半導(dǎo)體是指具有半導(dǎo)體特性的材料，它們?cè)谝欢�條件下能夠傳導(dǎo)電流，但在其他條件下卻能阻止電流的通過(guò)。半導(dǎo)體的導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間。常見(jiàn)的半導(dǎo)體材料包括硅、鍺、砷化鎵等。這些材料具有特殊的電子結(jié)構(gòu)和化學(xué)性質(zhì)，使得它們?cè)谔囟�條件下能夠?qū)崿F(xiàn)電流的傳導(dǎo)和阻斷。

激光技術(shù)的優(yōu)勢(shì)

激光技術(shù)在半導(dǎo)體領(lǐng)域的應(yīng)用頗為廣泛，在材料加工領(lǐng)域應(yīng)用的工業(yè)激光器主要為超快固體激光器、深紫外激光器。由于激光的脈寬窄、聚焦光斑小，能量密度大，因此激光在材料上可以進(jìn)行高效、高質(zhì)、高水平的加工，且加工過(guò)程中對(duì)材料周邊區(qū)域的損傷程度低。

激光加工技術(shù)具有以下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：①加工步驟簡(jiǎn)單，工作效率高；②材料適用范圍廣，環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)；③加工精度及效率高，熱影響區(qū)小，加工質(zhì)量高。常規(guī)應(yīng)用的場(chǎng)景有晶圓隱切、TGV技術(shù)、LED芯片剝離等。

激光技術(shù)在半導(dǎo)體領(lǐng)域的典型應(yīng)用

晶圓隱切

激光隱形切割通過(guò)將脈沖激光的單個(gè)脈沖通過(guò)光學(xué)整形，讓其透過(guò)材料表面在材料內(nèi)部聚焦，在焦點(diǎn)區(qū)域能量密度較高，形成多光子吸收非線性吸收效應(yīng)，使得材料改性形成裂紋。

晶圓切割后橫截面

每一個(gè)激光脈沖等距作用，形成等距的損傷即可在材料內(nèi)部形成一個(gè)改質(zhì)層。在改質(zhì)層位置材料的分子鍵被破壞，材料的連接變的脆弱而易于分開(kāi)。切割完成后通過(guò)拉伸承載膜的方式，將產(chǎn)品充分分開(kāi)，并使得芯片與芯片之間產(chǎn)生間隙。作為一種干式工藝，激光隱切具有高速、高質(zhì)量(無(wú)碎屑或極少碎屑)和低切口損失等優(yōu)勢(shì)。

皮秒雙頭激光器

英谷激光皮秒雙頭激光器（GXFP 1030-DV2），接口簡(jiǎn)潔，采用全光纖設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，性能可靠。脈寬窄，峰值功率高，采用雙激光頭同時(shí)工作，可實(shí)現(xiàn)雙倍加工效率。在晶圓隱切領(lǐng)域，有如下優(yōu)勢(shì)：速度快、質(zhì)量高（無(wú)碎屑?xì)堅(jiān)�）、低切口缺失�?/span>

TGV通孔加工

激光誘導(dǎo)變性制造TGV通孔，主要機(jī)理是通過(guò)脈沖激光誘導(dǎo)玻璃產(chǎn)生連續(xù)的變性區(qū)，相比未變性區(qū)域的玻璃，變性玻璃在氫氟酸中刻蝕速率較快，基于這一現(xiàn)象可以在玻璃上制作通孔。

激光改性后玻璃表面形貌

在半導(dǎo)體封裝領(lǐng)域，TGV被半導(dǎo)體行業(yè)普遍認(rèn)為是下一代三維集成的關(guān)鍵技術(shù)，主要是其應(yīng)用范圍廣，TGV可應(yīng)用于光通訊、射頻前端、光學(xué)系統(tǒng)、MEMS先進(jìn)封裝、消費(fèi)類電子、醫(yī)療器械等領(lǐng)域；

不論硅基還是玻璃基，通孔金屬化技術(shù)都是一種應(yīng)用于晶圓級(jí)真空封裝領(lǐng)域的新興縱向互連技術(shù)，為實(shí)現(xiàn)芯片-芯片間距最小的互聯(lián)提供了一種新型技術(shù)途徑，具有優(yōu)良的電學(xué)、熱學(xué)、力學(xué)性能。

飛秒激光器

英谷激光飛秒激光器適用于TGV通孔加工，加工時(shí)幾乎不產(chǎn)生熱量，保證了玻璃通孔邊緣的光滑度和完整性。兼具高效率和高精度，鉆出的微孔深寬比高，成孔質(zhì)量均勻、一致性好。材料適用性廣，多種材質(zhì)的基板都能被有效處理。

LED芯片剝離

激光剝離技術(shù)通過(guò)利用高能脈沖激光束穿透藍(lán)寶石基板，光子能量介于藍(lán)寶石帶隙和GaN帶隙之間，對(duì)藍(lán)寶石襯底與外延生長(zhǎng)的GaN材料的交界面進(jìn)行均勻掃描；

激光剝離時(shí)的熱分解示意圖

激光剝離于芯片轉(zhuǎn)移流程示意圖

GaN層大量吸收光子能量，并分解形成液態(tài)Ga和氮?dú)�，則可以實(shí)現(xiàn)Al2O3 襯底和GaN 薄膜或GaN-LED 芯片的分離，使得幾乎可以在不使用外力的情況下，實(shí)現(xiàn)藍(lán)寶石襯底的剝離，在未來(lái)GaN基L

ED器件制備加工中具有巨大的應(yīng)用潛力。

深紫外激光器

英谷激光深紫外激光器（GXP 266-5）在LED芯片剝離有如下優(yōu)勢(shì)：1.激光光束質(zhì)量好，功率穩(wěn)定；2. 加工效率高，加工性能優(yōu)越；3.穩(wěn)定周期長(zhǎng)，維護(hù)成本低。

激光技術(shù)在半導(dǎo)體領(lǐng)域的展望

激光技術(shù)在半導(dǎo)體加工領(lǐng)域有著傳統(tǒng)加工技術(shù)無(wú)法比擬的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)，同時(shí)其符合當(dāng)前生態(tài)文明建設(shè)，實(shí)現(xiàn)綠色與可持續(xù)發(fā)展的要求，具有巨大的發(fā)展?jié)摿�和廣闊的市場(chǎng)，隨著激光技術(shù)應(yīng)用領(lǐng)域的不斷拓展，在半導(dǎo)體行業(yè)中，激光應(yīng)用的廣度和深度仍在持續(xù)拓展。

來(lái)源：蘇州英谷激光科技股份有限公司

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