Halbleiter-Laser-Lift-Off-Geräte revolutionieren die Ingot-Verdünnung

Kurze Beschreibung:

Die Semiconductor Laser Lift-Off-Anlage ist eine hochspezialisierte Industrielösung für das präzise und berührungslose Dünnen von Halbleiterblöcken durch laserinduzierte Lift-Off-Techniken. Dieses fortschrittliche System spielt eine zentrale Rolle in modernen Halbleiter-Waferprozessen, insbesondere bei der Herstellung ultradünner Wafer für Hochleistungselektronik, LEDs und HF-Geräte. Durch die Trennung dünner Schichten von massiven Blöcken oder Donorsubstraten revolutioniert die Semiconductor Laser Lift-Off-Anlage die Ingot-Dünnung, da mechanische Säge-, Schleif- und chemische Ätzschritte entfallen.

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Merkmale

Detailliertes Diagramm

Produkteinführung von Halbleiter-Laser-Lift-Off-Geräten

Das herkömmliche Dünnen von Halbleiterblöcken wie Galliumnitrid (GaN), Siliziumkarbid (SiC) und Saphir ist oft arbeitsintensiv, verschwenderisch und anfällig für Mikrorisse oder Oberflächenschäden. Im Gegensatz dazu bietet die Halbleiter-Laser-Lift-Off-Anlage eine zerstörungsfreie, präzise Alternative, die Materialverlust und Oberflächenspannung minimiert und gleichzeitig die Produktivität steigert. Sie unterstützt eine Vielzahl von kristallinen und Verbundwerkstoffen und lässt sich nahtlos in Front-End- oder Midstream-Halbleiterproduktionslinien integrieren.

Mit konfigurierbaren Laserwellenlängen, adaptiven Fokussystemen und vakuumkompatiblen Wafer-Chucks eignet sich diese Ausrüstung besonders gut zum Ingot-Slicing, zur Lamellenherstellung und zur Ablösung ultradünner Filme für vertikale Gerätestrukturen oder heteroepitaktischen Schichttransfer.

Parameter der Halbleiter-Laser-Lift-Off-Ausrüstung

Wellenlänge	IR/SHG/THG/FHG
Impulsbreite	Nanosekunde, Pikosekunde, Femtosekunde
Optisches System	Festes optisches System oder Galvano-optisches System
XY-Tisch	500 mm × 500 mm
Verarbeitungsbereich	160 mm
Bewegungsgeschwindigkeit	Max. 1.000 mm/s
Wiederholbarkeit	±1 μm oder weniger
Absolute Positionsgenauigkeit:	±5 μm oder weniger
Wafergröße	2–6 Zoll oder individuell
Kontrolle	Windows 10,11 und SPS
Versorgungsspannung	AC 200 V ±20 V, einphasig, 50/60 kHz
Außenmaße	2400 mm (B) × 1700 mm (T) × 2000 mm (H)
Gewicht	1.000 kg

Funktionsprinzip der Halbleiter-Laser-Lift-Off-Ausrüstung

Der Kernmechanismus der Halbleiter-Laser-Lift-Off-Anlage beruht auf der selektiven photothermischen Zersetzung oder Ablation an der Schnittstelle zwischen dem Donor-Ingot und der Epitaxie- oder Zielschicht. Ein hochenergetischer UV-Laser (typischerweise KrF bei 248 nm oder Festkörper-UV-Laser um 355 nm) wird durch ein transparentes oder halbtransparentes Donormaterial fokussiert, wo die Energie selektiv in einer vorgegebenen Tiefe absorbiert wird.

Durch diese lokale Energieabsorption entsteht an der Schnittstelle eine Hochdruck-Gasphase oder eine thermische Ausdehnungsschicht, die die saubere Delamination der oberen Wafer- oder Geräteschicht von der Ingot-Basis einleitet. Der Prozess wird durch die Anpassung von Parametern wie Pulsbreite, Laserfluenz, Scangeschwindigkeit und Fokustiefe entlang der Z-Achse fein abgestimmt. Das Ergebnis ist eine ultradünne Scheibe – oft im Bereich von 10 bis 50 µm –, die ohne mechanischen Abrieb sauber vom Ausgangsingot getrennt ist.

Diese Methode des Laser-Lift-Offs zur Ingot-Verdünnung vermeidet Schnittverluste und Oberflächenschäden, die beim Diamantdrahtsägen oder mechanischen Läppen auftreten. Sie bewahrt außerdem die Kristallintegrität und reduziert den Polieraufwand im Anschluss. Damit ist die Halbleiter-Laser-Lift-Off-Anlage ein wegweisendes Werkzeug für die Waferproduktion der nächsten Generation.

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Anwendungen von Halbleiter-Laser-Lift-Off-Geräten

Halbleiter-Laser-Lift-Off-Geräte finden breite Anwendung beim Ausdünnen von Ingots bei einer Reihe von modernen Materialien und Gerätetypen, darunter:

Ausdünnen von GaN- und GaAs-Ingots für Leistungsbauelemente
Ermöglicht die Herstellung dünner Wafer für hocheffiziente Leistungstransistoren und -dioden mit geringem Widerstand.

