專利名稱：一種半導(dǎo)體材料的激光加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體材料的激光加工方法，適用元素半導(dǎo)體、無機化合物半導(dǎo)體、有機化合物半導(dǎo)體和非晶態(tài)與液態(tài)半導(dǎo)體。如硅、鍺、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、藍寶石以及摻雜(硼、磷、銦和銻)制成其它化合物半導(dǎo)體材料的切割加工，屬于激光加工技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
隨著激光技術(shù)的進步，激光加工技術(shù)已被廣泛地應(yīng)用到半導(dǎo)體材料器件的加工領(lǐng)域中，如LED芯片、太陽能電池芯片、IC芯片、半導(dǎo)體分立器件的半切割、全切割加工，且對激光加工精度與加工效果的要求越來越高。目前半導(dǎo)體材料的激光加工大多為單頻率、單次的模式，工業(yè)用絕大多數(shù)激光脈寬在納秒級，納秒級激光與半導(dǎo)體材料反應(yīng)機理中光熱作用占主導(dǎo)地位，在高能量密度的激光入射到半導(dǎo)體材料表面時，材料表面吸收能量，產(chǎn)生升溫、熔融、汽化、噴濺等一系列的物化反應(yīng)，以此來達到材料切割加工的效果，但在材料熔 融加工的過程中受到空氣冷卻的作用，使加工區(qū)域受熱升溫熔化后又很快冷卻形成加工熔渣殘留物。這些熔渣殘留物主要堆積在切割道邊緣和切割道內(nèi)部，堆積在切割道邊緣的熔渣形成微火山口，而這些微火山口高度大多在廣10 μ m左右，導(dǎo)致半導(dǎo)體器件在封裝使用過程中出現(xiàn)漏電、焊線不良等異常；堆積在切割道內(nèi)部的熔渣由于重新結(jié)晶，形成熔渣交聯(lián)體，導(dǎo)致半導(dǎo)體芯片、器件在切割加工后的裂片、分離過程中出現(xiàn)雙晶、正面崩邊、背面崩邊、側(cè)面斜裂等異常。以上問題嚴重影響到半導(dǎo)體材料的激光加工品質(zhì)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體材料的激光加工方法，解決現(xiàn)有單頻率、單次激光加工模式在對半導(dǎo)體材料進行加工時存在熔渣的殘留，被加工半導(dǎo)體材料在裂片或分離時出現(xiàn)雙晶、正面崩邊、背面崩邊、側(cè)面斜裂異常，成品在封裝過程中出現(xiàn)漏電、焊線不良等異常的不足；采用中性保護液又存在價格不僅昂貴，而且效果不是很理想的缺陷，通過本發(fā)明提高半導(dǎo)體材料的激光加工品質(zhì)，從而有利于減少設(shè)備投入，縮短加工時間，增加企業(yè)的生產(chǎn)效益。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的，一種半導(dǎo)體材料的激光加工方法，所述半導(dǎo)體材料包括元素半導(dǎo)體、無機化合物半導(dǎo)體、有機化合物半導(dǎo)體和非晶態(tài)與液態(tài)半導(dǎo)體，如硅、鍺、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、藍寶石以及摻雜(硼、磷、銦和銻)制成其它化合物半導(dǎo)體，其特征是，所述加工方法采用多光束激光系統(tǒng)對半導(dǎo)體材在同一加工位置同時進行精密加工或是單束激光系統(tǒng)對半導(dǎo)體材在同一加工位置進行重復(fù)多次精密加工。所述多光束激光加工系統(tǒng)包括兩路或兩路以上的激光光束，多光束激光中的各光路有獨立的焦距調(diào)整定位系統(tǒng)，兩路激光間距I ΙΟΟΟΟΟμπι，激光器為固體、CO2、準分子激光器；波長195 1064nm，頻率20 150KHZ，功率I 100W，焦點I 1000mm，加工速度40 1500mm/so所述多光束激光系統(tǒng)同時進行的精密加工，先利用第一路激光對半導(dǎo)體材料進行切割加工，第二路激光在第一路激光加工的相同位置進行加工，第二路激光的頻率、焦點、激光能量、加工速度等工藝參數(shù)均可與第一路激光的頻率、焦點、激光能量、加工速度不同，其作用是對第一路激光與半導(dǎo)體材料作用產(chǎn)生的位于切割道兩邊緣、切割道內(nèi)部堆積的熔渣進行加工，將切割道邊緣的熔渣和切割道內(nèi)部的熔渣去除，使得切割道邊緣變得光滑，內(nèi)部交聯(lián)狀的重結(jié)晶熔渣被清除。減少因殘留的熔渣導(dǎo)致的一系列異常問題，顯著提高半導(dǎo)體材料的激光加工的品質(zhì)，降低企業(yè)的生產(chǎn)成本。