SiC 반도체 장치의 제조 공정에는 결정 성장, 슬라이싱, 연마, 세척, 산화, 에칭 및 패키징을 포함한 여러 단계가 포함됩니다. 이 중에서 결정 성장과 웨이퍼 슬라이싱은 기판 품질, 후속 처리 효율성 및 최종 장치 성능에 큰 영향을 미치기 때문에 가장 중요한 프로세스입니다.
슬러리 와이어 절단은 자유-연마 와이어 절단 방법입니다. 금속 와이어는 지불 장치에서 와이어 가이드와 장력 제어 장치를 거쳐 가이드 롤러로 공급됩니다. 가이드 롤러의 여러 금속 와이어는 가이드 롤러의 회전에 따라 특정 선형 속도로 움직이는 와이어 웹을 형성합니다. 동시에, 단결정- SiC 잉곳이 공급 장치에 의해 특정 공급 속도로 와이어 웹 쪽으로 공급됩니다. 잉곳이 이동함에 따라 연마 입자를 운반하는 슬러리가 노즐을 통해 와이어 웹에 분사됩니다. 금속 와이어는 슬러리를 구동하여 연마재에 압력을 가하는 동시에 연마재를 가공 영역으로 가져옵니다. 연마재는 잉곳과 금속선 사이의 고액 혼합 영역에서 절단을 수행합니다. 슬러리 와이어 절단에서 슬러리는 연마재의 운반체 역할을 하여 부유 입자를 안정적으로 분산시키므로 특정 점도가 필요합니다. 동시에, 슬러리는 와이어 톱과 함께 연마재를 구동하기 위해 우수한 유동성을 나타내야 합니다. 절단 영역의 과도한 온도 상승을 방지하려면 슬러리의 열전도율도 좋아야 합니다. 실제로 폴리에틸렌 글리콜은 연마재 분산제로 일반적으로 사용됩니다. 좁은 절단 폭과 균일한 절단 두께 등의 주목할만한 장점을 지닌 슬러리 와이어 절단은 4H-SiC 재료의 절단을 지배하며 고정밀 절단을 달성하기 위한 핵심 기술입니다.- 그러나 이 기술에는 몇 가지 분명한 단점이 있습니다. 첫째, 제한된 슬러리 유동성 및 연마재 활용으로 인해 처리 효율성이 상대적으로 낮아 절단 속도가 느려집니다. 둘째, 절단 중 연마재가 상당히 낭비되어 연마재 활용도가 낮아지고 가공 비용이 증가합니다. 또한 슬러리를 사용하면 오염이 발생하여 적용 범위가 제한됩니다.
최근 몇 년 동안 다이아몬드 와이어 절단 기술은 높은 처리 효율성, 낮은 와이어 소비 비용 및 환경 친화성 등의 장점으로 인해 널리 주목을 받고 있습니다. 다이아몬드 와이어 톱질은 와이어 톱에 고정된 다이아몬드 연마재를 크리스탈 표면을 긁는 고정 절단 지점으로 사용하여 재료를 제거합니다. 다이아몬드 와이어는 일반적으로 니켈- 기반 합금 또는 수지 층으로 코팅된 스테인리스강 와이어입니다. 마이크로-크기의 경질 입자는 전기 도금, 접합 또는 용접 기술을 통해 니켈- 기반 합금 또는 수지 층에 연마재로 내장됩니다. 절단 중에 연마재는 잉곳 표면에 직접 접촉하고 두-몸체 마모를 통해 절단 부분의 결정 물질을 제거합니다. 실리콘 웨이퍼 슬라이싱에서는 탄화규소(SiC) 입자가 경질 연마재로 사용되는 경우가 많습니다. 4H-SiC 웨이퍼 슬라이싱의 경우 다이아몬드 입자가 연마재로 사용됩니다. 슬러리 와이어 절단과 달리 이 기술은 일반적으로 수성{13}} 기반 냉각수를 사용하므로 환경 친화적입니다. SiC의 전통적인 와이어 톱질은 재료 손실이 크고 처리 시간이 길다는 문제가 있습니다. 접촉- 기반 가공 방법에서는 결함 손상과 잔류 응력이 발생하여 경우에 따라 제품 품질이 떨어지고 제조 비용이 높아집니다. 웨이퍼 크기가 계속 증가함에 따라, 슬라이싱 효율성과 재료 활용도를 보장하면서 슬라이싱으로 인한 결함과 변형을 효과적으로 억제하는 방법은 SiC 업계에서 추가적인 비용 절감과 효율성 향상을 위한 주요 병목 현상이 되었습니다.
비접촉식 가공, 고정밀도, 저손실 등 주목할만한 장점을 지닌 레이저 리프트{0}오프 기술은 SiC 기판 제조의 병목 현상을 극복하기 위한 핵심 방향으로 등장했습니다. 이 기술은 수직 레이저 수정과 제어된 결정 박리를 결합합니다. 결정 내부의 일정 깊이에 벽개 계면을 형성하여 고정밀, 고-효율의 웨이퍼 분리를 달성하는 정밀한 에너지 제어가 핵심입니다. 전통적인 레이저 가공 방법은 주로 절제 효과 또는 병렬 수정 기술에 의존하며 일반적으로 레이저 입사 방향을 따라 절단하는 데만 적합합니다. 이와 대조적으로 레이저 리프트-오프 기술은 정밀 기계 구조 또는 표면 응력 층을 사용하여 결정이 미리 결정된 벽개면을 따라 균열을 일으키도록 유도하여 얇은 층의 완전한 박리를 달성합니다. 이 기술은 정밀 제어, 재료 손상 감소 및 광범위한 재료 적용 가능성에서 상당한 이점을 제공하여 저손실, 고{11}}효율성, 대규모 산업 생산 요구 사항을 더 효과적으로 충족합니다.- 레이저 가공 방법은 단단하고 부서지기 쉬운 재료의 제조 효율성을 효과적으로 향상시키지만, 가공 품질은 공정 매개변수의 정밀한 제어에 따라 달라지며, 최적화는 최종 결과에 직접적인 영향을 미칩니다.
요약하자면, 기존의 와이어 쏘잉 방법과 달리 비{0}}비접촉식 레이저 리프트{1}}기술은 기계적 응력으로 인한 절단 도구 마모 및 SiC 웨이퍼 파손과 같은 문제를 효과적으로 방지하여 높은-품질과 고정밀{3}}박리를 달성합니다. 레이저 리프트{5}}오프 기술은 SiC 웨이퍼의 처리 효율성과 품질을 크게 향상시키는 동시에 SiC 기판 준비 비용을 줄여 높은 생산 효율성과 낮은 재료 손실이라는 탁월한 이점을 제공합니다.