SiC-Substratrückgewinnung und Lamellentrennung
Ermöglicht das Abheben im Wafermaßstab von SiC-Massivsubstraten für vertikale Gerätestrukturen und die Wiederverwendung von Wafern.

LED-Wafer-Schneiden
Erleichtert das Abheben von GaN-Schichten von dicken Saphirblöcken zur Herstellung ultradünner LED-Substrate.

Herstellung von HF- und Mikrowellengeräten
Unterstützt ultradünne HEMT-Strukturen (High-Electron-Mobility-Transistor), die in 5G- und Radarsystemen benötigt werden.

Epitaktischer Schichttransfer
Löst epitaktische Schichten präzise von kristallinen Ingots zur Wiederverwendung oder Integration in Heterostrukturen.

Dünnschicht-Solarzellen und Photovoltaik
Wird zum Trennen dünner Absorberschichten für flexible oder hocheffiziente Solarzellen verwendet.

In jedem dieser Bereiche bietet die Semiconductor Laser Lift-Off-Ausrüstung eine unübertroffene Kontrolle über Dickengleichmäßigkeit, Oberflächenqualität und Schichtintegrität.

Vorteile der laserbasierten Ingotverdünnung

Null-Schnittfugen-Materialverlust
Im Vergleich zu herkömmlichen Wafer-Schneideverfahren erreicht der Laserprozess eine Materialausnutzung von nahezu 100 %.

Minimale Spannung und Verformung
Durch das berührungslose Abheben werden mechanische Vibrationen vermieden und die Waferwölbung sowie die Bildung von Mikrorissen reduziert.

Erhaltung der Oberflächenqualität
In vielen Fällen ist kein Läppen oder Polieren nach dem Ausdünnen erforderlich, da durch das Laser-Lift-Off die Integrität der Oberfläche erhalten bleibt.

Hoher Durchsatz und bereit für Automatisierung
Kann Hunderte von Substraten pro Schicht mit automatisiertem Be-/Entladen verarbeiten.

Anpassbar an mehrere Materialien
Kompatibel mit GaN, SiC, Saphir, GaAs und neuen III-V-Materialien.

Umweltfreundlicher
Reduziert den Einsatz von Schleifmitteln und aggressiven Chemikalien, die bei schlämmbasierten Verdünnungsprozessen typisch sind.

Substratwiederverwendung
Spenderblöcke können für mehrere Abhebezyklen recycelt werden, was die Materialkosten erheblich senkt.

Häufig gestellte Fragen (FAQ) zu Halbleiter-Laser-Lift-Off-Geräten

F1: Welchen Dickenbereich kann die Halbleiter-Laser-Lift-Off-Ausrüstung für Waferscheiben erreichen?
A1:Die typische Scheibendicke liegt je nach Material und Konfiguration zwischen 10 µm und 100 µm.

F2: Kann diese Ausrüstung zum Verdünnen von Barren aus undurchsichtigen Materialien wie SiC verwendet werden?
A2:Ja. Durch die Abstimmung der Laserwellenlänge und die Optimierung der Grenzflächentechnik (z. B. Opferzwischenschichten) können auch teilweise undurchsichtige Materialien verarbeitet werden.

F3: Wie wird das Spendersubstrat vor dem Laser-Lift-Off ausgerichtet?
A3:Das System verwendet auf Submikron-Bildverarbeitung basierende Ausrichtungsmodule mit Feedback von Bezugsmarken und Oberflächenreflexionsscans.

F4: Wie hoch ist die voraussichtliche Zykluszeit für einen Laser-Lift-Off-Vorgang?
A4:Je nach Wafergröße und -dicke dauern typische Zyklen 2 bis 10 Minuten.

F5: Erfordert der Prozess eine Reinraumumgebung?
A5:Obwohl nicht zwingend erforderlich, wird die Integration in Reinräume empfohlen, um die Sauberkeit des Substrats und die Geräteausbeute bei hochpräzisen Vorgängen aufrechtzuerhalten.

Über uns

XKH ist spezialisiert auf die Hightech-Entwicklung, Produktion und den Vertrieb von speziellem optischem Glas und neuen Kristallmaterialien. Unsere Produkte kommen in der optischen Elektronik, der Unterhaltungselektronik und dem Militär zum Einsatz. Wir bieten optische Komponenten aus Saphir, Handy-Objektivabdeckungen, Keramik, LT, Siliziumkarbid (SIC), Quarz und Halbleiterkristall-Wafer an. Dank unserer Fachkompetenz und modernster Ausrüstung sind wir in der Verarbeitung nicht standardisierter Produkte führend und streben danach, ein führendes Hightech-Unternehmen für optoelektronische Materialien zu werden.