С: Технологияҳои асосии истифодашуда дар буридан ва коркарди вафли SiC кадомҳоянд?
A:Карбиди кремний (SiC) сахтии дуюмро пас аз алмос дорад ва маводи хеле сахт ва шикананда ҳисобида мешавад. Раванди буридан, ки буридани кристаллҳои парваришёфтаро ба вафли тунук дар бар мегирад, вақти зиёдро талаб мекунад ва ба порашавӣ майл дорад. Ҳамчун қадами аввал дарSiCҲангоми коркарди як кристаллӣ, сифати буридан ба таври назаррас ба суфтакунӣ, сайқалдиҳӣ ва тунуккунии минбаъда таъсир мерасонад. Буридан аксар вақт тарқишҳои рӯизаминӣ ва зеризаминиро ба вуҷуд меорад, ки суръати шикастани вафлҳо ва хароҷоти истеҳсолотро зиёд мекунад. Аз ин рӯ, назорат кардани осеби тарқишҳои рӯизаминӣ ҳангоми буридан барои пешрафти истеҳсоли дастгоҳҳои SiC муҳим аст.
Усулҳои буридани SiC, ки айни замон гузориш шудаанд, буридани абразивии собит, абразивии озод, буридани лазерӣ, интиқоли қабатҳо (ҷудокунии хунук) ва буридани разряди барқиро дар бар мегиранд. Дар байни инҳо, буридани бисёрсимҳои мутақобила бо абразивҳои алмосии собит усули маъмултарин барои коркарди кристаллҳои монокристаллҳои SiC мебошад. Аммо, бо андозаи пораҳои пораҳо ба 8 дюйм ва болотар мерасад, арра кардани сими анъанавӣ аз сабаби талаботи баланди таҷҳизот, хароҷот ва самаранокии паст камтар амалӣ мешавад. Ба технологияҳои буридани арзон, камталафот ва самаранокии баланд ниёзи фаврӣ вуҷуд дорад.
С: Бартариҳои буридани лазерӣ нисбат ба буридани анъанавии бисёрсимӣ кадомҳоянд?
A: Арракунии анъанавии симӣ онро буридаастРезаи SiCдар самти муайян ба буришҳои ғафсии садҳо микрон паҳн карда мешаванд. Сипас, буришҳо бо истифода аз лойи алмосӣ барои тоза кардани доғҳои арра ва осеби зеризаминӣ майда карда мешаванд, сипас барои ба даст овардани ҳамвории глобалӣ сайқалдиҳии механикии кимиёвӣ (CMP) анҷом дода мешавад ва дар ниҳоят барои ба даст овардани лавҳаҳои SiC тоза карда мешаванд.
Аммо, аз сабаби сахтӣ ва шикастагии баланди SiC, ин қадамҳо метавонанд ба осонӣ боиси каҷшавӣ, кафидан, суръати баланди шикастан, хароҷоти баланди истеҳсолӣ шаванд ва боиси ноҳамвории сатҳи баланд ва ифлосшавӣ (чанг, обҳои партов ва ғайра) шаванд. Илова бар ин, арра кардани сим суст аст ва ҳосили паст дорад. Ҳисобҳо нишон медиҳанд, ки буридани анъанавии бисёрсимӣ танҳо тақрибан 50% истифодаи маводро ба даст меорад ва то 75% мавод пас аз сайқал додан ва суфта кардан аз даст меравад. Маълумоти аввали истеҳсоли хориҷӣ нишон доданд, ки барои истеҳсоли 10,000 лавҳа тақрибан 273 рӯзи истеҳсоли пайвастаи 24-соата лозим аст - ки ин хеле вақтталаб аст.
