新型激光技术分割脆性材料

寂静回声

成本、质量、产量是半导体和光伏制造业赢得成功的关键因素。其中，一个重要的加工方式是切割，因为需要采用不同的切割工艺将晶圆（wafer）分离成裸片（die）或将太阳能电池切割成为半电池。然而，传统的机械式或基于激光工艺的切割技术或多或少存在诸如因去除材料而导致的颗粒形成或在切割边缘造成材料损伤等弊端。

在这种情况下，热激光束分离技术（TLS-Dicing）成为分离硅（Si）、碳化硅（SiC）、锗（Ge）和砷化镓（GaAs）等半导体材料的一种快速、清洁、高成本效益的替代解决方案。根据应用的不同，先从初步的划片工艺开始，然后，按照经过仔细计算过的能量对材料进行激光加热。材料受热膨胀，受热区内压力上升，同时受热区周边的拉伸应力也随之增加。激光加热后紧接着的是喷射极少量的去离子水进行冷却（低于10ml/min）。这将在第一区域附近形成第二个冷却区，从而引起切向拉伸应力模式。在两种应力模式的叠加区域产生的拉伸应力将导致材料发生开裂，并引导裂纹尖端贯穿材料。

与传统切割技术相比，热激光束分离技术彰显出诸多优势，例如分离速度快、侧壁非常光滑、无碎裂和微裂纹、优异的抗弯强度、以及无刀具磨损和物料消耗所实现的低拥有成本。该工艺使用了两种激光源：用于初步划片的高斯光束短脉冲划片激光器（532nm 或近红外波长激光）和另一款切割激光器。切割激光器可实现200W 连续波激光以及近红外波长。
热激光束分离技术是一种无切口的切割工艺，工艺本身几乎不产生颗粒。与传统切割技术相比，TLS-Dicing 是能够一次性完成晶圆整个厚度切分的高效工艺。