다이아몬드는 반도체 산업에서 유망한 소재이지만 얇은 웨이퍼로 절단하는 것은 정말 골칫거리이자 도전 과제입니다.
최근 연구에서 연구팀은지바대학개발새로운 레이저 기반 기술최적의 결정면을 따라 다이아몬드를 커팅할 수 있습니다. 이 발견은 전기 자동차 및 고속 통신 기술의 효율적인 전력 변환을 위해 이 재료를 보다 비용 효율적으로 만드는 데 도움이 될 것입니다.
이전에는 다이아몬드의 특성이 반도체 산업에 매력적이었지만, 다이아몬드 재료의 적용은 다이아몬드를 얇은 조각으로 효율적으로 절단하기 위한 현재 시장의 기술 부족으로 인해 제한되었습니다. 효율적인 슬라이싱이 없으면 웨이퍼를 하나씩 합성해야 하므로 대부분의 산업에서 제조 비용이 엄청납니다.
지바 대학교 공학 대학원의 히다이 히로후미 교수가 이끄는 일본 연구 그룹은 최근 이 문제에 대한 해결책을 찾았습니다.
Diamonds and Related Materials 저널에 최근 발표된 연구에서 그들은 매끄러운 웨이퍼를 생산하기 위해 최적의 결정 표면을 따라 다이아몬드를 깨끗하게 절단하는 데 사용할 수 있는 새로운 레이저 기반 슬라이싱 기술을 보고합니다.
다이아몬드를 포함한 대부분의 결정의 특성은 서로 다른 결정면(결정을 구성하는 원자를 포함하는 가상의 표면)에 따라 다릅니다. 예를 들어 ｛111｝의 표면을 따라 다이아몬드를 쉽게 자를 수 있습니다. 그러나 ｛100｝을 슬라이싱하는 것은 분해된 표면 ｛111｝을 따라 크랙이 발생하여 노치 손실이 증가하기 때문에 어렵습니다.
이러한 바람직하지 않은 균열의 전파를 방지하기 위해 연구원들은 재료 내의 좁고 가늘어지는 부피에 짧은 레이저 펄스를 집중시키는 다이아몬드 가공 기술을 개발했습니다.
히다이 교수는 "집속 레이저 조사는 다이아몬드를 다이아몬드보다 밀도가 낮은 비정질 탄소로 변환한다. 그 결과 레이저 펄스에 의해 변경된 영역의 밀도가 감소하고 크랙이 형성될 수 있다"고 설명했다.
이들을 조사하여레이저 펄스정사각형 격자 패턴의 투명한 다이아몬드 샘플 위에 연구원들은 균열이 발생하기 쉬운 작은 영역으로 구성된 재료 내부에 격자를 만들었습니다. 그리드의 수정된 영역 사이의 간격과 각 영역에서 사용되는 레이저 펄스의 수가 최적이면 모든 수정된 영역은 ｛100｝ 평면을 따라 우선적으로 전파되는 작은 균열에 의해 서로 연결됩니다. 따라서 표면이 ｛100｝인 매끈한 웨이퍼는 날카로운 텅스텐 바늘을 샘플 한쪽으로 밀기만 하면 블록의 나머지 부분에서 쉽게 분리할 수 있습니다.
전반적으로 위의 기술은 다이아몬드를 미래 기술에 적합한 반도체 재료로 만드는 중요한 단계입니다. 이에 대해 히다이 교수는 "저비용으로 고품질 웨이퍼를 생산하는 다이아몬드 슬라이스의 능력은 다이아몬드 반도체 장치 제조에 매우 중요하다. 따라서 이 연구는 다이아몬드의 다양한 응용 분야를 실현하는 데 한 걸음 더 다가갈 수 있게 해준다"고 말했다. 전기 자동차와 기차의 전력 변환율을 향상시키는 등 사회의 반도체."
