半導體是指具有半導體特性的材料，它們在一定條件下能夠傳導電流，但在其他條件下卻能阻止電流的通過。半導體的導電性能介于導體和絕緣體之間。常見的半導體材料包括硅、鍺、砷化鎵等。這些材料具有特殊的電子結構和化學性質，使得它們在特定條件下能夠實現(xiàn)電流的傳導和阻斷。

激光技術的優(yōu)勢

激光技術在半導體領域的應用頗為廣泛，在材料加工領域應用的工業(yè)激光器主要為超快固體激光器、深紫外激光器。由于激光的脈寬窄、聚焦光斑小，能量密度大，因此激光在材料上可以進行高效、高質、高水平的加工，且加工過程中對材料周邊區(qū)域的損傷程度低。

激光加工技術具有以下幾點優(yōu)勢：①加工步驟簡單，工作效率高；②材料適用范圍廣，環(huán)境適應性強；③加工精度及效率高，熱影響區(qū)小，加工質量高。常規(guī)應用的場景有晶圓隱切、TGV技術、LED芯片剝離等。

激光技術在半導體領域的典型應用

晶圓隱切

激光隱形切割通過將脈沖激光的單個脈沖通過光學整形，讓其透過材料表面在材料內部聚焦，在焦點區(qū)域能量密度較高，形成多光子吸收非線性吸收效應，使得材料改性形成裂紋。

晶圓切割后橫截面

每一個激光脈沖等距作用，形成等距的損傷即可在材料內部形成一個改質層。在改質層位置材料的分子鍵被破壞，材料的連接變的脆弱而易于分開。切割完成后通過拉伸承載膜的方式，將產(chǎn)品充分分開，并使得芯片與芯片之間產(chǎn)生間隙。作為一種干式工藝，激光隱切具有高速、高質量(無碎屑或極少碎屑)和低切口損失等優(yōu)勢。

皮秒雙頭激光器

英谷激光皮秒雙頭激光器（GXFP 1030-DV2），接口簡潔，采用全光纖設計，結構簡單，性能可靠。脈寬窄，峰值功率高，采用雙激光頭同時工作，可實現(xiàn)雙倍加工效率。在晶圓隱切領域，有如下優(yōu)勢：速度快、質量高（無碎屑殘渣）、低切口缺失。

TGV通孔加工

激光誘導變性制造TGV通孔，主要機理是通過脈沖激光誘導玻璃產(chǎn)生連續(xù)的變性區(qū)，相比未變性區(qū)域的玻璃，變性玻璃在氫氟酸中刻蝕速率較快，基于這一現(xiàn)象可以在玻璃上制作通孔。

激光改性后玻璃表面形貌

在半導體封裝領域，TGV被半導體行業(yè)普遍認為是下一代三維集成的關鍵技術，主要是其應用范圍廣，TGV可應用于光通訊、射頻前端、光學系統(tǒng)、MEMS先進封裝、消費類電子、醫(yī)療器械等領域；

不論硅基還是玻璃基，通孔金屬化技術都是一種應用于晶圓級真空封裝領域的新興縱向互連技術，為實現(xiàn)芯片-芯片間距最小的互聯(lián)提供了一種新型技術途徑，具有優(yōu)良的電學、熱學、力學性能。

飛秒激光器

英谷激光飛秒激光器適用于TGV通孔加工，加工時幾乎不產(chǎn)生熱量，保證了玻璃通孔邊緣的光滑度和完整性。兼具高效率和高精度，鉆出的微孔深寬比高，成孔質量均勻、一致性好。材料適用性廣，多種材質的基板都能被有效處理。

LED芯片剝離

激光剝離技術通過利用高能脈沖激光束穿透藍寶石基板，光子能量介于藍寶石帶隙和GaN帶隙之間，對藍寶石襯底與外延生長的GaN材料的交界面進行均勻掃描；

激光剝離時的熱分解示意圖

激光剝離于芯片轉移流程示意圖

GaN層大量吸收光子能量，并分解形成液態(tài)Ga和氮氣，則可以實現(xiàn)Al2O3 襯底和GaN 薄膜或GaN-LED 芯片的分離，使得幾乎可以在不使用外力的情況下，實現(xiàn)藍寶石襯底的剝離，在未來GaN基L

ED器件制備加工中具有巨大的應用潛力。

深紫外激光器

英谷激光深紫外激光器（GXP 266-5）在LED芯片剝離有如下優(yōu)勢：1.激光光束質量好，功率穩(wěn)定；2. 加工效率高，加工性能優(yōu)越；3.穩(wěn)定周期長，維護成本低。

激光技術在半導體領域的展望

激光技術在半導體加工領域有著傳統(tǒng)加工技術無法比擬的應用優(yōu)勢，同時其符合當前生態(tài)文明建設，實現(xiàn)綠色與可持續(xù)發(fā)展的要求，具有巨大的發(fā)展?jié)摿�和廣闊的市場，隨著激光技術應用領域的不斷拓展，在半導體行業(yè)中，激光應用的廣度和深度仍在持續(xù)拓展。

來源：蘇州英谷激光科技股份有限公司

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