平顶飞秒激光开槽硅晶圆工艺仿真与实验研究

Abstract

硅是半导体领域使用最广泛的材料，近几年随着制程工艺的发展，传统的机械划片方法已经无法满足更高的加工质量要求。现有激光开槽与金刚石刀结合的划片工艺，多采用纳秒多光束的激光加工方式。介绍了能量呈平顶分布的飞秒激光开槽硅晶圆技术的双温数值仿真模型与实验，使用波长为517 nm的飞秒激光，基于有限元模型分析了飞秒脉冲加热硅表面的能量沉积过程和热场的演化过程，研究了激光功率、光斑间隔和能量分布等激光加工参数对工艺效果的影响。最后通过实验，实现了硅晶圆表面槽宽可控、槽底均匀、槽侧壁陡直的开槽工艺。实验结果表明，平顶飞秒激光划槽工艺在未来硅晶圆划片及微结构制备中具有很大的工程应用潜力。