CO2激光器加工晶圆切缝控制工艺研究.pdf

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1、56传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)2013年第32卷第3期CO2激光器加工晶圆切缝控制工艺研究王凯，梁庭，雷程，李颖(中北大学电子测试技术国家重点实验室，山西太原030051)摘要：晶体硅是当前最重要的半导体材料，主要用于微电子技术。随着微电子技术的发展，对晶圆的切割技术要求越来越高，而在实际切割中，对晶圆的切割十分注重于晶圆的切割宽度，以降低晶圆损耗。研究CO激光切割机的脉宽、频率以及切割速度对晶圆切割宽度的影响，从而达到高效率、小宽度、高标准的激光切割加工。关键词：激光切割；晶圆加工；切缝宽度中图分类号：TG

2、485文献标识码：B文章编号：1000-9787(2013)03--0056--03ControltechnicalstudyonwafercuttinggapfabricatedbyCO2laserWANGKai，LIANGTing，LEICheng，LIYing(NationalKeyLaboratoryforElectronicMeasurementTechnology，NorthUniversityofChinaTaiyuan030051，China)Abstract：CrystalsiliconiSthemostimportantsemiconductormat

3、erial，whichiSmainlyusedinmicroelectronicstechnology．Withdevelopmentofmicroelectronicstechnology，thetechnologydemandingofcuttingsiliconwaferisbecomingincreasingly．Inactualoperation，cuttinggapwidthofsiliconwaferispaidmoreattention，SOastoreducewaferloss．PulsewidthofCO2lasercuttingmachine，fre

4、quencyandeffectofcuttingspeedoncuttingwidthofsilicomwaferareresearched，inordertoachievehigheficient，smallwidthandhighstandardlasercutting．Keywords：lasercutting；waferfabrication；cuttinggapwidth0引言以内，可使切缝宽度控制在5m以内，切缝宽度为光斑对于晶体硅的切割有多种方式，其中包括金刚石切割直径的2倍左右。本实验室购买激光器设备，早期相对落和激光切割。传统切割方式采用金刚石刀切割，用

5、金刚石后的光斑最小达到0．12mm，通过研究可使切缝控制在刀在硅片上划一条切痕，沿切痕掰开。这种切割方式简便，0．2mm以内，使切缝宽度更接近光斑直径，限制在1．5倍以且切痕较为平滑。然而，这种切割方式属于接触式切割，有内。应力，容易损伤硅片表面结构，并且晶体硅物理性质硬而1激光切割晶圆原理脆，在掰开过程中会常出现不按切痕断裂情况，大量浪费耗激光切割式热感应机械应力的切害4工艺。在切割过程材。即使按照切痕断裂，由于金刚石刀切割的深度只有硅中，被切割材料被带有能量子的激光加热，融化至沸腾，期片厚度的1／10左右，所以，掰开后会出现隐形裂痕。隐间的时间极短，其中，有一部分气化

6、。被加热的硅会膨胀对形裂痕不容易发现，在后期制作过程中，会严重影响产品质四周有一个放射性的压力，发生切向拉伸应力。激光聚焦量，甚至致使产品不能应用，从而造成更大的损失。处随之被冷却，冷却后的硅开始收缩，这样产生额外的拉激光切割技术为非接触式切割，无应力，不存在刀具磨力。在2种应力的作用下，晶圆开始断裂。至此，完成了材损使晶圆表面结构的损伤。激光切割晶圆可以切割任意图料的切割过程，被切割的晶圆具有质量优异的切割边缘。形，突破了金刚石刀只能直线切割的局限，并且，激光切割2各参数对于切缝的影响光斑可调，切缝小，且经加工的晶圆切缝光滑，不存在隐形评价切割晶圆质量的主要参数包括：切

7、割深度、切缝宽裂痕，大大提高了晶圆切割的效率，为后期制作提供有力的度以及切割边缘的平滑度，本文更注重于切缝的大小，其质量保证。专业的激光划片机光斑最小直径达到0．01mm中，切缝越窄越好，焊缝小表示热影响区越小，整块晶圆的收稿日期：2012-08—19第3期王凯，等：CO激光器加工晶圆切缝控制工艺研究57利用率高。能够直接影响以上切割质量的参数包括：功率、2．2脉宽对切缝宽度的影响脉宽、切割速度以及频率。由于晶圆吸收光的效率很高，并基于激光切割原理，单脉冲激光在瞬间释放大量能量且，晶圆一般很薄，所以，切割晶圆是在小功率下进行的