لیزر سلائسنگ مستقبل میں 8 انچ سلکان کاربائیڈ کو کاٹنے کے لیے مرکزی دھارے کی ٹیکنالوجی بن جائے گی۔ سوال و جواب کا مجموعہ

س: سی سی ویفر سلائسنگ اور پروسیسنگ میں استعمال ہونے والی اہم ٹیکنالوجیز کیا ہیں؟

A:سلیکن کاربائیڈ (SiC) کی سختی ہیرے کے بعد دوسرے نمبر پر ہے اور اسے انتہائی سخت اور ٹوٹنے والا مواد سمجھا جاتا ہے۔ سلائسنگ کا عمل، جس میں اُگے ہوئے کرسٹل کو پتلی ویفرز میں کاٹنا شامل ہے، وقت طلب اور چپکنے کا خطرہ ہے۔ پہلے قدم کے طور پرSiCسنگل کرسٹل پروسیسنگ، سلائسنگ کا معیار نمایاں طور پر بعد میں پیسنے، پالش کرنے اور پتلا کرنے پر اثر انداز ہوتا ہے۔ سلائسنگ اکثر سطح اور زیر زمین دراڑوں کو متعارف کراتی ہے، جس سے ویفر ٹوٹنے کی شرح اور پیداواری لاگت میں اضافہ ہوتا ہے۔ لہذا، سلائسنگ کے دوران سطح کے شگاف کے نقصان کو کنٹرول کرنا SiC ڈیوائس فیبریکیشن کو آگے بڑھانے کے لیے بہت ضروری ہے۔

                                                 

فی الحال رپورٹ کردہ SiC سلائسنگ طریقوں میں فکسڈ ابریسیو، فری ابریسیو سلائسنگ، لیزر کٹنگ، لیئر ٹرانسفر (کولڈ سیپریشن) اور الیکٹریکل ڈسچارج سلائسنگ شامل ہیں۔ ان میں سے، فکسڈ ڈائمنڈ ابراسیوز کے ساتھ ملٹی وائر سلائسنگ کا تبادلہ SiC سنگل کرسٹل کی پروسیسنگ کے لیے سب سے زیادہ استعمال شدہ طریقہ ہے۔ تاہم، جیسے جیسے انگوٹ کا سائز 8 انچ اور اس سے اوپر تک پہنچ جاتا ہے، روایتی تار کی آرا کرنا زیادہ سازوسامان کی مانگ، لاگت اور کم کارکردگی کی وجہ سے کم عملی ہو جاتا ہے۔ کم لاگت، کم نقصان، اعلی کارکردگی والی سلائسنگ ٹیکنالوجیز کی فوری ضرورت ہے۔

 

س: روایتی ملٹی وائر کاٹنے پر لیزر سلائسنگ کے کیا فوائد ہیں؟

A:روایتی تار کاٹنے سے کاٹتا ہے۔SiC پنڈایک مخصوص سمت کے ساتھ کئی سو مائکرون موٹی سلائسوں میں۔ اس کے بعد سلائسوں کو آری کے نشانات اور سطح کے نقصان کو دور کرنے کے لیے ڈائمنڈ سلریز کا استعمال کرتے ہوئے گرا دیا جاتا ہے، اس کے بعد عالمی سطح پر پلانرائزیشن حاصل کرنے کے لیے کیمیکل مکینیکل پالش (CMP) کی جاتی ہے، اور آخر میں SiC ویفرز حاصل کرنے کے لیے صاف کی جاتی ہے۔

 

تاہم، SiC کی زیادہ سختی اور ٹوٹ پھوٹ کی وجہ سے، یہ اقدامات آسانی سے وارپنگ، کریکنگ، ٹوٹ پھوٹ کی شرح میں اضافہ، زیادہ پیداواری لاگت کا سبب بن سکتے ہیں اور اس کے نتیجے میں سطح کی کھردری اور آلودگی (دھول، گندا پانی وغیرہ) ہو سکتی ہے۔ مزید برآں، تار کاٹنے کی رفتار سست ہے اور اس کی پیداوار کم ہے۔ اندازوں سے پتہ چلتا ہے کہ روایتی ملٹی وائر سلائسنگ سے صرف 50% میٹریل استعمال ہوتا ہے، اور پالش اور پیسنے کے بعد 75% تک مواد ضائع ہو جاتا ہے۔ ابتدائی غیر ملکی پیداوار کے اعداد و شمار نے اشارہ کیا کہ 10,000 ویفرز تیار کرنے میں تقریباً 273 دن لگاتار 24 گھنٹے لگ سکتے ہیں۔

