C: Dè na prìomh theicneòlasan a thathas a’ cleachdadh ann an gearradh is giullachd wafer SiC?
A:Carbide sileaconach Tha cruas (SiC) nas àirde na dìreach daoimean agus thathas den bheachd gur e stuth gu math cruaidh agus brisg a th’ ann. Tha am pròiseas gearraidh, a tha a’ toirt a-steach criostalan fàs a ghearradh ann an uaiflean tana, a’ toirt ùine agus buailteach do sgoltadh. Mar a’ chiad cheum ann anSiCAnn an giullachd criostail shingilte, bidh buaidh mhòr aig càileachd an t-slisneachaidh air bleith, snasadh agus tanachadh às dèidh sin. Bidh slisneachadh gu tric ag adhbhrachadh sgàinidhean uachdar is fon uachdar, ag àrdachadh ìrean brisidh wafer agus cosgaisean cinneasachaidh. Mar sin, tha smachd a chumail air milleadh sgàinidhean uachdar rè slisneachaidh deatamach airson adhartas a dhèanamh air saothrachadh innealan SiC.
Am measg nan dòighean gearraidh SiC a thathar ag aithris an-dràsta tha gearraidh le sgrìoban stèidhichte, gearraidh le sgrìoban saor, gearradh leusair, gluasad sreathan (sgaradh fuar), agus gearraidh le sgaoileadh dealain. Nam measg sin, is e gearraidh ioma-uèir ath-chuairteach le sgrìoban daoimean stèidhichte an dòigh as cumanta airson criostalan singilte SiC a phròiseasadh. Ach, mar a ruigeas meudan ingot 8 òirlich agus os a chionn, tha sàbhadh uèir traidiseanta a’ fàs nas lugha practaigeach air sgàth iarrtasan àrda uidheamachd, cosgaisean agus èifeachdas ìosal. Tha feum èiginneach air teicneòlasan gearraidh aig prìs ìseal, call ìosal, agus àrd-èifeachdais.
C: Dè na buannachdan a tha ann an gearradh leusair an taca ri gearradh ioma-uèir traidiseanta?
A: Bidh sàbhadh uèir traidiseanta a’ gearradh anIngot SiCair feadh stiùireadh sònraichte ann an sliseagan grunn cheudan micron de thighead. An uairsin thèid na sliseagan a bleith le bhith a’ cleachdadh slurries daoimean gus comharran sàbhaidh agus milleadh fon uachdar a thoirt air falbh, agus an uairsin thèid an snasadh ceimigeach meacanaigeach (CMP) gus planarachadh cruinneil a choileanadh, agus mu dheireadh thèid an glanadh gus wafers SiC fhaighinn.
Ach, air sgàth cruas is brisgeachd àrd SiC, faodaidh na ceumannan seo gu furasta lùbadh, sgàineadh, ìrean brisidh nas àirde, cosgaisean cinneasachaidh nas àirde adhbhrachadh, agus garbh-chruth uachdar àrd agus truailleadh (duslach, uisge sgudail, msaa.) adhbhrachadh. A bharrachd air an sin, tha sàbhadh uèir slaodach agus tha toradh ìosal aige. Tha tuairmsean a’ sealltainn nach eil gearradh ioma-uèir traidiseanta a’ coileanadh ach mu 50% de chleachdadh stuthan, agus gu bheil suas ri 75% den stuth air chall às deidh snasadh agus bleith. Sheall dàta cinneasachaidh cèin tràth gum faodadh e timcheall air 273 latha de chinneasachadh leantainneach 24-uair a thoirt gus 10,000 wafer a thoirt gu buil - rud a tha gu math dian air ùine.
Gu dachaigheil, tha mòran chompanaidhean fàs criostail SiC ag amas air comas àmhainn a mheudachadh. Ach, an àite a bhith dìreach a’ leudachadh an toraidh, tha e nas cudromaiche beachdachadh air mar as urrainnear call a lughdachadh - gu sònraichte nuair nach eil toradh fàs criostail aig an ìre as fheàrr fhathast.
Faodaidh uidheam gearraidh leusair call stuthan a lùghdachadh gu mòr agus toradh a leasachadh. Mar eisimpleir, le bhith a’ cleachdadh aon inneal 20 mmIngot SiCFaodaidh sàbhadh uèir timcheall air 30 wafer de thighead 350 μm a thoirt gu buil. Faodaidh gearradh leusair còrr air 50 wafer a thoirt gu buil. Ma thèid tiugh wafer a lùghdachadh gu 200 μm, faodar còrr air 80 wafer a dhèanamh bhon aon ingot. Ged a thathas a’ cleachdadh sàbhadh uèir gu farsaing airson wafers 6 òirlich agus nas lugha, faodaidh gearradh ingot SiC 8-òirleach 10–15 latha a thoirt le dòighean traidiseanta, a dh’ fheumas uidheamachd àrd-ìre agus a’ toirt a-steach cosgaisean àrda le èifeachdas ìosal. Fo na cumhaichean sin, tha buannachdan gearradh leusair a’ fàs soilleir, ga fhàgail mar an teicneòlas san àm ri teachd airson wafers 8-òirleach.
Le gearradh leusair, faodaidh an ùine slisneachaidh gach wafer 8-òirleach a bhith fo 20 mionaid, le call stuthan gach wafer fo 60 μm.
Mar gheàrr-chunntas, an taca ri gearradh ioma-uèir, tha gearradh leusair a’ tabhann astar nas àirde, toradh nas fheàrr, call stuthan nas ìsle, agus giullachd nas glaine.
C: Dè na prìomh dhùbhlain theicnigeach ann an gearradh leusair SiC?
