總結

矽材料廣泛應用於(yu) 很多工業(ye) 領域中，特別是太陽能電池和半導體(ti) 產(chan) 業(ye) ，在珠寶首飾和娛樂(le) 產(chan) 品中的應用也在不斷增加。大部分應用使用的源材料是以晶片矽的形式存在。通常晶片的厚度為(wei) 0.2-1.5mm (0.008”–0.06”) ，直徑為(wei) 100-300mm (4”-12”) 。本文專(zhuan) 門集中說明了切割模式晶圓，單晶和多晶矽(200µm)的方法。通過考察脈衝(chong) 和連續激光器，發現光纖激光器相對其他現存的矽切割技術具有很強的競爭(zheng) 力。

引言

傳(chuan) 統矽晶片的切割方法主要是金剛石鋸，偶爾也使用劃線折斷工藝，這種方法隻能切割直線，並且邊緣具有較嚴(yan) 重的裂痕，或者使用倍頻的鐵合金激光器，這種方法和微噴工藝，一樣都操作昂貴，速度緩慢。最近SPI開發了一種光纖激光器切割工藝，該工藝能在較快的切割速度下，仍然具有極好的切割質量。

圖1 太陽能電池板

結果

使用200W連續光纖激光器對200μm（0.008”）厚度的多晶矽進行切割時，切割速度可達10m/min，並且可得到高度平滑的切割邊緣，沒有任何裂縫的痕跡。可以做到和側(ce) 麵平行、無任何邊緣碎裂痕跡的40微米的切口寬度。甚至在1.2mm厚度（0.005”）,切割速度也可超過1m/min。這個(ge) 比現存的所有其他矽切割技術都要快。

下表展現了光纖激光器切割矽的能力。

表1

矽帶切割

該切割方法可提供出色的切割邊緣質量，下圖為(wei) 50W 連續SPI光纖激光器切割一小塊矽。

圖1 50W 連續SPI光纖激光器以2.5m/min的速度切割250μm厚的矽帶。

化晶圓切割

該激光器在切割化晶圓時，都具備超常的邊緣質量，無任何裂痕或碎痕的跡象。

這種新型切割工藝，在切割任何形狀時都能擁有像切割直線那樣的切割質量（這個(ge) 目前是金剛石鋸切割法的缺陷）。

圖2  200W 連續SPI光纖激光器以3.5m/min的速度切割0.8mm（0.03”）化晶圓

200µm 矽片切割

SPI脈衝(chong) 激光器也可以用於(yu) 切割或對矽進行劃線。當激光運行功率為(wei) 20W,重複率為(wei) 65 kHz，脈衝(chong) 長度 75ns時，可達到200mm/min的切割速度。這個(ge) 過程的特征是會(hui) 在切割邊緣由再次固化反應形成的小節。

使用脈衝(chong) 激光器，可以很容易地在矽材料上切割盲槽或凹槽。目前SPI正在和一些係統集成商合作，從(cong) 而將這些切割工藝商業(ye) 化。

圖3:樣品切割：20W，100μm厚矽片，來回切割，等效切割速度250mm/min，25kHz重複率，200ns脈衝(chong) 寬度。

結論

SPI激光器在美國和英國都有應用實驗室。這些機構為(wei) SPI技術的潛在使用客戶提供樣品和使用說明書(shu) 的驗證，且該服務不收取任何費用。如客戶有需要，我們(men) 會(hui) 將樣品寄給他們(men) ，這樣客戶就可以充分利用SPI的“在購買(mai) 之前使用”的優(you) 勢，盡可能獲得一台最適合自己的激光器，並擁有30天的試用期。