（一）紫外DPSS激光器在LED晶圆划片中的应用

紫外二极管泵浦固体（DPSS）激光器系统具有可靠性高、加工重复性好等特点，广泛应用于微加工、表面处理与材料加工等领域。这种UV DPSS激光加工(laser oem)方法优于其它的激光加工(laser oem)方法或机械、化学加工方法，在半导体与其它工业应用中具有很大的发展潜力。

在划片、切割、结构构造、过孔钻孔等微加工领域广泛使用DPSS激光器来对以下材料进行加工：硅片、蓝宝石、CVD化学气相沉积钻石、III-V族半导体（砷化稼、磷化铟、磷化钾）与III族氮化物（氮化稼、氮化铝）等。DPSS激光器也被用于陶瓷、塑料与金属材料的微加工。

图1. 4英寸蓝宝石晶圆划片

355nm与266nm多倍频DPSS激光器在紫外波段可以输出数瓦的功率、kHz量级高重复频率、高脉冲能量的激光，短脉冲的光束经过聚焦后可以产生极高的功率密度，在晶圆划片中可以使材料迅速气化。在通常的激光划片过程中，采用了一种远场成像的简易技术将光束聚焦到一个小点，然后移到晶片材料上。不同的材料由于吸收光的特性不一样，因此需要的光强也不一样，但是这种远场成像的聚焦光斑在调节优化光强时不够灵活，光强过强或过弱都会影响激光划片效果。而且通常的激光划片局限于获得最小的聚焦光斑，后者决定了划片的分辨率。

要达到理想的加工效果，优化激光光强就很重要了，因此需要一种新的激光划片方法来克服现有技术的缺陷。美国JPSA公司的技术人员开发了一种有效的光束整形与传递的光学系统，该系统可以获得很狭窄的2.5微米切口宽度，可以在保证最小聚焦光斑的同时调节优化激光强度，大大提高了半导体晶圆划片的速度，同时降低了对材料过度加热与附带损伤的程度。这种新的激光加工(laser oem)工艺与技术可以获得更高的生产品质，更高的成品率和产量。

图2. 氮化镓-蓝宝石晶圆激光划片的切口宽度2.5微米。

JPSA对不同波长的激光进行开发，使它们特别适合于晶圆切割应用，采用266nm的DPSS激光器对蓝光LED蓝宝石晶圆的氮化镓正面进行划片，正切划片速度可达150 mm/s，每小时可加工大约15片晶圆（标准2英寸晶圆，裸片尺寸350μm × 350μm），切口却很小（＜3μm）。激光工艺具有产能高、对LED性能影响小的特点，容许晶圆的形变和弯曲，其切割速度远高于传统机械切割方法。除了蓝宝石之外，碳化硅也可以用来作为蓝光LED薄片的外延生长基板。266nm和355nm紫外DPSS激光器（带隙能量分别为4.6 eV和3.5 eV）可用于碳化硅（带隙能量为2.8 eV）划片。JPSA通过持续研发背切划片的激光吸收增强等新技术，研发了双面划片功能，355nm的DPSS激光器可以从LED的蓝宝石面进行背切划片，实现了划片速度高达150mm/s的高产量背切划片，无碎片并且不损坏外延层。#p#分页标题#e# 对于第III-V主族半导体，例如砷化镓（GaAs）、磷化镓（GaP）和磷化铟（InP），典型的切口深度为40μm，250微米厚的晶圆划片速度高达300mm/s。

（二）准分子激光器在2D图案成形与3D微加工、LED剥离中的应用

准分子激光器工业加工系统具有波长短（351, 308, 248, 193 与157nm等紫外波段）、功率高（50～100瓦）、能量大、光斑面积大、光斑分布比较均匀等特点。因此准分子激光器适合大面积图案加工、3D微加工、MEMS微加工、紫外激光光刻、TFT平板激光退火、LED激光剥离等应用。

2D图案成形与3D微加工

准分子激光器可以产生大面积方形或矩形的光斑，特别适合大面积图案成形工艺与3D微加工。准分子激光器可以在相对较大的聚焦平面范围内高效地加工材料，例如500mJ的UV光束在能量密度为1 J/cm²时光斑的面积达到7×7mm。大面积的准分子激光束可以投射到光刻掩模上，微加工特殊的形状和图案；这些被称为近场成像。通过掩膜板与加工工件的协调运动，可以微加工得到较大的复杂图案，比如下图所示的3D微加工图案。