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光纤激光器在硅片加工方面的应用  通常来说，硅晶圆是由金刚石锯切割好的，偶而也有用划线器和剥裂加工的，但划线器 和剥裂加工具有一定的局限性，它们只能平直划线，且容易缺边。随着激光器技术的不 断完善发展，越来越多的硅片加工采用激光技术，激光器在硅晶圆加工领域的主要应用 有切割、划刻、打孔和打标等。目前用于硅片加工的主要激光光源为倍频YVO4 绿光、 紫外光等，但倍频 YVO4 激光器操作费时，且价格昂贵，使其应用受到了一定限制。光 纤激光器凭借较高的光束质量、较宽的脉冲频率调节范围和较低的成本，使其在硅晶圆 加工方面的应用日益获得飞速发展。 SPI 光纤激光器简介 目前SPI 公司的产品主要分为连续光纤激光器和脉冲光纤激光器两大类。连续光纤 激光器包括 25～400W 系列产品，脉冲光纤激光器包括 10～40W 系列产品。连续光纤 激光器主要用于硅片切割；脉冲光纤激光器主要用于硅片划刻、打孔和打标等。 G3 脉冲激光器——与基于Q 开关技术的光纤激光器不同的是，SPI 公司的 10～40W G3 （第三代）脉冲激光器采用主振荡功率放大 （MOPA）技术，由于其输出频率是由种 子光的频率决定的，而种子激光的频率可通过电调制的方式直接控制，因此该激光器具 有连续输出 （当种子光的输出为连续输出时）和脉冲输出 （当种子光的输出为脉冲输出 时） 两种操作模式。在脉冲模式下，40W 脉冲激光器重频率范围为 1～500kHz，峰值 功率可达 20kW ，单脉冲能量可达 1.25mJ，脉冲宽度可达 10nm，并且内置 25 种波形 可供选择。平均功率、峰值功率、脉冲频率和脉冲宽度等参数可根据应用需求调整，从 而极大地拓宽了 G3 激光器在硅片加工领域的应用范围，极大地提高了加工效率。 R4 连续激光器系统——SPI 公司的连续激光器包括 25～200W 风冷激连续光器和 100～400W 水冷连续激光器，最大调制频率为 100kHz，输出功率稳定性为±0.5% 。 激光切割晶圆 SPI 公司最近发明了一种能获得超高切割质量的高速晶圆切割方法。用 200W 连续 光纤激光器在 200μm （0.008” ）厚的多晶硅上以 10m/min 的速度切割，可以获得相当 平滑的、没有任何裂纹的切割边缘 ，以及宽度40μm 的非常平行的无裂纹切口。即使在 晶圆厚度达 1.2mm （0. 05” ）时，仍能以超过 1m/min 的速度实现超高质量切割，能与现 有的其他切割方法相匹敌。表 1 中的数据表明了光纤激光器在硅晶圆切割应用中的竞争 性优势。 表 1：SPI 连续激光器切割参数 目前，SPI 正在为该加工方法申请专利。该方法可以实现优异的切割边缘质量，图 1 显示了用 50W 连续光纤激光器获得的切割质量。甚至在切割有图案的晶圆时，也能获 得高质量的顶部边缘，无任何裂纹显示 （见图 2 ）。这种新的切割方法也可以像现有的 金刚石割锯技术一样加工出平直的形状。 图 1：50W 连续激光器切割 250μm 厚硅带，切割速度为 2.5m/min 。