硅晶圆的切割工艺研究
中文摘要
在半导体行业，硅衬底的半导体材料占据绝对主导的地位，被广泛应用于MEMS 器件，内存，CPU，功率器件等产品上。硅晶圆的晶粒尺寸越来越小，厚度越来越薄，传统刀轮加工设备崩边太大弊端显现，而激光切割技术可以很好解决此弊端，在半导体切割领域获得了广泛应用。
本论文开展隐形和消融切割两种激光切割工艺试验研究，探讨不同类型的硅晶圆的最佳切割工艺方法。主要研究工作如下：
（1）开展激光隐形切割工艺研究。研究激光功率、频率、切割速度、重叠率、焦点位置、切割次数对于硅晶圆切割质量的影响。对于0.2mm以下的硅片，采用1瓦的焦点处功率切割1次即可完成裂片。随着厚度的递增，次数需要逐步增加，切割完成后硅片背部和正面出现1-2微米左右的裂纹，然后配合扩片将每颗晶粒分开。
（2）开展激光消融切割工艺研究。研究影响激光消融切割的相关参数，激光功率、焦点位置、速度、光斑重叠率、焦点位置、等对于硅消融切割的影响。消融切割采用355nm的紫外纳秒激光，配合聚焦镜完成各种厚度硅片的加工，消融切割的功率没有非常严格的界限，2瓦的聚焦点功率比较适合切割，兼顾了崩边和效率，随着功率的增加，微裂纹及崩边会逐步加大，而功率逐步减小，崩边也会减小，但是效率降低，当功率小于1瓦以下，由于材料的侧壁吸收，切割将变得非常困难。
工艺研究结果表明激光隐形切割和激光消融切割各有优劣，隐形切割适合纯硅的加工或者切割道为纯硅的加工，而消融切割对于切割道的材质无要求。
关键词：激光切割隐形切割激光消融切割硅晶圆切割
作者：韩伟
指导老师：李朝明