半导体封装领域的晶圆激光划片概述

介绍了半导体行业的发展,晶圆激光划片技术的特点、激光划片系统的组成与其在实际过程中应用。     

红外焦平面组件封装中的皮秒激光划片工艺(上)

在对皮秒激光划片加工所涉及的基本原理和设备进行简单介绍的基础上,对红外焦平面组件封装中常涉及的一些材料的特点及其与皮秒激光束的作用机理进行了梳理。通过优化激光参数设置提高了划片效率并保证了划片质量;通过改进工夹具避免了金属层损伤且改善了操作方便性。     

红外焦平面组件封装中的皮秒激光划片工艺(下)

在对皮秒激光划片加工所涉及的基本原理和设备进行简单介绍的基础上,对红外焦平面组件封装中常涉及的一些材料的特点及其与皮秒激光束的作用机理进行了梳理。通过优化激光参数设置提高了划片效率并保证了划片质量;通过改进工夹具避免了金属层损伤且改善了操作方便性。     

1066 nm光纤激光对晶圆标识的工艺研究

利用1 066 nm光纤激光晶圆标识系统开展晶圆标识工艺的研究,通过控制变量法分别改变占空比、脉宽在晶圆表面标识SEMI T7码,利用数码显微系统进行Dot形貌评估,采用读码器进行读码测试。结果表明,1 066 nm波长激光标识晶圆时有较宽的工艺窗口,占空比10%～22%范围内Dot点形貌光滑、无飞溅;脉宽对Dot点的形貌影响较大,但是经读码器硬件和软件处理、优化后,对读取时间影响较小。在占空比10%～22%及脉宽100～300 ns范围内,均可以得到无飞溅、标识均匀、符合SEMI标识要求的标识。     

苏州天弘激光推出新一代激光品圆划片机

日前,苏州天弘激光股份有限公司推出了新一代激光晶圆划片机,该激光划片机应用于硅晶圆、玻璃披覆（玻钝）二极管等半导体晶圆的划片和切割,技术领先于国内同行,成为激光划片行业一支新秀。     

InSb的激光划片研究

研究了对ＩｎＳｂ的激光划片过程,得出了刻槽深度和宽度随着脉冲重复频率、工作电流和刻划速度的变化规率。     

蓝宝石片的皮秒激光划片工艺研究

由于具有硬度高、热导低及脆性大的特点,蓝宝石材料的精细加工较为困难。对皮秒脉冲激光用于蓝宝石片划片的特点进行了分析和讨论。在此基础上,对用于红外焦平面组件封装的蓝宝石片的皮秒激光划片参数进行了研究,并得到了一系列优化参数。对于红外焦平面阵列封装中常用的厚度为0.4 mm的蓝宝石过渡电极板,在组合划片参数为P(100) X(0.01/20) Y&Z(12) Z(0.1/3)时达到了最佳划片效果。分析了激光功率参数变化对划片的影响,并对实际划片操作中的一些问题进行了探讨。     

硅晶圆激光标识工艺的研究

聚焦开发清晰、无飞溅、无碎屑且深度满足半导体晶圆后道加工工序要求的激光标识工艺,实现清晰可辨、高洁净度的硅晶圆激光标识。采用波长532 nm的激光器研究平均功率、脉冲重复频率和扫描速度等激光工艺参数对晶圆标识质量的影响,借助目视、显微镜和白光干涉三维轮廓仪来评估标识码的清晰程度、标识点的深浅程度和隆起高度以及热影响区。研究表明,在低脉冲频率小于50 kHz时,随着平均功率的上升,标识码的清晰度逐渐增加,但是硅渣的数量及其分布区域增大;在高脉冲频率大于60 kHz时,平均功率增加对标识码清晰度的影响及硅渣数量和分布区域的变化没有低频段表现明显。在平均功率为20%,脉冲重复频率为60～80 kHz,扫描速度为2 500～3 500 mm·s^-1的工艺窗口内可以优化参数组合,在硅晶圆上实现清晰可辨、无飞溅和碎屑污染,字体深度为0.5～5μm并且隆起小于1μm的激光标识。     

激光差频技术实现高平均功率3.8 μm纳秒中波红外激光输出实验研究

报道了利用脉冲激光差频技术获得波段在3.8μm纳秒中波红外激光输出的实验研究。分别研制了基于增益调制半导体激光器和"8字腔"锁模掺Yb光纤激光器的1094 nm纳秒脉冲激光种子,经光纤激光放大后获得平均功率为40 W的高光束质量线偏振泵浦光。研制了脉冲同步的1535 nm的信号光种子及输出平均功率为3 W的掺Er光纤激光放大器。将放大后的1535 nm线偏振信号光与1094 nm泵浦光共线入射到作为非线性晶体的周期性畴极化反转掺镁铌酸锂(PPMgLN)晶体中,利用激光差频技术实现了平均功率为5 W的3.8μm纳秒脉冲激光输出。     

光纤耦合二极管激光模块

德国Dilas公司的COMPACT二极管激光器系列又新增了200W／200μm光纤耦合二极管激光模块。COMPACT系列二极管激光器是采用传导冷却的光纤耦合二极管激光器。200W／200μm光纤耦合二极管激光模块的输出波长为793—976nm,主要用于光纤激光器的泵浦。     