 

گھریلو طور پر، بہت سی ایس آئی سی کرسٹل گروتھ کمپنیاں فرنس کی صلاحیت بڑھانے پر مرکوز ہیں۔ تاہم، صرف پیداوار کو بڑھانے کے بجائے، نقصانات کو کیسے کم کیا جائے اس پر غور کرنا زیادہ اہم ہے—خاص طور پر جب کرسٹل گروتھ کی پیداوار ابھی تک بہترین نہیں ہے۔

 

لیزر سلائسنگ کا سامان مادی نقصان کو نمایاں طور پر کم کر سکتا ہے اور پیداوار کو بہتر بنا سکتا ہے۔ مثال کے طور پر، ایک واحد 20 ملی میٹر کا استعمال کرتے ہوئےSiC پنڈ:وائر آرا کرنے سے 350 μm موٹائی کے تقریباً 30 ویفر مل سکتے ہیں۔ لیزر سلائسنگ سے 50 سے زیادہ ویفر مل سکتے ہیں۔ اگر ویفر کی موٹائی کو 200 μm تک کم کر دیا جائے تو ایک ہی پنڈ سے 80 سے زیادہ ویفر تیار کیے جا سکتے ہیں۔ 8 انچ کے SiC انگوٹ کو کاٹنے میں روایتی طریقوں سے 10-15 دن لگ سکتے ہیں، جس میں اعلیٰ درجے کے آلات کی ضرورت ہوتی ہے اور کم کارکردگی کے ساتھ زیادہ لاگت آتی ہے۔ ان حالات میں، لیزر سلائسنگ کے فوائد واضح ہو جاتے ہیں، جو اسے 8 انچ کے ویفرز کے لیے مرکزی دھارے کی مستقبل کی ٹیکنالوجی بناتا ہے۔

 

لیزر کٹنگ کے ساتھ، فی 8 انچ ویفر کے ٹکڑے کرنے کا وقت 20 منٹ سے کم ہوسکتا ہے، فی ویفر 60 μm سے کم مواد کے نقصان کے ساتھ۔

 

خلاصہ یہ کہ ملٹی وائر کٹنگ کے مقابلے میں، لیزر سلائسنگ تیز رفتار، بہتر پیداوار، کم مادی نقصان، اور کلینر پروسیسنگ پیش کرتی ہے۔

 

س: سی سی لیزر سلائسنگ میں اہم تکنیکی چیلنجز کیا ہیں؟

A: لیزر سلائسنگ کے عمل میں دو اہم مراحل شامل ہیں: لیزر ترمیم اور ویفر علیحدگی۔

 

لیزر ترمیم کا بنیادی حصہ بیم کی تشکیل اور پیرامیٹر کی اصلاح ہے۔ پیرامیٹرز جیسے لیزر پاور، اسپاٹ ڈائی میٹر، اور اسکین کی رفتار سبھی مواد کے خاتمے کے معیار اور بعد میں ویفر علیحدگی کی کامیابی کو متاثر کرتے ہیں۔ تبدیل شدہ زون کی جیومیٹری سطح کی کھردری اور علیحدگی کی مشکل کا تعین کرتی ہے۔ اونچی سطح کا کھردرا پن بعد میں پیسنے کو پیچیدہ بناتا ہے اور مادی نقصان کو بڑھاتا ہے۔

 

ترمیم کے بعد، ویفر کی علیحدگی عام طور پر قینچ کی قوتوں کے ذریعے حاصل کی جاتی ہے، جیسے کولڈ فریکچر یا مکینیکل تناؤ۔ کچھ گھریلو نظام الٹراسونک ٹرانس ڈوسرز کا استعمال علیحدگی کے لیے کمپن پیدا کرنے کے لیے کرتے ہیں، لیکن یہ چپنگ اور کنارے کے نقائص کا سبب بن سکتا ہے، جس سے حتمی پیداوار کم ہو جاتی ہے۔

 

اگرچہ یہ دونوں مراحل فطری طور پر مشکل نہیں ہیں، لیکن کرسٹل کے معیار میں تضادات - مختلف نمو کے عمل، ڈوپنگ کی سطح، اور اندرونی تناؤ کی تقسیم کی وجہ سے - کاٹنے کی دشواری، پیداوار، اور مادی نقصان کو نمایاں طور پر متاثر کرتے ہیں۔ محض مسائل کے علاقوں کی نشاندہی اور لیزر اسکیننگ زونز کو ایڈجسٹ کرنے سے نتائج میں خاطر خواہ بہتری نہیں آسکتی ہے۔

 

