（一）紫外DPSS激光器在LED晶圓劃片中的應用

紫外二極管泵浦固體(ti) （DPSS）激光器係統具有可靠性高、加工重複性好等特點，廣泛應用於(yu) 微加工、表麵處理與(yu) 材料加工等領域。這種UV DPSS激光加工(laser oem)方法優(you) 於(yu) 其它的激光加工(laser oem)方法或機械、化學加工方法，在半導體(ti) 與(yu) 其它工業(ye) 應用中具有很大的發展潛力。

在劃片、切割、結構構造、過孔鑽孔等微加工領域廣泛使用DPSS激光器來對以下材料進行加工：矽片、藍寶石、CVD化學氣相沉積鑽石、III-V族半導體(ti) （砷化稼、磷化銦、磷化鉀）與(yu) III族氮化物（氮化稼、氮化鋁）等。DPSS激光器也被用於(yu) 陶瓷、塑料與(yu) 金屬材料的微加工。

圖1. 4英寸藍寶石晶圓劃片

355nm與(yu) 266nm多倍頻DPSS激光器在紫外波段可以輸出數瓦的功率、kHz量級高重複頻率、高脈衝(chong) 能量的激光，短脈衝(chong) 的光束經過聚焦後可以產(chan) 生極高的功率密度，在晶圓劃片中可以使材料迅速氣化。在通常的激光劃片過程中，采用了一種遠場成像的簡易技術將光束聚焦到一個(ge) 小點，然後移到晶片材料上。不同的材料由於(yu) 吸收光的特性不一樣，因此需要的光強也不一樣，但是這種遠場成像的聚焦光斑在調節優(you) 化光強時不夠靈活，光強過強或過弱都會(hui) 影響激光劃片效果。而且通常的激光劃片局限於(yu) 獲得最小的聚焦光斑，後者決(jue) 定了劃片的分辨率。

要達到理想的加工效果，優(you) 化激光光強就很重要了，因此需要一種新的激光劃片方法來克服現有技術的缺陷。美國JPSA公司的技術人員開發了一種有效的光束整形與(yu) 傳(chuan) 遞的光學係統，該係統可以獲得很狹窄的2.5微米切口寬度，可以在保證最小聚焦光斑的同時調節優(you) 化激光強度，大大提高了半導體(ti) 晶圓劃片的速度，同時降低了對材料過度加熱與(yu) 附帶損傷(shang) 的程度。這種新的激光加工(laser oem)工藝與(yu) 技術可以獲得更高的生產(chan) 品質，更高的成品率和產(chan) 量。

圖2. 氮化镓-藍寶石晶圓激光劃片的切口寬度2.5微米。

JPSA對不同波長的激光進行開發，使它們(men) 特別適合於(yu) 晶圓切割應用，采用266nm的DPSS激光器對藍光LED藍寶石晶圓的氮化镓正麵進行劃片，正切劃片速度可達150 mm/s，每小時可加工大約15片晶圓（標準2英寸晶圓，裸片尺寸350μm × 350μm），切口卻很小（＜3μm）。激光工藝具有產(chan) 能高、對LED性能影響小的特點，容許晶圓的形變和彎曲，其切割速度遠高於(yu) 傳(chuan) 統機械切割方法。除了藍寶石之外，碳化矽也可以用來作為(wei) 藍光LED薄片的外延生長基板。266nm和355nm紫外DPSS激光器（帶隙能量分別為(wei) 4.6 eV和3.5 eV）可用於(yu) 碳化矽（帶隙能量為(wei) 2.8 eV）劃片。JPSA通過持續研發背切劃片的激光吸收增強等新技術，研發了雙麵劃片功能，355nm的DPSS激光器可以從(cong) LED的藍寶石麵進行背切劃片，實現了劃片速度高達150mm/s的高產(chan) 量背切劃片，無碎片並且不損壞外延層。#p#分頁標題#e# 對於(yu) 第III-V主族半導體(ti) ，例如砷化镓（GaAs）、磷化镓（GaP）和磷化銦（InP），典型的切口深度為(wei) 40μm，250微米厚的晶圓劃片速度高達300mm/s。

（二）準分子激光器在2D圖案成形與(yu) 3D微加工、LED剝離中的應用

準分子激光器工業(ye) 加工係統具有波長短（351, 308, 248, 193 與(yu) 157nm等紫外波段）、功率高（50～100瓦）、能量大、光斑麵積大、光斑分布比較均勻等特點。因此準分子激光器適合大麵積圖案加工、3D微加工、MEMS微加工、紫外激光光刻、TFT平板激光退火、LED激光剝離等應用。

2D圖案成形與(yu) 3D微加工

準分子激光器可以產(chan) 生大麵積方形或矩形的光斑，特別適合大麵積圖案成形工藝與(yu) 3D微加工。準分子激光器可以在相對較大的聚焦平麵範圍內(nei) 高效地加工材料，例如500mJ的UV光束在能量密度為(wei) 1 J/cm²時光斑的麵積達到7×7mm。大麵積的準分子激光束可以投射到光刻掩模上，微加工特殊的形狀和圖案；這些被稱為(wei) 近場成像。通過掩膜板與(yu) 加工工件的協調運動，可以微加工得到較大的複雜圖案，比如下圖所示的3D微加工圖案。