Дар дохили кишвар, бисёр ширкатҳои истеҳсоли кристаллҳои SiC ба афзоиши иқтидори танӯрҳо тамаркуз мекунанд. Аммо, ба ҷои афзоиши танҳо истеҳсолот, муҳимтар аст, ки чӣ гуна талафотро кам кунем - хусусан вақте ки ҳосилнокии афзоиши кристаллҳо ҳанӯз беҳтарин нест.
Таҷҳизоти буридани лазерӣ метавонад талафоти маводро ба таври назаррас кам кунад ва ҳосилнокиро беҳтар созад. Масалан, истифодаи як порчаи 20 ммРезаи SiCАрра кардани сим метавонад тақрибан 30 пластина бо ғафсии 350 мкм ба даст орад. Буридани лазерӣ метавонад зиёда аз 50 пластина ба даст орад. Агар ғафсии пластина то 200 мкм кам карда шавад, аз ҳамон як порча зиёда аз 80 пластина истеҳсол кардан мумкин аст. Дар ҳоле ки арра кардани симӣ барои пластинаҳои 6 дюйм ва хурдтар васеъ истифода мешавад, буридани порчаи SiC бо ғафсии 8 дюйм метавонад бо усулҳои анъанавӣ 10-15 рӯзро дар бар гирад, ки таҷҳизоти баландсифатро талаб мекунад ва хароҷоти баландро бо самаранокии паст ба бор меорад. Дар чунин шароит, бартариҳои буридани лазерӣ равшан мешаванд, ки онро ба технологияи асосии оянда барои пластинаҳои 8 дюймӣ табдил медиҳад.
Ҳангоми буридани лазерӣ, вақти буридан барои як пластинаи 8-дюйма метавонад камтар аз 20 дақиқа бошад ва талафоти мавод барои як пластина камтар аз 60 мкм бошад.
Хулоса, дар муқоиса бо буридани бисёрсимӣ, буридани лазерӣ суръати баландтар, ҳосили беҳтар, талафоти камтари мавод ва коркарди тозатарро пешниҳод мекунад.
С: Мушкилоти асосии техникӣ дар буридани лазерии SiC кадомҳоянд?
A: Раванди буридани лазерӣ ду марҳилаи асосиро дар бар мегирад: тағир додани лазер ва ҷудо кардани вафл.
Асоси тағйири лазер шаклдиҳии шуоъ ва беҳсозии параметрҳо мебошад. Параметрҳо ба монанди қувваи лазер, диаметри нуқта ва суръати сканкунӣ ба сифати аблятсияи мавод ва муваффақияти ҷудокунии минбаъдаи вафл таъсир мерасонанд. Геометрияи минтақаи тағйирёфта ноҳамвории сатҳ ва душвории ҷудокуниро муайян мекунад. Ноҳамвории баланди сатҳ суфтакунии баъдӣ ва зиёд шудани талафоти маводро мушкил мекунад.
Пас аз тағирот, ҷудокунии вафлҳо одатан тавассути қувваҳои буриш, ба монанди шикастани хунук ё фишори механикӣ, ба даст оварда мешавад. Баъзе системаҳои хонагӣ барои ба вуҷуд овардани ларзишҳо барои ҷудокунӣ аз табдилдиҳандаҳои ултрасадо истифода мебаранд, аммо ин метавонад боиси порашавӣ ва нуқсонҳои канор гардад ва ҳосили ниҳоиро коҳиш диҳад.
Гарчанде ки ин ду марҳила аз ҷиҳати табиӣ душвор нестанд, номувофиқатӣ дар сифати кристаллҳо - аз сабаби равандҳои гуногуни афзоиш, сатҳи допинг ва тақсимоти фишори дохилӣ - ба душвории буридан, ҳосилнокӣ ва талафоти мавод таъсири назаррас мерасонад. Танҳо муайян кардани минтақаҳои мушкилот ва танзими минтақаҳои сканкунии лазерӣ метавонад натиҷаҳоро ба таври назаррас беҳтар накунад.
