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200瓦激光清洗

半导体激光隐形晶圆切割机原理详解

发布时间:2022-09-19 16:21:11 来源:球王会电竞平台 作者:球王会电竞app下载

  硅晶圆切割微电子机械系统(MEMS)是微电子机械系统,通常由微机械结构、微传感器、微执行器和控制电路组成,MEMS是通过半导体工艺在各种能源形态之间转换的芯片。根据能量转换的形式,一般分为传感器和执行器两类,传感器检测外部信号,转换成所需信号(通常是电信号)进行处理。惯性传感器、硅麦克风等都适用。执行器试图将控制信号(通常是电信号)转换为光学系统、RF MEMS等其他形式的能量(通常是机械能)输出。

  MEMS制造主要使用Si材料,与IC不同,IC是电信号的传输、转换和处理,MEMS是电信号和其他形式的能量之间的转换(机械能的典型),因此MEMS制造经常需要利用半导体工艺在Si上制造悬臂、薄膜、孔洞、密封孔、引脚端。基于这些特点,MEMS晶圆的划片方法与一般IC的补丁不同。典型的IC砂轮是通过四轮刀片的高速旋转完成材料去除,从而实现芯片切割。由于刀片的高速旋转,经常需要使用纯净水进行冷却和清洗,因此刀片的高速旋转所产生的压力和扭转、纯净水现象所产生的冲击力、切割的Si碎屑所造成的污染很容易对MEMS芯片的机械微结构造成不可逆转的损伤。因此,典型IC的砂轮划片不适用MEMS晶圆的划片。

  激光隐形切割是激光切割晶片的一种方案,很好地避免了砂轮雕刻的问题。如图1所示,激光隐身切割将脉冲激光的单脉冲通过光学成型,通过材料表面聚焦于材料内部,聚焦区域能量密度高,形成多光子吸收非线性吸收效应,导致材料变形出现裂纹。各激光脉冲等距作用可以形成等距损伤,在材料内部形成变质层。在变质层中,材料的分子结合被破坏,材料的连接减弱,容易分离。切割完成后,通过拉伸轴承膜完全分离产品,并在芯片和芯片之间形成间隙。这种加工方式避免了机器的直接接触和纯净水现象造成的破坏。目前,激光隐身切割技术可应用于蓝宝石/玻璃/硅及多种化合物半导体晶圆。

  硅材料具有较高的红外透光率,因此硅的隐形切割设备使用短脉冲红外激光将激光脉冲集中在硅衬底内部,实现了隐形切割。激光隐身切口是非接触切口,四轮切口引入外部冲击,解决了对产品损伤的问题。但是,一般装备的激光隐形切割形成的变质层区域可以使材料变脆,也可以形成细小的硅屑,使其脱落。虽然碎屑的数量比四轮切割少得多,但如上所述,MEMS晶圆无法通过清洗去除细小的硅碎屑,因此这些碎屑会对芯片造成损伤,影响收率。德隆激光生产的硅片激光切割设备利用图3中直接制作的红外激光和自行研制的激光加工系统,实现了硅片的隐形切割,可以很好地控制隐形切割后碎片的生成。满足高质量MEMS晶片切割的要求,保证切割良品率。德隆激光硅片激光切割设备上市以来,在多家MEMS制造厂大量切割MEMS产品(如硅麦克风/电反应堆/陀螺仪)得到了国内大量生产客户的认可和好评。

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