Le apparecchiature di sollevamento laser per semiconduttori rivoluzionano l'assottigliamento dei lingotti

Breve descrizione:

Il sistema di sollevamento laser per semiconduttori è una soluzione industriale altamente specializzata, progettata per l'assottigliamento preciso e senza contatto di lingotti di semiconduttori mediante tecniche di sollevamento laser. Questo sistema avanzato svolge un ruolo fondamentale nei moderni processi di wafering di semiconduttori, in particolare nella fabbricazione di wafer ultrasottili per elettronica di potenza ad alte prestazioni, LED e dispositivi RF. Consentendo la separazione di strati sottili da lingotti sfusi o substrati donatori, il sistema di sollevamento laser per semiconduttori rivoluziona l'assottigliamento dei lingotti eliminando le fasi di taglio meccanico, rettifica e incisione chimica.

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Caratteristiche

Diagramma dettagliato

Introduzione al prodotto dell'apparecchiatura di sollevamento laser a semiconduttore

L'assottigliamento tradizionale dei lingotti di semiconduttori, come nitruro di gallio (GaN), carburo di silicio (SiC) e zaffiro, è spesso laborioso, dispendioso e soggetto a microfratture o danni superficiali. Al contrario, le apparecchiature di sollevamento laser per semiconduttori offrono un'alternativa non distruttiva e precisa che riduce al minimo la perdita di materiale e lo stress superficiale, aumentando al contempo la produttività. Supportano un'ampia varietà di materiali cristallini e compositi e possono essere perfettamente integrati nelle linee di produzione di semiconduttori front-end o midstream.

Grazie alle lunghezze d'onda laser configurabili, ai sistemi di messa a fuoco adattiva e ai mandrini per wafer compatibili con il vuoto, questa apparecchiatura è particolarmente adatta per il taglio di lingotti, la creazione di lamelle e il distacco di film ultrasottili per strutture di dispositivi verticali o trasferimento di strati eteroepitassiali.

Parametro dell'apparecchiatura di sollevamento laser a semiconduttore

lunghezza d'onda	IR/SHG/THG/FHG
Larghezza di impulso	Nanosecondo, picosecondo, femtosecondo
Sistema ottico	Sistema ottico fisso o sistema galvano-ottico
Fase XY	500 mm × 500 mm
Gamma di elaborazione	160 millimetri
Velocità di movimento	Massimo 1.000 mm/sec
Ripetibilità	±1 μm o meno
Precisione assoluta della posizione:	±5 μm o meno
Dimensione del wafer	2–6 pollici o personalizzati
Controllare	Windows 10, 11 e PLC
Tensione di alimentazione	AC 200 V ±20 V, monofase, 50/60 kHz
Dimensioni esterne	2400 mm (L) × 1700 mm (P) × 2000 mm (A)
Peso	1.000 kg

Principio di funzionamento dell'apparecchiatura di sollevamento laser a semiconduttore

Il meccanismo principale del Semiconductor Laser Lift-Off Equipment si basa sulla decomposizione o ablazione fototermica selettiva all'interfaccia tra il lingotto donatore e lo strato epitassiale o bersaglio. Un laser UV ad alta energia (tipicamente KrF a 248 nm o laser UV allo stato solido a circa 355 nm) viene focalizzato attraverso un materiale donatore trasparente o semitrasparente, dove l'energia viene assorbita selettivamente a una profondità predeterminata.

Questo assorbimento di energia localizzato crea uno strato di fase gassosa ad alta pressione o di espansione termica all'interfaccia, che avvia la delaminazione pulita dello strato superiore del wafer o del dispositivo dalla base del lingotto. Il processo viene ottimizzato regolando parametri quali la durata dell'impulso, la fluenza laser, la velocità di scansione e la profondità focale sull'asse z. Il risultato è una fetta ultrasottile, spesso compresa tra 10 e 50 µm, separata in modo netto dal lingotto originale senza abrasione meccanica.

Questo metodo di sollevamento laser per l'assottigliamento dei lingotti evita la perdita di solco e i danni superficiali associati al taglio con filo diamantato o alla lappatura meccanica. Preserva inoltre l'integrità dei cristalli e riduce i requisiti di lucidatura a valle, rendendo le apparecchiature di sollevamento laser per semiconduttori uno strumento rivoluzionario per la produzione di wafer di nuova generazione.