وسیع پیمانے پر اپنانے کی کلید جدید طریقوں اور آلات کو تیار کرنے میں مضمر ہے جو مختلف مینوفیکچررز کی طرف سے کرسٹل خصوصیات کی ایک وسیع رینج کے مطابق ڈھال سکتے ہیں، عمل کے پیرامیٹرز کو بہتر بنا سکتے ہیں، اور عالمگیر قابل اطلاق لیزر سلائسنگ سسٹم بنا سکتے ہیں۔

 

سوال: کیا لیزر سلائسنگ ٹیکنالوجی کو SiC کے علاوہ دیگر سیمی کنڈکٹر مواد پر لاگو کیا جا سکتا ہے؟

A: لیزر کاٹنے والی ٹیکنالوجی کو تاریخی طور پر مواد کی ایک وسیع رینج پر لاگو کیا گیا ہے۔ سیمی کنڈکٹرز میں، یہ ابتدائی طور پر ویفر ڈائسنگ کے لیے استعمال کیا جاتا تھا اور اس کے بعد بڑے بلک سنگل کرسٹل کے ٹکڑے کرنے تک پھیل گیا ہے۔

 

SiC سے آگے، لیزر سلائسنگ دیگر سخت یا ٹوٹنے والے مواد جیسے ہیرے، گیلیم نائٹرائڈ (GaN)، اور گیلیم آکسائیڈ (Ga₂O₃) کے لیے بھی استعمال کی جا سکتی ہے۔ ان مواد پر ابتدائی مطالعات نے سیمی کنڈکٹر ایپلی کیشنز کے لیے لیزر سلائسنگ کی فزیبلٹی اور فوائد کو ظاہر کیا ہے۔

 

سوال: کیا فی الحال گھریلو لیزر سلائسنگ سامان کی مصنوعات بالغ ہیں؟ آپ کی تحقیق کس مرحلے میں ہے؟

A: بڑے قطر کے SiC لیزر سلائسنگ کا سامان وسیع پیمانے پر 8 انچ کے SiC ویفر کی پیداوار کے مستقبل کے لیے بنیادی سامان سمجھا جاتا ہے۔ فی الحال، صرف جاپان ہی ایسے نظام فراہم کر سکتا ہے، اور وہ مہنگے ہیں اور برآمدی پابندیوں کے تابع ہیں۔

 

لیزر سلائسنگ/تھننگ سسٹمز کی گھریلو مانگ کا تخمینہ لگ بھگ 1,000 یونٹس ہے، جس کی بنیاد SiC پروڈکشن پلان اور موجودہ تار آری کی گنجائش ہے۔ بڑی گھریلو کمپنیوں نے ترقی میں بہت زیادہ سرمایہ کاری کی ہے، لیکن کوئی بالغ، تجارتی طور پر دستیاب گھریلو سامان ابھی تک صنعتی تعیناتی تک نہیں پہنچا ہے۔

 

ریسرچ گروپس 2001 سے ملکیتی لیزر لفٹ آف ٹیکنالوجی تیار کر رہے ہیں اور اب اس کو بڑے قطر کے SiC لیزر سلائسنگ اور پتلا کرنے تک بڑھا دیا ہے۔ انہوں نے ایک پروٹوٹائپ سسٹم اور سلائسنگ کے عمل کو تیار کیا ہے جس میں قابل ہے: 4–6 انچ نیم موصل سی سی ویفرز سلائسنگ 6–8 انچ کنڈکٹیو SiC انگوٹس پرفارمنس بینچ مارکس: 6–8 انچ سیمی انسولیٹنگ SiC: سلائسنگ ٹائم 10–15 منٹ؛ مادی نقصان <30 μm6–8 انچ کنڈکٹیو SiC: سلائسنگ ٹائم 14-20 منٹ/ویفر؛ مادی نقصان <60 μm

 

تخمینی ویفر کی پیداوار میں 50 فیصد سے زیادہ اضافہ ہوا

 

سلائسنگ کے بعد، ویفرز پیسنے اور پالش کرنے کے بعد جیومیٹری کے قومی معیارات پر پورا اترتے ہیں۔ مطالعات سے یہ بھی پتہ چلتا ہے کہ لیزر سے چلنے والے تھرمل اثرات ویفرز میں تناؤ یا جیومیٹری کو نمایاں طور پر متاثر نہیں کرتے ہیں۔

 

اسی آلات کو ڈائمنڈ، GaN، اور Ga₂O₃ سنگل کرسٹل کے ٹکڑے کرنے کی فزیبلٹی کی تصدیق کے لیے بھی استعمال کیا گیا ہے۔