Wafer bezieht sich auf den Siliziumwafer, der bei der Herstellung von Silizium-Halbleiterschaltungen verwendet wird und dessen ursprüngliches Material Silizium ist. Aufgrund seiner runden Form wird es oft auch als „Oblate“ bezeichnet.
Ein Wafer ist sozusagen das Fundament der gesamten Halbleiterstruktur. Ob das Fundament gut ist oder nicht, bestimmt direkt die Stabilität des gesamten Gebäudes, und die Realisierung komplexer elektronischer Geräte erfolgt auf der Grundlage der Struktur eines glatten Wafers.
Die Chipherstellung ist eines der aktuellen nationalen Schlüsselprojekte der wissenschaftlichen Forschung. Mit der Entwicklung von Chips in Richtung Präzisionsmikro und hochintegrierter Entwicklung nimmt die Dichte integrierter Schaltkreise weiter zu, und auch die Fabriken bei der Herstellung von Halbleitergeräten stehen weiterhin vor Herausforderungen.
Im Mikrometerbereich sind die herkömmlichen Verarbeitungsmethoden im Allgemeinen schwierig und schwierig durchzuführen. Siliziumwafer sind bereits zerbrechlich und spröde, und mit abnehmender Dicke werden die Wafer noch zerbrechlicher, und wenn die Diamantspitze mit den Wafern in Kontakt kommt, kann es sehr leicht zu Rissen, Fehlern und zerbrochenen Wafern kommen.
Die Chipindustrie zeichnet sich durch einen hohen Nettowert und hohe Kosten aus. Einzelne Wafer sind teuer und beim mechanischen Ritzen wird ein Anstieg der Bruchraten schwerwiegende Auswirkungen auf die Rentabilität haben, was für Hersteller schwer zu verkraften ist. Insbesondere nachdem der fertige Wafer mit einer dünnen Metallschicht bedeckt ist, werden die Metallreste um die Diamantklinge gewickelt, was die Schneidfähigkeit erheblich beeinträchtigt.
Alle Faktoren, der Laser als modernes industrielles Unterstützungswerkzeug, bis hin zum „unsichtbaren Schneiden“, um eine subversive Verbesserung des Chipherstellungsprozesses zu realisieren.
Das Prinzip des unsichtbaren Schneidens und der häufig bei Glas und anderen Materialien verwendeten Lasergravur ist sehr ähnlich. Durch optische Kontrolle wird der Fokus auf die Bildung einer Multiphotonenabsorption innerhalb des nichtlinearen Absorptionseffekts des Wafers gelegt, wodurch das Material so verändert wird, dass sich Risse bilden. Dieser Prozess macht nur 1 / 3-1 / 4 des unteren Teils des Wafers aus und hat keinen Einfluss auf die Oberfläche des Wafers. Da sich unter dem Wafer ein UV-Film befindet, kann der Wafer nach vollständiger Bildung der internen Modifikationsschicht entlang der Schnittnaht durch Dehnen der Trägerschicht oder Ausdehnen des Films getrennt werden.
Die unsichtbare Laserritztechnologie wurde ursprünglich zum Schneiden ultradünner Halbleiterwafer eingesetzt, hat sich jedoch bei Siliziumwafern unterschiedlicher Dicke sowie bei Spezialwafern bewährt. Für diese Technologie ergeben sich folgende Vorteile:
Durch das unsichtbare Laserritzen entsteht eine kleine Schnittfuge, wodurch weniger Schnittkanäle im Chipdesign reserviert werden können. Mit anderen Worten: Durch den Einsatz von unsichtbarem Laserritzen auf demselben Wafer können möglicherweise mehr Chips und weniger Abfallmaterial hergestellt werden, was zur Einsparung wertvoller Halbleitermaterialien beitragen kann.
Das unsichtbare Laserritzen erfolgt im Inneren des Wafers, keine Kratzer auf der Oberfläche, keine Staubbelastung, minimaler Materialverlust und kein anschließender Reinigungsprozess. Da auf der Waferoberfläche keine Siliziumrückstände vorhanden sind, hat dies keinen Einfluss auf den nächsten Verarbeitungsschritt, besonders geeignet für teure Materialien und verschmutzungsempfindliche Materialien.
Bei einer bestimmten Spanfläche ist die Verwendung orthohexagonaler dichter Reihen mit kürzestem Umfang sinnvoll. Durch das unsichtbare Ritzen mit dem Laser können unregelmäßig geformte Chips bei der Synthese von Wafern verarbeitet werden. Es können sechseckige, achteckige und andere Formen des Chips verarbeitet werden, unabhängig davon, ob der Schnittkanal kontinuierlich ist oder nicht, um den Materialeinsatz zu maximieren.
Dank der steigenden Endmarktnachfrage befinden sich die weltweiten Waferlieferungen in den letzten Jahren immer noch in einer stetigen Wachstumsphase. Laut EMI-Daten erreichten die weltweiten Halbleiter-Siliziumwafer-Lieferungen im Jahr 2022 ein Rekordhoch bzw. erreichten 14,7,13 Milliarden Quadratzoll, 13,8 Milliarden US-Dollar. Aufgrund der Ausweitung des Marktumfangs hat in China in den letzten Jahren bereits mit der Lokalisierung der Technologie zum unsichtbaren Laserschneiden begonnen. Im Jahr 2020 eröffneten die Zhengzhou Railway Academy und Henan General nach einem Jahr erfolgreicher Entwicklung von Chinas erster unsichtbarer Halbleiterlaser-Waferschneidemaschine den Auftakt für die Entwicklung der chinesischen Laser-Waferschneideindustrie.
