摘要：通过实验研究了紫外激光切割晶圆的工艺，测得不同激光功率和切割速度下的切割深度和切缝宽度，分析了各参数对切割深度及切割质量的影响，对存在的问题提出了改进的意见及方法，为实际应用中参数的选择和工艺的改进提供了参考。并依用户要求对晶圆样品进行实际切割，经用户鉴定达到了使用要求。

引言 日常生活中，手机、数码相机、电脑、家电中的PCB和FPC上面都布满集成电路，它是采用一定的工艺，把电路中的元器件和布线制作在半导体晶片上，然后封装为一个整体，使之成为具有所需电路功能的微型结构，这样整个电路的装配密度高、体积小、功耗低、引出线少、可靠性高、便于大规模生产。其中半导体晶片的原材料是硅，二氧化硅经提炼提纯后，制成高纯度的多晶硅，再将多晶硅融解、拉晶制成硅晶棒，硅晶棒经过研磨、抛光和切片后即得到制作集成电路的基本原材料——硅晶圆片。将晶圆片经过沉积、蚀刻、加温、光阻处理、涂布、显影等数百道工序，在硅晶片上加工制作成具有特定电路功能的IC产品，晶圆制造就完成了。由于工艺需要及为了提高制作速率和降低成本，通常是在晶圆上制作集成电路芯片阵列，然后采用切割工艺将其分割。切割完毕后再进行焊接和封装，经过测试后就可以上市或者送到相应的客户手中用于生产各式产品了。

晶圆切割的目的是将晶圆上一颗颗晶粒切割分离，传统方式是采用钻石刀切割，但由于硅是脆性材料，极易碎裂，接触式加工极易使边缘破裂，交叉部分更为严重，导致成品率低，原材料的损耗大，有时还可能造成隐性裂纹影响电性参数。且随着电子产品“轻、薄、短、小”的市场趋势，晶圆的厚度也不断减薄，变的更为脆弱，因此钻石刀切割的破片率大量增加，此阶段晶圆价格昂贵，百分之几的破片率就足以使利润全无；另一方面当成品晶圆覆盖有金属薄层时，问题更加复杂，金属碎屑会包裹在钻石刀锋上，使切割能力大大下降，严重的会有造成破片碎刀的后果。其切割效果如图1所以，崩边现象明显，尤其是交叉部分破损更为严重。这样机械加工方式已经遇到无法克服的困难，此时人们自然想到用激光来加工。

图1 钻石刀切割晶圆切边状况

激光切割属非接触加工，无应力，因此切边平直整齐，无损坏；不存在刀具磨损问题，因此无耗材，降低使用成本；不会损伤晶圆结构，电性参数优于机械切割方式；切割速度快，切割深度容易控制，可以在维持速度不变的条件下，加大输出功率来增大切割厚度，工作效率大大提高；切缝宽度小，这意味着可以在同样尺寸的晶圆上作出更多的产品，提高产量和降低成本；激光可以切割任意形状，如六角形晶粒，突破了钻石刀只能以直线式加工的限制，使晶圆设计更为灵活方便。因此激光切割显然是晶圆切割的一条必走之路。

另外，IC在日常应用、科学研究和军事领域都已经成为不可或缺的用品，随着应用范围及需求用量的扩大，多年来晶圆生产及晶圆代工一直以强劲的势头发展，经济效益更是逐年高速增长，但是长期以来激光切割晶圆的技术一直被国外所垄断，其设备昂贵的价格令厂商望而却步，而国内激光切割晶圆技术虽在逐步发展但并不成熟，只能依赖于国外的技术支持，因此研究激光切割晶圆技术在打破国外垄断、发展自主创新技术和提高产业经济效益等方面都有积极且重要的意义。

1 实验原理与系统

1.1激光切割原理