Le apparecchiature di sollevamento laser per semiconduttori rivoluzionano l'assottigliamento dei lingotti 2

Applicazioni delle apparecchiature di sollevamento laser a semiconduttore

Le apparecchiature di sollevamento laser per semiconduttori trovano ampia applicazione nell'assottigliamento dei lingotti in una vasta gamma di materiali avanzati e tipologie di dispositivi, tra cui:

Assottigliamento di lingotti di GaN e GaAs per dispositivi di potenza
Consente la creazione di wafer sottili per transistor di potenza e diodi ad alta efficienza e bassa resistenza.

Recupero del substrato SiC e separazione delle lamelle
Consente il sollevamento su scala di wafer da substrati SiC in grandi quantità per strutture di dispositivi verticali e riutilizzo dei wafer.

Taglio di wafer LED
Facilita il sollevamento di strati di GaN da spessi lingotti di zaffiro per produrre substrati LED ultrasottili.

Fabbricazione di dispositivi RF e microonde
Supporta le strutture HEMT (transistor ad alta mobilità di elettroni) ultrasottili necessarie nei sistemi 5G e radar.

Trasferimento di strato epitassiale
Stacca con precisione gli strati epitassiali dai lingotti cristallini per riutilizzarli o integrarli in eterostrutture.

Celle solari a film sottile e fotovoltaico
Utilizzato per separare sottili strati assorbenti per celle solari flessibili o ad alta efficienza.

In ciascuno di questi ambiti, le apparecchiature di sollevamento laser a semiconduttore garantiscono un controllo senza pari sull'uniformità dello spessore, sulla qualità della superficie e sull'integrità dello strato.

Vantaggi dell'assottigliamento dei lingotti mediante laser

Perdita di materiale a taglio zero
Rispetto ai metodi tradizionali di taglio dei wafer, il processo laser consente di sfruttare quasi il 100% del materiale.

Stress e deformazione minimi
Il sollevamento senza contatto elimina le vibrazioni meccaniche, riducendo la curvatura del wafer e la formazione di microfessure.

Conservazione della qualità della superficie
In molti casi non è necessaria alcuna lappatura o lucidatura successiva, poiché il sollevamento laser preserva l'integrità della superficie superiore.

Elevata produttività e predisposizione per l'automazione
In grado di elaborare centinaia di substrati per turno con carico/scarico automatizzato.

Adattabile a molteplici materiali
Compatibile con GaN, SiC, zaffiro, GaAs e materiali III-V emergenti.

Più sicuro per l'ambiente
Riduce l'uso di abrasivi e prodotti chimici aggressivi tipici dei processi di diluizione a base di fanghi.

Riutilizzo del substrato
I lingotti donatori possono essere riciclati per più cicli di sollevamento, riducendo notevolmente i costi dei materiali.

Domande frequenti (FAQ) sulle apparecchiature di sollevamento laser a semiconduttore

D1: Quale intervallo di spessore può raggiungere l'apparecchiatura di sollevamento laser per semiconduttori per le fette di wafer?
Risposta 1:Lo spessore tipico delle fette varia da 10 µm a 100 µm a seconda del materiale e della configurazione.

D2: Questa attrezzatura può essere utilizzata per assottigliare lingotti realizzati in materiali opachi come il SiC?
A2:Sì. Regolando la lunghezza d'onda laser e ottimizzando la progettazione dell'interfaccia (ad esempio, interstrati sacrificali), è possibile lavorare anche materiali parzialmente opachi.

D3: Come viene allineato il substrato donatore prima del sollevamento laser?
A3:Il sistema utilizza moduli di allineamento basati sulla visione sub-micrometrica con feedback da segni di riferimento e scansioni di riflettività superficiale.

D4: Qual è il tempo di ciclo previsto per un'operazione di sollevamento laser?
A4:A seconda delle dimensioni e dello spessore del wafer, i cicli durano in genere da 2 a 10 minuti.

D5: Il processo richiede un ambiente di camera bianca?
A5:Sebbene non sia obbligatorio, si consiglia l'integrazione in camera bianca per mantenere la pulizia del substrato e la resa del dispositivo durante le operazioni ad alta precisione.