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半导体制造业发展迅速主要功劳是激光器的作用 您的位置:中福彩票-公司动态 - 公司新闻

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发布时间:2014.09.04 新闻来源:激光切割机,激光雕刻机,激光打标机,激光设备品牌生产厂家-中福彩票官方网站 浏览次数:

     半导体制造业发展迅速,“绿色”技术无疑具有光明的未来,这就要求有新的激光加工工艺与技术来获得更高的生产品质、成品率和产量。除了激光系统的不断发展,新的加工技术和应用、光束传输与光学系统的改进、激光光束与材料之间相互作用的新研究,都是保持绿色技术革新继续前进所必须的。下文围绕紫外DPSS激光器、准分子激光器、光纤激光器在半导体行业中的加工应用,展开论述。

  紫外DPSS激光器在LED晶圆划片中的应用

  紫外二极管泵浦固体(DPSS)激光器系统具有可靠性高、加工重复性好等特点,广泛应用于微加工、表面处理与材料加工等领域。这种UVDPSS激光加工方法优于其它的激光加工方法或机械、化学加工方法,在半导体与其它工业应用中具有很大的发展潜力。

  在划片、切割、结构构造、过孔钻孔等微加工领域广泛使用DPSS激光器对以下材料进行加工:硅片、蓝宝石、CVD化学气相沉积钻石、III-V族半导体(砷化稼、磷化铟、磷化钾)与III族氮化物(氮化稼、氮化铝)等。DPSS激光器也被用于陶瓷、塑料与金属材料的微加工。

  355nm与266nm多倍频DPSS激光器在紫外波段可以输出数瓦的功率、kHz量级高重复频率、高脉冲能量的激光,短脉冲的光束经过聚焦后可以产生极高的功率密度,在晶圆划片中可以使材料迅速气化。在通常的激光划片过程中,采用了一种远场成像的简易技术将光束聚焦到一个小点,然后移到晶片材料上。不同的材料由于吸收光的特性不一样,因此需要的光强也不一样,但是这种远场成像的聚焦光斑在调节优化光强时不够灵活,光强过强或过弱都会影响激光划片效果。而且通常的激光划片局限于获得最小的聚焦光斑,后者决定了划片的分辨率。

  要达到理想的加工效果,优化激光光强就很重要了,因此需要一种新的激光划片方法来克服现有技术的缺陷。美国JPSA公司的技术人员开发了一种有效的光束整形与传递的光学系统,该系统可以获得很狭窄的2.5微米切口宽度,可以在保证最小聚焦光斑的同时调节优化激光强度,大大提高了半导体晶圆划片的速度,同时降低了对材料过度加热与附带损伤的程度。这种新的激光加工工艺与技术可以获得更高的生产品质、更高的成品率和产量。

 

  图1、氮化镓-蓝宝石晶圆激光划片的切口宽度为2.5微米

  JPSA对不同波长的激光进行开发,使它们特别适合于晶圆切割应用,采用266nm的DPSS激光器对蓝光LED蓝宝石晶圆的氮化镓正面进行划片,正切划片速度可达150mm/s,每小时可加工大约15片晶圆(标准2英寸晶圆,裸片尺寸350m×350m),切口却很。ㄐ∮?m)。激光工艺具有产能高、对LED性能影响小的特点,容许晶圆的形变和弯曲,其切割速度远高于传统机械切割方法。

  除了蓝宝石之外,碳化硅也可以用来作为蓝光LED薄片的外延生长基板。266nm和355nm紫外DPSS激光器(带隙能量分别为4.6eV和3.5eV)可用于碳化硅(带隙能量为2.8eV)划片。JPSA通过持续研发背切划片的激光吸收增强等新技术,研发了双面划片功能,355nm的DPSS激光器可以从LED的蓝宝石面进行背切划片,实现了划片速度高达150mm/s的高产量背切划片,无碎片并且不损坏外延层。对于第III-V主族半导体,例如砷化镓(GaAs)、磷化镓(GaP)和磷化铟(InP),典型的切口深度为40m,250微米厚的晶圆划片速度高达300mm/s。

  准分子激光器在2D图案成形与3D微加工、LED剥离中的应用

  准分子激光器工业加工系统具有波长短(351、308、248、193与157nm等紫外波段)、功率高(50~100瓦)、能量大、光斑面积大、光斑分布比较均匀等特点。因此准分子激光器适合大面积图案加工、3D微加工、MEMS微加工、紫外激光光刻、TFT平板激光退火、LED激光剥离等应用。

  2D图案成形与3D微加工准分子激光器可以产生大面积方形或矩形的光斑,特别适合大面积图案成形工艺与3D微加工。准分子激光器可以在相对较大的聚焦平面范围内高效地加工材料,例如500mJ的UV光束在能量密度为1J/cm2时光斑的面积达到7×7mm。大面积的准分子激光束可以投射到光刻掩模上,微加工特殊的形状和图案;这些被称为近场成像。通过掩膜板与加工工件的协调运动,可以微加工得到较大的复杂图案。

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