所述單光束激光系統(tǒng)進行的重復(fù)多次精密加工，其激光器為固體、CO2、準分子激光器，波長195 1064nm，頻率20 150KHZ，功率I 100W，焦點I 1000mm，加工速度40 1500mm/s，利用激光對半導(dǎo)體材料進行第一次切割加工，在相同位置進行重復(fù)第二次激光加工，第二次加工的激光頻率、焦點、功率、加工速度等參數(shù)均可與第一次激光的頻率、焦點、功率、加工速度不同，其作用是對第一次激光與半導(dǎo)體材料作用產(chǎn)生的位于切割道兩邊緣、切割道內(nèi)部堆積的熔渣進行加工，將切割道邊緣的熔渣和切割道內(nèi)部的熔渣去除，使得切割道邊緣變得光滑，內(nèi)部交聯(lián)狀的重結(jié)晶熔渣被清除，減少因殘留的熔渣導(dǎo)致的一系列異常問題，顯著提高半導(dǎo)體材料的激光加工的品質(zhì)。
所述單光束激光系統(tǒng)的重復(fù)加工方法中所提及的“重復(fù)多次”為兩次或兩次以上。本發(fā)明的優(yōu)點在于多光束激光加工系統(tǒng)可依據(jù)半導(dǎo)體材料的物理特性選擇其中一束作為切割加工，再依據(jù)切割加工熔渣的物理特性選擇另一束激光對同一加工位置的熔渣同時進行加工，兩束激光的加工功率、頻率、焦點位置、加工速度等參數(shù)可針對被加工物的特性進行選擇；單光束激光加工系統(tǒng)可依據(jù)半導(dǎo)體材料的物理特性選擇第一次作為切割加工，再依據(jù)切割加工熔渣的物理特性選擇第二次對同一加工位置的熔渣進行加工，兩次激光的加工功率、頻率、焦點位置、加工速度等參數(shù)可針對被加工物的特性進行選擇，這樣激光加工的針對性強，加工品質(zhì)高。


圖I為本發(fā)明中多光束激光在同一位置同時進行加工示意 圖2為本發(fā)明中單光束激光在同一加工位置多次重復(fù)進行加工示意 圖中，100半導(dǎo)體材料，101熔洛，102激光光束，103激光光束。
具體實施例方式
結(jié)合附圖和實施進一步說明本發(fā)明。實施例一，如圖I所示，在半導(dǎo)體材料100為元素半導(dǎo)體、無機化合物半導(dǎo)體、有機化合物半導(dǎo)體和非晶態(tài)與液態(tài)半導(dǎo)體，如硅、鍺、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、藍寶石以及摻雜(硼、磷、銦和銻)制成其它化合物半導(dǎo)體。利用多光束激光加工系統(tǒng)中的一束激光光束102對半導(dǎo)體材料100進行切割加工，激光光束102依據(jù)半導(dǎo)體材料100的厚度與光學特性選擇波長195 1064nm，頻率20 150KHZ，功率I 100W，焦點I 1000mm，加工速度40 1500mm/s ;同時利用多光束激光加工系統(tǒng)中的另一束激光光束103對半導(dǎo)體材料被第一束激光加工后切割道邊緣和切割道內(nèi)部的熔渣101進行加工，依據(jù)熔渣101的顆粒大小與分布密度、光學特性，選擇波長195 1064nm，頻率20 150KHZ，功率I 100W，焦點I 1000mm,加工速度 40 1500mm/s。
實施例二，如圖2所示，在半導(dǎo)體材料100為元素半導(dǎo)體、無機化合物半導(dǎo)體、有機化合物半導(dǎo)體和非晶態(tài)與液態(tài)半導(dǎo)體，如硅、鍺、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、藍寶石以及摻雜(硼、磷、銦和銻)制成其它化合物半導(dǎo)體。利用單光束激光加工系統(tǒng)中激光光束102對半導(dǎo)體材料100進行第一次切割加工，激光光束102依據(jù)半導(dǎo)體材料層100的厚度與光學特性選擇波長195 1064nm，頻率20 150KHZ，功率I 100W，焦點I 1000mm，加工速度40 1500mm/s ;在第一次激光加工的相同位置，利用單光束激光102對半導(dǎo)體材料被第I次激光加工后切割道邊緣和切割道內(nèi)部的熔渣101進行加工，依據(jù)熔渣101的顆粒大小與 分布密度、光學特性，選擇波長195 1064nm，頻率20 150KHZ，功率I 100W，焦點I 1000mm,加工速度 40 1500mm/s。以上實施例并非對本發(fā)明的限制，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍情況下，還可做出同等的變化或變換。因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該以屬于本發(fā)明的范疇。