總結(jié)
硅材料廣泛應(yīng)用于很多工業(yè)領(lǐng)域中,特別是太陽能電池和半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè),在珠寶首飾和娛樂產(chǎn)品中的應(yīng)用也在不斷增加。大部分應(yīng)用使用的源材料是以晶片硅的形式存在。通常晶片的厚度為0.2-1.5mm (0.008”–0.06”) ,直徑為100-300mm (4”-12”) 。本文專門集中說明了切割模式晶圓,單晶和多晶硅(200µm)的方法。通過考察脈沖和連續(xù)激光器,發(fā)現(xiàn)光纖激光器相對其他現(xiàn)存的硅切割技術(shù)具有很強的競爭力。
引言
傳統(tǒng)硅晶片的切割方法主要是金剛石鋸,偶爾也使用劃線折斷工藝,這種方法只能切割直線,并且邊緣具有較嚴(yán)重的裂痕,或者使用倍頻的鐵合金激光器,這種方法和微噴工藝,一樣都操作昂貴,速度緩慢。最近SPI開發(fā)了一種光纖激光器切割工藝,該工藝能在較快的切割速度下,仍然具有極好的切割質(zhì)量。
圖1 太陽能電池板
結(jié)果
使用200W連續(xù)光纖激光器對200μm(0.008”)厚度的多晶硅進行切割時,切割速度可達10m/min,并且可得到高度平滑的切割邊緣,沒有任何裂縫的痕跡??梢宰龅胶蛡?cè)面平行、無任何邊緣碎裂痕跡的40微米的切口寬度。甚至在1.2mm厚度(0.005”),切割速度也可超過1m/min。這個比現(xiàn)存的所有其他硅切割技術(shù)都要快。
下表展現(xiàn)了光纖激光器切割硅的能力。
厚度mm |
材料 |
功率 W |
速度 m/min |
0.25 |
單晶硅基底 |
200 |
>6 |
0.65 |
單晶硅基底 |
200 |
>3 |
0.85 |
單晶硅基底 |
200 |
3 |
1.2 |
單晶硅基底 |
200 |
1 |
1.4 |
單晶硅基底 |
200 |
0.7 |
0.25 |
多晶硅帶 |
50 |
2.5 |
0.84 |
化晶圓#p#分頁標(biāo)題#e# |
100 |
5 |
表1
硅帶切割
該切割方法可提供出色的切割邊緣質(zhì)量,下圖為50W 連續(xù)SPI光纖激光器切割一小塊硅。
圖1 50W 連續(xù)SPI光纖激光器以2.5m/min的速度切割250μm厚的硅帶。
化晶圓切割
該激光器在切割化晶圓時,都具備超常的邊緣質(zhì)量,無任何裂痕或碎痕的跡象。
這種新型切割工藝,在切割任何形狀時都能擁有像切割直線那樣的切割質(zhì)量(這個目前是金剛石鋸切割法的缺陷)。
圖2 200W 連續(xù)SPI光纖激光器以3.5m/min的速度切割0.8mm(0.03”)化晶圓
200µm 硅片切割
SPI脈沖激光器也可以用于切割或?qū)柽M行劃線。當(dāng)激光運行功率為20W,重復(fù)率為65 kHz,脈沖長度 75ns時,可達到200mm/min的切割速度。這個過程的特征是會在切割邊緣由再次固化反應(yīng)形成的小節(jié)。
使用脈沖激光器,可以很容易地在硅材料上切割盲槽或凹槽。目前SPI正在和一些系統(tǒng)集成商合作,從而將這些切割工藝商業(yè)化。
圖3:樣品切割:20W,100μm厚硅片,來回切割,等效切割速度250mm/min,25kHz重復(fù)率,200ns脈沖寬度。
結(jié)論
SPI激光器在美國和英國都有應(yīng)用實驗室。這些機構(gòu)為SPI技術(shù)的潛在使用客戶提供樣品和使用說明書的驗證,且該服務(wù)不收取任何費用。如客戶有需要,我們會將樣品寄給他們,這樣客戶就可以充分利用SPI的“在購買之前使用”的優(yōu)勢,盡可能獲得一臺最適合自己的激光器,并擁有30天的試用期。
轉(zhuǎn)載請注明出處。