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激光技术在半导体行业的应用

一、激光技术在晶片/芯片加工领域的应用

1、在划片方面的应用

划片工艺隶属于晶圆加工的封装部分，它不仅仅是芯片

封装的关键工艺之一，而是从圆片级的加工(即加工工艺针对

整片晶圆，晶圆整片被同时加工)过渡为芯片级加工(即加工

工艺针对单个芯片)的地标性工序。从功能上来看，划片工艺

通过切割圆片上预留的切割划道(street)，将众多的芯片相互

分离开，为后续正式的芯片封装做好道准备。

目前业界讨论最多的激光划片技术主要有几种，其主要

特征都是由激光直接作用于晶圆切割道的表面，以激光的能

量使被作用表面的物质脱离，到达去除和切割的目的。但是

这种工艺在工作过程中会产生巨大的能量，并导致对器件本

身的热损伤，甚至会产生热崩边(Chipping)，被剥离物的沉

积(Deposition)等至今难以有效解决的问题。与很多先行技

术不同，传统旋转砂轮式划片机的东京精细公司和日本的激

光器生产商滨松光学联合推出了突破传统理念的全新概念

的激光划片机MAHOH。其工作原理摒弃了传统的表面直接

作用、直接去除的做法;而采取作用于硅基底内的硅晶体，破

坏其单晶构造的技术，在硅基底内产生易分离的变形层，然

后通过后续的崩片工艺使芯片间相互分离。从而到达了无应

力、无崩边、无热损伤、无污染、无水化的切割效果。

2、在晶片割圆方面的应用

割圆工艺是晶体加工过程中的一个重要组成部分。早期，

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该技术主要用于水平砷化镓晶片的整形，将水平砷化镓单晶

片称为圆片。随着晶体加工各个工序的逐步加工，在各工序

将会出现各种类型的废片，将这些废片加工成小直径的晶片，

然后再经过一些晶片加工工序的加工，使其变成抛光片。

传统的割圆加工方法有立刀割圆法、掏圆法、喷砂法等。

这些方法在加工过程中对晶片造成的损伤较大，出片量相对

较少。随着激光加工技术的发展，一些厂家对激光加工技术

引入到割圆工序，再加上较为成熟的软件控制，可以在一个

晶片上加工出更多的小直径晶片。

二、激光打标技术

激光打标是一种非接触、无污染、无磨损的新标记工艺。

近年来，随着激光器的可靠性和实用性的提高，加上计算机

技术的迅速发展和光学器件的改良，促进了激光打标技术的

发展。

激光打标是利用高能量密度的激光束对目标作用，使目

标表面发生物理或化学的变化，从而获得可见图案的标记方

式。高能量的激光束聚焦在材料表面上，使材料迅速汽化，

形成凹坑。随着激光束在材料表面有规律地移动同时控制激

光的开断，激光束也就在材料表面加工成了一个的图案。激

光打标与传统的标记工艺相比有明显的优点：

(a)标记速度快，

(b)非接触式加工，污染小，无磨损;

(c)操作方便，防伪功能强;

(d)可以做到高速自动化运行，生产成本低。

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在晶片加工过程中，在晶片的特定位置制作激光标识码，

可有效增强晶片的可追溯性，同时也为生产管理提供了一定

的方便。目前，在晶片上制作激光标识码是成为一种潜在的

行业标准，广泛地应用于硅材料、锗材料。

三、激光测试技术

1、激光三角测量术

微凸点晶圆的出现使测量和检测技术面临着巨大的挑

战，对该技术的最基本要求是任一可行的检测技术必须能到

达测量微凸点特征尺寸所需的分辨率和灵敏度。在50μm节

距上制作25μm凸点的芯片技术，目前正在开发中，更小凸

点直径和更节距的技术也在发展中。另外，当单个芯片上凸

点数量超过10000个时，晶圆检测系统必须有能力来处理凸

点数迅速增加的