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體材料的激光加工方法，所述半導(dǎo)體材料包括元素半導(dǎo)體、無機化合物半導(dǎo)體、有機化合物半導(dǎo)體和非晶態(tài)與液態(tài)半導(dǎo)體，如硅、鍺、砷化鎵、磷化鎵、磷化銦、藍寶石以及摻雜(硼、磷、銦和銻)制成其它化合物半導(dǎo)體，其特征是，所述加工方法采用多光束激光系統(tǒng)對半導(dǎo)體材在同一加工位置同時進行精密加工或是單束激光系統(tǒng)對半導(dǎo)體材在同一加工位置進行重復(fù)多次精密加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種半導(dǎo)體材料的激光加工方法，其特征是，所述多光束激光加工系統(tǒng)包括兩路或兩路以上的激光光束，多光束激光中的各光路有獨立的焦距調(diào)整定位系統(tǒng)，兩路激光間距I ΙΟΟΟΟΟμπι，激光器為固體、CO2、準分子激光器；波長195 1064nm，頻率20 150KHZ，功率I 100W，焦點I 1000mm，加工速度40 1500mm/s。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種半導(dǎo)體材料的激光加工方法，其特征是，所述多光束激光系統(tǒng)同時進行的精密加工，先利用第一路激光對半導(dǎo)體材料進行切割加工，第二路激光在第一路激光加工的相同位置進行加工，第二路激光的頻率、焦點、激光能量、加工速度等工藝參數(shù)均可與第一路激光的頻率、焦點、激光能量、加工速度不同，其作用是對第一路激光與半導(dǎo)體材料作用產(chǎn)生的位于切割道兩邊緣、切割道內(nèi)部堆積的熔渣進行加工，將切割道邊緣的熔渣和切割道內(nèi)部的熔渣去除，使得切割道邊緣變得光滑，內(nèi)部交聯(lián)狀的重結(jié)晶熔渣被清除。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種半導(dǎo)體材料的激光加工方法，其特征是，所述單光束激光系統(tǒng)進行的重復(fù)多次精密加工，其激光器為固體、CO2、準分子激光器,波長195 1064nm,頻率20 150KHZ，功率I 100W，焦點I 1000mm，加工速度40 1500mm/s，利用激光對半導(dǎo)體材料進行第一次切割加工，在相同位置進行重復(fù)第二次激光加工，第二次加工的激光頻率、焦點、功率、加工速度等參數(shù)均可與第一次激光的頻率、焦點、功率、加工速度不同，其作用是對第一次激光與半導(dǎo)體材料作用產(chǎn)生的位于切割道兩邊緣、切割道內(nèi)部堆積的熔渣進行加工，將切割道邊緣的熔渣和切割道內(nèi)部的熔渣去除，使得切割道邊緣變得光滑，內(nèi)部交聯(lián)狀的重結(jié)晶熔渣被清除。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的一種半導(dǎo)體材料的激光加工方法，其特征是，所述單光束激光系統(tǒng)的重復(fù)加工方法中所提及的“重復(fù)多次”為兩次或兩次以上。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體材料的激光加工方法，適用元素半導(dǎo)體、無機化合物半導(dǎo)體、有機化合物半導(dǎo)體和非晶態(tài)與液態(tài)半導(dǎo)體，屬于激光加工技術(shù)領(lǐng)域，本發(fā)明的優(yōu)點在于多光束激光加工系統(tǒng)可依據(jù)半導(dǎo)體材料的物理特性選擇其中一束作為切割加工，再依據(jù)切割加工熔渣的物理特性選擇另一束激光對同一加工位置的熔渣同時進行加工，兩束激光的加工功率、頻率、焦點位置、加工速度等參數(shù)可針對被加工物的特性進行選擇；單光束激光加工系統(tǒng)可依據(jù)半導(dǎo)體材料的物理特性選擇第一次作為切割加工，再依據(jù)切割加工熔渣的物理特性選擇第二次對同一加工位置的熔渣進行加工，兩次激光的加工功率、頻率、焦點位置、加工速度等參數(shù)可針對被加工物的特性進行選擇，這樣激光加工的針對性強，加工品質(zhì)高。
文檔編號B23K26/38GK102896430SQ20121031129
公開日2013年1月30日 申請日期2012年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年8月29日
發(fā)明者肖和平, 李琳, 李成森 申請人:肖和平