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你需要了解的激光晶圆切割

你需要了解的激光晶圆切割

作者:
天弘激光
来源:
天弘激光
发布时间:
2020/04/16
【摘要】:
MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)即微电子机械系统,一般由微机械结构、微传感器、微执行器和控制电路组成,MEMS是通过半导体工艺实现不同能量形式之间的转换的一种芯片。晶圆切割对于行业来说,是一件至关重要的大师,今天天弘激光的小编就来和大家说说激光晶圆切割。
MEMS(Micro-Electro-Mechanical System)即微电子机械系统,一般由微机械结构、微传感器、微执行器和控制电路组成,MEMS是通过半导体工艺实现不同能量形式之间的转换的一种芯片。晶圆切割对于行业来说,是一件至关重要的大师,今天天弘激光的小编就来和大家说说激光晶圆切割。
 
根据能量转换形式的不同,一般分为传感器和执行器两类,传感器即感测到外界信号并将其转换成所需的信号(一般是电信号)进行处理,应用有:惯性传感器、硅麦克风等;执行器即将控制信号(一般是电信号)转化为其他形式的能量(一般是机械能)输出,应用有:光学系统、RF MEMS等。
 
 
MEMS的制造主要采用Si材料,它与IC的不同在于,IC是电信号的传输、转换及处理,而MEMS是电信号和其他形式能量间的转换(以机械能为典型),所以在MEMS制造中往往需要利用半导体工艺在Si上制作悬梁、薄膜、空腔、密封洞、针尖、微弹簧等复杂的机械结构,这些微机械结构容易因机械接触而损坏、因暴露而沾污,能承受的机械强度远远小于IC芯片。
 
基于这样的特点,MEMS晶圆的划片方法不同于典型IC的划片。典型IC砂轮划片是通过砂轮刀片高速旋转来完成材料的去除,从而实现芯片切割。由于刀片的高速旋转,往往需要使用纯水进行冷却和冲洗,那么刀片高速旋转产生的压力和扭力,纯水的冲洗产生的冲击力以及切割下来的Si屑造成的污染都容易对MEMS芯片中机械微结构造成不可逆的破坏。所以典型IC的砂轮划片不适用MEMS晶圆的划片。
 
激光隐形切割作为激光切割晶圆的一种方案,很好的避免了砂轮划片存在的问题。如图1所示,激光隐形切割是通过将脉冲激光的单个脉冲通过光学整形,让其透过材料表面在材料内部聚焦,在焦点区域能量密度较高,形成多光子吸收非线性吸收效应,使得材料改性形成裂纹。
 
每一个激光脉冲等距作用,形成等距的损伤即可在材料内部形成一个改质层。在改质层位置材料的分子键被破坏,材料的连接变的脆弱而易于分开。切割完成后通过拉伸承载膜的方式,将产品充分分开,并使得芯片与芯片之间产生间隙。这样的加工方式避免了机械的直接接触和纯水的冲洗造成的破坏。目前激光隐形切割技术可应用于蓝宝石/玻璃/硅以及多种化合物半导体晶圆。
 
硅材料透射光谱的特性,硅材料对红外透过率很高,所以硅的隐形切割设备,通过选用短脉冲红外激光器,将激光脉冲聚焦到硅衬底内部,实现隐形切割。激光隐形切割是非接触式切割,解决了砂轮切割引入外力冲击对产品破坏的问题。
 
不过一般设备的激光隐形切割形成的改质层区域会使材料变得酥脆,还是会形成少量细小硅碎屑掉落,虽然碎屑数量远少于砂轮切割,如前文所述,MEMS晶圆因为无法通过清洗的方法去除细小硅碎屑,故这些碎屑将对芯片造成破坏,影响良率。
 

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