硅晶圆的切割工艺研究

发布时间：2020-10-30 06:25

　　 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。
【学位单位】：苏州大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TN249;TN305
【部分图文】：

章 绪论 硅晶圆的切割工艺，激光加工具有环保，效率高，崩边小等优势，激光切割主流技术分为消融切割形切割。T.Ueda,K.Yamada[4]等人用 Nd:YAG 激光进行了硅片热裂切割加工试验。通过传感器对裂纹的扩展进行监测，见图 1-1、1-2，并通过有限元分析了断裂机理验结果表明，较高的激光能量会导致表面破损，增大了加工表面粗糙度。

章 绪论 硅晶圆的切割工艺，激光加工具有环保，效率高，崩边小等优势，激光切割主流技术分为消融切割形切割。T.Ueda,K.Yamada[4]等人用 Nd:YAG 激光进行了硅片热裂切割加工试验。通过传感器对裂纹的扩展进行监测，见图 1-1、1-2，并通过有限元分析了断裂机理验结果表明，较高的激光能量会导致表面破损，增大了加工表面粗糙度。

图 1-3 氯元素对沟槽形貌的影响 图 1-4 氯元素对沟槽深度的影响楼祺洪，章琳，叶震寰[6]等人根据硅材料对不同波长激光的吸收系数的不同，应用波长为 193nm 的 ArF 准分子激光对硅片进行了熔融切割实验。将切割结果与用YAG 激光切割的结果进行了比对，如图 1-5 所示 YAG 切割效果较好。（a）YAG 激光熔融切割硅片效果图 （b）ArF 激光熔融切割硅片效果图图 1-5 不同波长激光熔融切割硅片效果图对于硅晶圆切割的方法有很多，不同的硅晶圆特性不同，对于激光设备要求也不
【参考文献】

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本文编号：2862123