【特色服务】半导体晶圆（硅/蓝宝石/玻璃）激光隐形切割工艺

激光隐切技术是在加工过程中将脉冲光通过光学透镜的汇聚，使其聚焦在芯片内部材料中，结合不同的功率、脉冲条件使得材料在内部进行烧蚀，破坏化学键，形成一层具有低的机械力学性能的变质层，在蓝膜的扩片作用下，使得芯片分离的一种新型加工方式，这种方式主要优点是损伤发生在芯片内部，不会影响表面的结构破坏，非常适合高端、复杂结构的划片本公司工艺调试窗口广阔， 非常适合不同厚度、不同材质半导体晶圆的切割方案，对器件无产热影响，同时切割过程中无崩边、无硅粉和碎片的风险，适合各种异形结构的切割，能够高效率的完成常规及超薄晶圆的切割任务，是晶圆加工的一种新的切割工艺。

图1 激光隐形切割在玻璃中的应用切割示意图

激光隐形切割作为激光切割晶圆的一种方案，很好的避免了砂轮划片存在的问题。如图1所示，激光隐形切割是通过将脉冲激光的单个脉冲通过光学整形，让其透过材料表面在材料内部聚焦，在焦点区域能量密度较高，形成多光子吸收非线性吸收效应，使得材料改性形成裂纹。每一个激光脉冲等距作用，形成等距的损伤即可在材料内部形成一个改质层。在改质层位置材料的分子键被破坏，材料的连接变的脆弱而易于分开。切割完成后通过拉伸承载膜的方式，将产品充分分开，并使得芯片与芯片之间产生间隙。这样的加工方式避免了机械的直接接触和纯水的冲洗造成的破坏。目前激光隐形切割技术可应用于蓝宝石/玻璃/硅以及多种化合物半导体晶圆。

图2 硅材料透射光谱的特性

硅材料透射光谱的特性，见图2，硅材料对红外透过率很高，所以硅的隐形切割设备，通过选用短脉冲红外激光器，将激光脉冲聚焦到硅衬底内部，实现隐形切割。激光隐形切割是非接触式切割，解决了砂轮切割引入外力冲击对产品破坏的问题。不过一般设备的激光隐形切割形成的改质层区域会使材料变得酥脆，还是会形成少量细小硅碎屑掉落，虽然碎屑数量远少于砂轮切割， MEMS晶圆因为无法通过清洗的方法去除细小硅碎屑，故这些碎屑将对芯片造成破坏，影响良率。选用红外激光器和激光加工系统，实现硅晶圆的隐形切割，该设备能够很好的控制隐形切割后碎屑的产生，从而满足高品质MEMS晶圆切割的要求，保证切割良率。实物切割效果图见图3。

图3 MEMS产品切割效果图

应用

MEMS：高端复杂机械结构的MEMS芯片，比如红外热电堆探测器、硅麦克风产品等；

RFID：随着需求量大增，切割道可以不断缩小，以提高单片晶圆产能，提高性价比；

加速度计：利用硅、石英等加工的微型加速度计产品；

Micro/mini-LED：具有复合衬底、多层结构及微小切割道要求的新型光电器件产品。

技术指标

加工范围：8寸及以下；

切割线宽：<3um;

崩边范围：<5um;

晶圆厚度：50～600um；

功率范围：>5W；

切割材质：硅、石英、蓝宝石等；