晶圆激光划片关键技术及工艺研究

摘要

传统的刀片切割技术在集成电路为提高性能引入新材料（如low-k等脆性材料）时遇到了挑战，激光切割技术作为一种新型切割技术得到快速发展。目前，几乎所有的激光切割技术都采用高斯光束划片，例如水刀、多焦点、多光束、线型光束等都是在高斯光束的基础上进行改进，但还是解决不了高斯光束划片槽底不平、侧壁垂直度不高、热影响区大的问题。因此，本文在前人的实验基础上，开展了采用具有特定功能的元件将高斯光束转换成平顶光束的划片实验的相关研究（这种具有使能量均匀分布功能的元件即所谓的平顶整形元件，简称平顶元件），并总结和分析了实验结果。
　　本文详细介绍了基于平顶光束划片的实验装置搭建及实验方法，实验涉及激光光路系统各部分的基本原理，包括激光器、扩束镜、光阑、反射镜、平顶元件、聚焦透镜及光学移动平台等的选择和使用。论文阐述了实验样品制备的过程和实验表征手段方法的原理，样品制备包括硅片清洗、旋涂保护膜等流程，实验表征方法主要包括激光光束分析仪、光学显微镜、3D测量仪及扫描电子显微镜（SEM）等。论文的实验以聚焦位置、激光能量、扫描速度等作为实验变量，重点研究了基于平顶光束的激光划片对划片表面形貌、深度和宽度的影响。实验结果表明，平顶光束实现了槽底平坦、槽壁陡直的划线，与高斯光束划片相比热影响区明显减小；聚焦位置、激光能量、扫描速度不是独立的影响划片效果，而是彼此有联系的，只有在其它两个参数不变的情况下改变另一参数才能达到实验研究的目的。

目录

声明

第一章 绪论

§1.1 集成电路发展趋势

§1.2 集成电路晶圆切割方法的发展

§1.3 微电子领域的激光切割技术

§1.4 论文选题

第二章 基本原理及激光划片系统搭建

§2.1 激光划片基本原理

§2.2 激光划片效果的评价

§2.3 激光划片光路系统及其影响

§2.4 实验方法

§2.5 本章小结

第三章 样品制备及实验表征

§3.1 样品准备

§3.2 实验测试表征

§3.3 本章小结

第四章 实验结果分析

§4.1 高斯光束与平顶光束激光划片对比

§4.2 焦点位置对平顶光束划片效果的影响

§4.3 激光能量对平顶光束划片效果的影响

§4.4 扫描速度对平顶光束划片效果的影响

§4.5 保护膜对划片质量的影响

§4.6 本章小结

第五章 总结与展望

§5.1 总结

§5.2 展望

参考文献

致谢

攻读硕士学位期间取得的研究成果