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（一）紫外DPSS激光器在LED晶圓劃片中的應(yīng)用

紫外二極管泵浦固體（DPSS）激光器系統(tǒng)具有可靠性高、加工重復(fù)性好等特點，廣泛應(yīng)用于微加工、表面處理與材料加工等領(lǐng)域。這種UV DPSS激光加工(laser oem)方法優(yōu)于其它的激光加工(laser oem)方法或機(jī)械、化學(xué)加工方法，在半導(dǎo)體與其它工業(yè)應(yīng)用中具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?span lang="EN-US">

在劃片、切割、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、過孔鉆孔等微加工領(lǐng)域廣泛使用DPSS激光器來對以下材料進(jìn)行加工：硅片、藍(lán)寶石、CVD化學(xué)氣相沉積鉆石、III-V族半導(dǎo)體（砷化稼、磷化銦、磷化鉀）與III族氮化物（氮化稼、氮化鋁）等。DPSS激光器也被用于陶瓷、塑料與金屬材料的微加工。

圖1. 4英寸藍(lán)寶石晶圓劃片

355nm與266nm多倍頻DPSS激光器在紫外波段可以輸出數(shù)瓦的功率、kHz量級高重復(fù)頻率、高脈沖能量的激光，短脈沖的光束經(jīng)過聚焦后可以產(chǎn)生極高的功率密度，在晶圓劃片中可以使材料迅速氣化。在通常的激光劃片過程中，采用了一種遠(yuǎn)場成像的簡易技術(shù)將光束聚焦到一個小點，然后移到晶片材料上。不同的材料由于吸收光的特性不一樣，因此需要的光強(qiáng)也不一樣，但是這種遠(yuǎn)場成像的聚焦光斑在調(diào)節(jié)優(yōu)化光強(qiáng)時不夠靈活，光強(qiáng)過強(qiáng)或過弱都會影響激光劃片效果。而且通常的激光劃片局限于獲得最小的聚焦光斑，后者決定了劃片的分辨率。

要達(dá)到理想的加工效果，優(yōu)化激光光強(qiáng)就很重要了，因此需要一種新的激光劃片方法來克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。美國JPSA公司的技術(shù)人員開發(fā)了一種有效的光束整形與傳遞的光學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以獲得很狹窄的2.5微米切口寬度，可以在保證最小聚焦光斑的同時調(diào)節(jié)優(yōu)化激光強(qiáng)度，大大提高了半導(dǎo)體晶圓劃片的速度，同時降低了對材料過度加熱與附帶損傷的程度。這種新的激光加工(laser oem)工藝與技術(shù)可以獲得更高的生產(chǎn)品質(zhì)，更高的成品率和產(chǎn)量。

圖2. 氮化鎵-藍(lán)寶石晶圓激光劃片的切口寬度2.5微米。

JPSA對不同波長的激光進(jìn)行開發(fā)，使它們特別適合于晶圓切割應(yīng)用，采用266nm的DPSS激光器對藍(lán)光LED藍(lán)寶石晶圓的氮化鎵正面進(jìn)行劃片，正切劃片速度可達(dá)150 mm/s，每小時可加工大約15片晶圓（標(biāo)準(zhǔn)2英寸晶圓，裸片尺寸350μm × 350μm），切口卻很?。ǎ?/span>3μm）。激光工藝具有產(chǎn)能高、對LED性能影響小的特點，容許晶圓的形變和彎曲，其切割速度遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)機(jī)械切割方法。除了藍(lán)寶石之外，碳化硅也可以用來作為藍(lán)光LED薄片的外延生長基板。266nm和355nm紫外DPSS激光器（帶隙能量分別為4.6 eV和3.5 eV）可用于碳化硅（帶隙能量為2.8 eV）劃片。JPSA通過持續(xù)研發(fā)背切劃片的激光吸收增強(qiáng)等新技術(shù)，研發(fā)了雙面劃片功能，355nm的DPSS激光器可以從LED的藍(lán)寶石面進(jìn)行背切劃片，實現(xiàn)了劃片速度高達(dá)150mm/s的高產(chǎn)量背切劃片，無碎片并且不損壞外延層。#p#分頁標(biāo)題#e# 對于第III-V主族半導(dǎo)體，例如砷化鎵（GaAs）、磷化鎵（GaP）和磷化銦（InP），典型的切口深度為40μm，250微米厚的晶圓劃片速度高達(dá)300mm/s。

（二）準(zhǔn)分子激光器在2D圖案成形與3D微加工、LED剝離中的應(yīng)用

準(zhǔn)分子激光器工業(yè)加工系統(tǒng)具有波長短（351, 308, 248, 193 與157nm等紫外波段）、功率高（50～100瓦）、能量大、光斑面積大、光斑分布比較均勻等特點。因此準(zhǔn)分子激光器適合大面積圖案加工、3D微加工、MEMS微加工、紫外激光光刻、TFT平板激光退火、LED激光剝離等應(yīng)用。

2D圖案成形與3D微加工

準(zhǔn)分子激光器可以產(chǎn)生大面積方形或矩形的光斑，特別適合大面積圖案成形工藝與3D微加工。準(zhǔn)分子激光器可以在相對較大的聚焦平面范圍內(nèi)高效地加工材料，例如500mJ的UV光束在能量密度為1 J/cm²時光斑的面積達(dá)到7×7mm。大面積的準(zhǔn)分子激光束可以投射到光刻掩模上，微加工特殊的形狀和圖案；這些被稱為近場成像。通過掩膜板與加工工件的協(xié)調(diào)運(yùn)動，可以微加工得到較大的復(fù)雜圖案，比如下圖所示的3D微加工圖案。