn cael ei drawsnewid yn ynni gwres, ond dim ond yn achosi dyfnder penodol o haen wedi'i addasu y tu mewn i'r deunydd. Yr haen wedi'i haddasu yw'r ardal grac, yr ardal doddi neu'r ardal newid mynegai plygiannol y tu mewn i'r deunydd. Yna trwy'r broses hollti ddilynol, bydd y grawn yn cael eu gwahanu ar hyd yr haen wedi'i haddasu.
Mae cleavability deunydd silicon carbid yn wael, ac ni ddylai'r pellter rhwng haenau wedi'u haddasu fod yn rhy fawr. Mae'r prawf yn defnyddio peiriant deisio awtomatig JHQ-611 a waffer SiC 350 μm o drwch i dorri 22 haen ar gyflymder torri o 500 mm/s. Ar ôl cracio, mae'r adran yn gymharol llyfn, gyda naddu bach ac ymylon taclus.
5. Torri laser dan arweiniad dŵr
Mae'r laser canllaw dŵr yn canolbwyntio'r golau laser ac yn ei arwain i mewn i'r golofn micro-ddŵr. Mae diamedr y golofn ddŵr yn amrywio yn ôl agorfa'r ffroenell, ac mae manylebau amrywiol o 100-30 μm. Gan ddefnyddio'r egwyddor o adlewyrchiad llwyr rhwng y golofn ddŵr a'r rhyngwyneb aer, bydd y golau laser yn ymledu ar hyd cyfeiriad y golofn ddŵr ar ôl cael ei gyflwyno i'r golofn ddŵr.
Gall brosesu o fewn yr ystod lle mae'r golofn ddŵr yn parhau'n sefydlog, ac mae'r pellter gweithio hynod hir yn arbennig o addas ar gyfer torri deunyddiau trwchus. Mewn torri laser traddodiadol, cronni a dargludiad ynni yw prif achos difrod thermol ar ddwy ochr y llinell dorri, tra bod y laser sy'n cael ei arwain gan ddŵr yn tynnu gwres gweddilliol pob pwls yn gyflym heb gronni ar y darn gwaith oherwydd y camau gweithredu. o'r golofn ddŵr, felly torri Mae'r ffordd yn lân ac yn daclus.
Yn seiliedig ar y manteision hyn, mae carbid silicon torri laser sy'n dargludo dŵr yn ddewis da mewn theori, ond mae'r dechnoleg yn anodd, ac nid yw aeddfedrwydd offer cysylltiedig yn uchel. Mae'n anodd gweithgynhyrchu nozzles fel rhannau bregus. Os na ellir rheoli'r golofn ddŵr mân yn gywir ac yn sefydlog, mae'r defnynnau dŵr wedi'u tasgu yn abladu'r sglodion, gan effeithio ar y cynnyrch. Felly, nid yw'r broses hon wedi'i chymhwyso eto i gynhyrchu wafferi carbid silicon.