双波长高功率半导体激光器波长耦合技术

介绍了非相干耦合技术中波长耦合原理及关键技术,根据波长需要设计耦合器件,自行设计了光学系统对光束进行扩束聚焦,通过实验将808nm和980nm两半导体激光迭阵光束通过此技术进行合束,最终实现更高功率输出,耦合效率为80%,光斑大小为2mm×2mm,可满足将半导体激光器直接应用于熔覆、焊接等场合。     

光纤耦合半导体激光的焊接性能

为了拓展半导体激光器在激光加工领域的应用范围,使其能够应用到厚板金属材料的焊接中,采用了Laserline公司研制的LDF4000-40光纤耦合半导体激光焊接系统,研究了其厚板SUS304奥氏体不锈钢的焊接性能。实验结果表明,其厚板SUS304奥氏体不锈钢焊接过程中完全能够形成匙孔效应,具有较强的穿透能力;相比于同等工作条件下的光纤激光,其焊接熔深有所减小,而焊接熔宽有所增加;焊缝成型及焊接过程稳定性要优于光纤激光,飞溅量明显小于光纤激光。由此证实了光纤耦合半导体激光器完全可以用于厚板金属材料的焊接。     

半导体激光器多路光纤位移传感器中光强对测量精度的影响

利用半导体激光器线性调频外差干涉原理及分频复用技术构成的新型光纤位移传感器，可同时进行多点位移测量。测量范围为±１ｍｍ，精度为±０．１５μｍ（３σ）。研究了光强因素对其测量精度的影响。     

楔形光纤排与半导体激光器耦合技术研究

首先从半导体激光器列阵的发光特性出发,利用楔形光纤排对大功率半导体激光器列阵光束进行耦合,最后得到一只含有19个纤芯,每个纤芯为200μm,数值孔径为0.12的大功率半导体激光器光纤耦合模块,输出功率为32.48W, 耦合效率为81.2%.     

半导体激光器和光纤的耦合系统设计

本文提出了一种实现半导体激光器和多模光纤耦合的实用化方法。用一段直径为600μm的裸石英光纤对半导体激光器的输出光束进行准直整形;用半球端光纤对准直后的光束进行聚焦后直接实现和光纤耦合。研究表明,采用该方法后的耦合效率在80.0%左右。该耦合系统制作简单,调试和封装方便,且工艺稳定,因而在各种半导体激光器和光纤耦合方面具有广泛的应用前景。     

激光脉冲重复频率对InSb划片的影响

激光划片是半导体工业中一种有效的划片方法。目前在半导体材料划片中多采用调 Ｑ Ｎｄ： Ｙ Ａ Ｇ 激光器。脉冲重复频率是这种激光器的一个重要参数,它影响着激光器的平均输出功率、脉冲峰值功率以及脉冲宽度等特性。因此,脉冲重复频率对激光划片效果有重要影响。研究了利用调 Ｑ Ｎｄ： Ｙ Ａ Ｇ 激光对 Ｉｎ Ｓｂ 的激光划片,得出了刻槽深度和宽度与脉冲重复频率之间的关系。还从理论上探讨了划片时激光束和材料的相互作用过程,分析了各种刻槽形成的原因。     

水下激光切割硅片的工艺研究

为了解决气体辅助激光切割硅片中由于热效应的影响而造成无法达到切割目的的问题,使用水作为辅助介质进行了对硅的切割实验.分析了水下激光切割过程中激光参数和水的因素对切割质量的影响,提出了消除水波影响的方案.研究结果表明,采用水作为切割的辅助介质,能够利用水的降温、隔离和除屑作用来解决激光热效应带来的负面影响,得到良好的切割效果.     

高功率半导体激光器光纤耦合模块的可靠性研究

文章从高功率半导体激光器光纤耦合模块的组成和各个部分的机理出发,详细分析了 影响其可靠性的因素,主要有以下三个方面:激光器自身的因素、耦合封装工艺和电学因素。通过优化原有工艺与采用新技术,提高了模块的可靠性,拓宽了其应用领域。     

GaN基蓝光激光器光场特性模拟

采用有限差分法对Ga N基多量子阱(MQWs)脊形激光器进行二维光场模拟.In Ga N和Al Ga N材料的折射率分别由修正的Brunner以及Bergm ann方法得到.分析了激光器单模特性和远场发散角同器件的脊形刻蚀深度和脊形条宽的关系.研究了在脊形上用Si/ Si O2 膜取代传统Si O2 介质膜这种新的脊形设计对激光器结构参数的影响.模拟结果发现,脊形条宽越窄,脊形刻蚀深度越深,平行结平面方向的发散角越大,但由此会引起单模特性不稳定,两者之间有一个折衷值.通过引入新的脊形设计,可以降低对器件刻蚀深度精度的要求,同时有很好的单模稳定性     

基于偏振复用技术的激光二极管光纤耦合方法

光纤耦合输出的高功率激光二极管(LD)模块作为光纤激光器的抽运源已经得到了广泛应用。为了进一步提高光纤耦合激光二极管输出功率,提出了利用激光二极管输出光束的线偏振特性,采用偏振复用技术,将两只高功率激光二极管输出光束经准直、复合、聚焦的光纤耦合方法。利用光线追迹法,分析了圆柱透镜对激光二极管发散光束的准直特性,并讨论了柱透镜的安装距离对准直性能的影响。根据激光二极管和光纤的相关参数设计了聚焦透镜组。采用这种方法将两只输出波长为980 nm的高功率激光二极管输出光束耦合进数值孔径0.22,芯径100μm的多模光纤中,当工作电流为4.5 A时,光纤激光连续输出功率为6.36 W,耦合效率大于78%。