A: Tha dà phrìomh cheum ann am pròiseas gearradh leusair: atharrachadh leusair agus dealachadh wafers.
Is e cumadh a’ ghatha agus leasachadh nam paramadairean prìomh phuingean atharrachadh leusair. Bidh paramadairean leithid cumhachd an leusair, trast-thomhas an àite, agus astar an sganaidh uile a’ toirt buaidh air càileachd toirt air falbh stuthan agus soirbheachas dealachadh nan uaifearan às dèidh sin. Tha geoimeatraidh na sòn atharraichte a’ dearbhadh garbh-uachdar agus duilgheadas an dealachaidh. Bidh garbh-uachdar àrd a’ dèanamh bleith nas fhaide air adhart nas iom-fhillte agus a’ meudachadh call stuthan.
Às dèidh atharrachadh, mar as trice bithear a’ coileanadh dealachadh uaifearan tro fheachdan rùsgaidh, leithid briseadh fuar no cuideam meacanaigeach. Bidh cuid de shiostaman dachaigheil a’ cleachdadh transducers ultrasonach gus crithidhean adhbhrachadh airson dealachadh, ach faodaidh seo sgoltadh agus lochdan oir adhbhrachadh, a’ lughdachadh an toradh deireannach.
Ged nach eil an dà cheum seo duilich gu nàdarrach, bidh neo-chunbhalachdan ann an càileachd criostail - air sgàth diofar phròiseasan fàis, ìrean dopaidh, agus sgaoilidhean cuideam a-staigh - a’ toirt buaidh mhòr air duilgheadas gearradh, toradh, agus call stuthan. Is dòcha nach bi dìreach raointean trioblaideach a chomharrachadh agus raointean sganaidh leusair atharrachadh a’ leasachadh thoraidhean gu mòr.
Tha an iuchair airson gabhail ris gu farsaing na laighe ann a bhith a’ leasachadh dhòighean agus uidheamachd ùr-ghnàthach a dh’ fhaodas atharrachadh a rèir raon farsaing de chàileachd criostail bho dhiofar luchd-saothrachaidh, a’ leasachadh paramadairean pròiseas, agus a’ togail shiostaman gearraidh leusair a ghabhas cleachdadh uile-choitcheann.
C: An gabh teicneòlas gearradh leusair a chur an sàs ann an stuthan leth-chonnsachaidh eile a bharrachd air SiC?
A: Gu h-eachdraidheil, chaidh teicneòlas gearraidh leusair a chur an sàs ann an raon farsaing de stuthan. Ann an leth-chonnsachaidhean, chaidh a chleachdadh an toiseach airson dìsnean wafer agus bhon uair sin tha e air leudachadh gu bhith a’ sgoltadh criostalan singilte mòra.
A bharrachd air SiC, faodar gearradh leusair a chleachdadh cuideachd airson stuthan cruaidh no brisg eile leithid daoimean, gallium nitride (GaN), agus gallium oxide (Ga₂O₃). Tha sgrùdaidhean tòiseachaidh air na stuthan sin air sealltainn cho comasach agus a tha e gearradh leusair a chleachdadh ann an tagraidhean leth-chonnsachaidh.
C: A bheil uidheamachd gearraidh leusair dachaigheil aibidh ann an-dràsta? Dè an ìre aig a bheil an rannsachadh agad?
A: Thathas a’ meas gu farsaing gur e uidheamachd gearraidh leusair SiC le trast-thomhas mòr an uidheamachd as cudromaiche airson cinneasachadh uaifearan SiC 8-òirleach san àm ri teachd. An-dràsta, chan urrainn ach do Iapan siostaman mar sin a thoirt seachad, agus tha iad daor agus fo chuingealachaidhean às-mhalairt.
Thathar a’ meas gu bheil iarrtas dachaigheil airson siostaman gearraidh/tanachaidh leusair timcheall air 1,000 aonad, stèidhichte air planaichean cinneasachaidh SiC agus comas sàbhaidh uèir a th’ ann mar-thà. Tha companaidhean mòra dachaigheil air tasgadh mòr a dhèanamh ann an leasachadh, ach chan eil uidheamachd dachaigheil aibidh, a tha ri fhaighinn gu malairteach, air ruighinn cleachdadh gnìomhachais fhathast.
Tha buidhnean rannsachaidh air a bhith a’ leasachadh teicneòlas togail- dheth leusair seilbh bho 2001 agus tha iad a-nis air seo a leudachadh gu gearradh is tanachadh leusair SiC le trast-thomhas mòr. Tha iad air siostam prototàip agus pròiseasan gearraidh a leasachadh a tha comasach air: Gearradh is tanachadh sliseagan SiC leth-inslithe 4–6 òirleachA’ gearradh is a’ tanachadh ingotan SiC giùlain 6–8 òirleachTomhasan coileanaidh: SiC leth-inslithe 6–8 òirleach: ùine gearraidh 10–15 mionaidean/sliseag; call stuthan <30 μmSiC giùlain 6–8 òirleach: ùine gearraidh 14–20 mionaidean/sliseag; call stuthan <60 μm
Mheudaich toradh tuairmseach nan uaifearan còrr is 50%
Às dèidh an gearradh, bidh na wafers a’ coinneachadh ri inbhean nàiseanta airson geoimeatraidh às dèidh bleith is snasadh. Tha sgrùdaidhean cuideachd a’ sealltainn nach eil buaidhean teirmeach air an adhbhrachadh le laser a’ toirt buaidh mhòr air cuideam no geoimeatraidh anns na wafers.
Chaidh an aon uidheamachd a chleachdadh cuideachd gus dearbhadh a bheil e comasach criostalan singilte daoimean, GaN, agus Ga₂O₃ a shlisneadh.
Àm puist: 23 Cèitean 2025