Калиди қабули васеъ дар таҳияи усулҳо ва таҷҳизоти инноватсионӣ мебошад, ки метавонанд ба доираи васеи сифатҳои булӯр аз истеҳсолкунандагони гуногун мутобиқ шаванд, параметрҳои равандро беҳтар созанд ва системаҳои буридани лазерӣ бо татбиқи универсалӣ эҷод кунанд.
С: Оё технологияи буридани лазерӣ метавонад ба ғайр аз SiC ба дигар маводҳои нимноқилӣ татбиқ карда шавад?
A: Технологияи буриши лазерӣ аз қадимулайём ба доираи васеи маводҳо татбиқ мешуд. Дар нимноқилҳо, он дар аввал барои буридани вафли истифода мешуд ва аз он вақт инҷониб ба буридани монокристаллҳои калонҳаҷм табдил ёфтааст.
Илова бар SiC, буридани лазерӣ инчунин метавонад барои дигар маводҳои сахт ё шикананда, ба монанди алмос, нитриди галлий (GaN) ва оксиди галлий (Ga₂O₃) истифода шавад. Таҳқиқоти пешакӣ оид ба ин маводҳо имконот ва бартариҳои буридани лазериро барои истифода дар нимноқилҳо нишон доданд.
С: Оё айни замон маҳсулоти пешрафтаи таҷҳизоти буридани лазерии ватанӣ мавҷуданд? Таҳқиқоти шумо дар кадом марҳила аст?
A: Таҷҳизоти буридани лазерии SiC бо диаметри калон ба таври васеъ таҷҳизоти асосӣ барои ояндаи истеҳсоли вафли 8-дюймаи SiC ҳисобида мешавад. Дар айни замон, танҳо Ҷопон метавонад чунин системаҳоро пешниҳод кунад ва онҳо гарон буда, ба маҳдудиятҳои содиротӣ дучор мешаванд.
Талаботи дохилӣ ба системаҳои буридан/тунуккунии лазерӣ тақрибан 1000 адад ҳисоб карда мешавад, ки ин ба нақшаҳои истеҳсоли SiC ва иқтидори мавҷудаи арраи симӣ вобаста аст. Ширкатҳои бузурги ватанӣ барои рушд сармоягузории зиёд кардаанд, аммо ҳанӯз ягон таҷҳизоти ватании пухта ва дастраси тиҷоратӣ ба саноат нарасидааст.
Гурӯҳҳои тадқиқотӣ аз соли 2001 инҷониб технологияи хусусии бардорандаи лазерро таҳия мекунанд ва ҳоло онро ба буридан ва тунук кардани лазери SiC бо диаметри калон васеъ кардаанд. Онҳо як системаи прототипӣ ва равандҳои буриданро таҳия кардаанд, ки қодиранд: Буридан ва тунук кардани пластинаҳои нимизолятсионӣ SiC 4-6 дюймӣ Буридани резаҳои SiC-и 6-8 дюймӣ Меъёрҳои иҷро: SiC-и нимизолятсионӣ 6-8 дюймӣ: вақти буридан 10-15 дақиқа/пластина; талафоти мавод <30 мкм SiC-и 6-8 дюймӣ: вақти буридан 14-20 дақиқа/пластина; талафоти мавод <60 мкм
Ҳосилнокии тахминии вафл беш аз 50% афзоиш ёфт
Пас аз буридан, пластинаҳо пас аз суфтакунӣ ва сайқалдиҳӣ ба стандартҳои миллии геометрия ҷавобгӯ мебошанд. Таҳқиқот инчунин нишон медиҳанд, ки таъсири гармии аз лазер ба вуҷуд омада ба фишор ё геометрия дар пластинаҳо таъсири назаррас намерасонад.
Ҳамин таҷҳизот инчунин барои тасдиқи имконияти буридани монокристаллҳои алмос, GaN ва Ga₂O₃ истифода шудааст.
Вақти нашр: 23 майи соли 2025