紫外激光在硅晶圆中工艺应用

1、紫外激光在晶圆加工中的优势

近年来，随着硅片晶圆的发展，国家对半导体行业越来越重视，已经将集成电路作为重点发展的战略产业之一。在硅晶圆制造过程中，激光加工是非常重要的一项工艺，尤其是紫外激光加工技术。

紫外激光加工称为“光蚀”效应，高能量的光子通过“冷处理”直接破坏材料的化学键，所加工出来的部件具有光滑的边缘和最低限度的炭化。加之紫外激光能被大多数材料有效地吸收和具有良好的聚焦性能，因此可在很小的空间区域进行精细微加工，从而有着非常广阔的应用前景。

在硅晶圆制程的改进以及碳粉材料参杂的应用下，晶圆的硬度越来越高，对加工的要求也越来越高。紫外激光加工技术，不仅具有短波长、短脉冲、光束质量优异、高精度、高峰值功率等优势，还能帮助降低成本，提升产能，提高晶圆面积利用率等，因而解决了很多硅晶圆制造上的难题。

比如针对晶圆进行精密划片-尤其是易碎的化合物半导体晶圆如薄硅晶圆，紫外激光能够对硅晶圆进行快速工艺处理。无论是薄的还是厚的晶圆片，能够保持切口边缘平直、精准、光滑，无边缘碎片，尤其针对价格昂贵的砷化镓（GaAs）晶圆更是如此。

2、紫外激光加工技术在硅晶圆中的应用

1）晶圆划片

短波长（157-248 nm）准分子和紫外DPSS激光的应用已经提高了裸片的成品率，并且证明了激光工艺比传统金刚石划片工艺更具优越性。紫外激光工艺的切口（在划片时材料损失的部分）比其他技术的更窄。再加上前端工艺的应用，紫外激光工艺增加了单位晶圆上所分裂出的合格裸片的数量。

紫外激光切割硅晶圆过程，通常是将整个大块的硅晶圆制作成分成6/8/12/18寸等多规格晶圆，再将晶圆中的晶片切割成一个个小片，再封装到半导体元器件中。这个工艺制程就需要用到紫外激光切割机，主要是利用物镜作为光斑聚焦镜，通过高密度高能量光束来对晶圆进行划片。

华工激光自主研发的紫外激光晶圆划片机，具有国际先进水平。采用高质量紫外光作为切割源，切割后的芯片质量和切割效率，远超过刀片切割设备，具有自动对位自动调整装置，提高了自动化程度，操作更加便捷。紫外激光冷光源，热影响区小，切线质量优越。无接触式加工避免加工产生的应力，可以有效提高晶粒的切割质量和效率，加工后的芯片具有优良的电学特性。配有手动切割和CCD图像处理系统，能实现手动切割或自动切割。

2）晶圆打标

随着工艺制程技术水平的提升，对晶圆品质的要求越来越高，因此对品质控制更加严格，为了方便追溯晶圆品质管理，在晶圆表面的空白区域或晶片表面标记处文字或二维码。在晶圆表面或晶片表面标记出的二维码和文字与我们常见的激光打标二维码没有本质的区别，不过加工的品质以及工艺的要求更加严格、也更加精细。通常对二维码的大小要求在1*1mm以下，字符大小要求在0.8mm以下，也就表明对激光打标设备提出来更高的要求。

为了满足在硅晶圆上的精细激光打标要求，激光设备选用国际领先的工业化级风冷固态激光器作为光源，高速高精度的数字振镜，辅以高精度的两维直线电机工作台及直驱旋转平台，专用CCD定位，能有效的满足加工工艺需求，并保证二维码的评级达到A级，满足设备读取，实现产品品质控制的目的。