微电子器件需要激光加工的有哪些？

激光微加工技术在微电子器件的应用
2007-05-31
一般情况下，硅能吸收红外和紫外能量，因此CO2激光器和三倍频固体ND3＋激光器均可用于切割晶片。与二极管泵浦的固态激光器相比，CO2激光器的平均功率可达500W，用较低的费用获得更高的功率。虽然用CO2激光器可实现高速切割，但其10．6μm的波长会产生很高的热损伤，通常必须采用加工后处理的方法处理这种受热损伤和被喷出的材料。但在有些应用中，如给晶片重定尺寸是可以接受的。由于在开始加工时已经进行了
修边处理则不需要再进行这种加工后处理，但需对晶片进行清洁和蚀刻，消除由激光导致的热加工痕迹。 虽然三倍频固体ND3＋激光器不能与CO2激光源的输出功率媲美，但可以用来加工更薄的晶片，如由一台二极管泵浦的固体激光器产生的10W平均功率（波长为355nm）可用来精密切割200μm厚的硅并且不损伤器件的周边。通常，光吸收的深度会随着波长的增加而显著减少，这就意味着硅表面所吸收的355nm光子量要比吸收二氧化碳光子量高，因而产生了GX耦合并使狭窄切口清洁而无热损伤。采用较低的脉冲能量，增加重复速率（一般情况下为60～100kHz）可进一步提高生产率和获得更佳的结果。也可用紫外光束切割较小的切口并可改善钻孔加工的纵横比，但划割加工将会产生相对较宽的划痕，并要求355nm高斯光束多次通过。光束的辐照分布用所谓的“光尾”表示，如果超出该光束的目标范围就会导致热损伤。利用光学系统使光束形成一个“高帽”分布可消除这些影响。 近年来，尽管还需要使用光掩模，但发光二极管生产厂已经使用248nm输出的KrF准分子激光器划割高级晶片。波长为355nm、发射功率小于5W、脉冲能量为0．1mJ、重复频率可达到50kHz的三倍频固体激光器已采用了更简单的光束扫描技术。Z近实验证明：通过使用在266nm波长范围内发射功率小于3W的四倍频激光器，在降低平均功率的情况下，仍有可能提高加工速度。 市场对多功能小尺寸电子元件的需求推动了半导体生产厂在更薄的晶片上用新材料加工出更小的器件，并促使芯片制造厂寻求新的加工方法以降低生产成本和提高生产率。利用激光微加工技术在硅基和类硅基的微电子器件上完成切割和划割加工已成为一种趋势。特别是在今后的10年，由于新型芯片和封装设计的出现，激光微加工应用将会得到更大的发展。