一、激光技術(shù)在晶片/芯片加工領(lǐng)域的應(yīng)用
1、在劃片方面的應(yīng)用
劃片工藝隸屬于晶圓加工的封裝部分，它不僅僅是芯片封裝的關(guān)鍵工藝之一，而是從圓片級(jí)的加工(即加工工藝針對(duì)整片晶圓，晶圓整片被同時(shí)加工)過渡為芯片級(jí)加工(即加工工藝針對(duì)單個(gè)芯片)的地標(biāo)性工序。從功能上來看，劃片工藝通過切割圓片上預(yù)留的切割劃道(street)，將眾多的芯片相互分離開，為后續(xù)正式的芯片封裝做好最后一道準(zhǔn)備。
目前業(yè)界討論最多的激光劃片技術(shù)主要有幾種，其主要特征都是由激光直接作用于晶圓切割道的表面，以激光的能量使被作用表面的物質(zhì)脫離，達(dá)到去除和切割的目的。但是這種工藝在工作過程中會(huì)產(chǎn)生巨大的能量，并導(dǎo)致對(duì)器件本身的熱損傷，甚至?xí)a(chǎn)生熱崩邊(Chipping)，被剝離物的沉積(Deposition)等至今難以有效解決的問題。 與很多先行技術(shù)不同，傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)砂輪式劃片機(jī)的全球領(lǐng)導(dǎo)廠商?hào)|京精密公司和日本著名的激光器生產(chǎn)商濱松光學(xué)聯(lián)合推出了突破傳統(tǒng)理念的全新概念的激光劃片機(jī)MAHOH。其工作原理摒棄了傳統(tǒng)的表面直接作用、直接去除的做法;而采取作用于硅基底內(nèi)的硅晶體，破壞其單晶結(jié)構(gòu)的技術(shù)，在硅基底內(nèi)產(chǎn)生易分離的變形層，然后通過后續(xù)的崩片工藝使芯片間相互分離。從而達(dá)到了無(wú)應(yīng)力、無(wú)崩邊、無(wú)熱損傷、無(wú)污染、無(wú)水化的切割效果。
2、在晶片割圓方面的應(yīng)用
割圓工藝是晶體加工過程中的一個(gè)重要組成部分。早期，該技術(shù)主要用于水平砷化鎵晶片的整形，將水平砷化鎵單晶片稱為圓片。隨著晶體加工各個(gè)工序的逐步加工，在各工序?qū)?huì)出現(xiàn)各種類型的廢片，將這些廢片加工成小直徑的晶片，然后再經(jīng)過一些晶片加工工序的加工，使其變成拋光片。
傳統(tǒng)的割圓加工方法有立刀割圓法、掏圓法、噴砂法等。這些方法在加工過程中對(duì)晶片造成的損傷較大，出片量相對(duì)較少。隨著激光加工技術(shù)的發(fā)展，一些廠家對(duì)激光加工技術(shù)引入到割圓工序，再加上較為成熟的軟件控制，可以在一個(gè)晶片上加工出更多的小直徑晶片。
二、激光打標(biāo)技術(shù)
激光打標(biāo)是一種非接觸、無(wú)污染、無(wú)磨損的新標(biāo)記工藝。近年來，隨著激光器的可靠性和實(shí)用性的提高，加上計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅速發(fā)展和光學(xué)器件的改進(jìn)，促進(jìn)了激光打標(biāo)技術(shù)的發(fā)展。
激光打標(biāo)是利用高能量密度的激光束對(duì)目標(biāo)作用，使目標(biāo)表面發(fā)生物理或化學(xué)的變化，從而獲得可見圖案的標(biāo)記方式。高能量的激光束聚焦在材料表面上，使材料迅速汽化，形成凹坑。隨著激光束在材料表面有規(guī)律地移動(dòng)同時(shí)控制激光的開斷，激光束也就在材料表面加工成了一個(gè)指定的圖案。激光打標(biāo)與傳統(tǒng)的標(biāo)記工藝相比有明顯的優(yōu)點(diǎn)：
(a)標(biāo)記速度快，字跡清晰、永久;
(b)非接觸式加工，污染小，無(wú)磨損;
(c)操作方便，防偽功能強(qiáng);
(d)可以做到高速自動(dòng)化運(yùn)行，生產(chǎn)成本低。
在晶片加工過程中，在晶片的特定位置制作激光標(biāo)識(shí)碼，可有效增強(qiáng)晶片的可追溯性，同時(shí)也為生產(chǎn)管理提供了一定的方便。目前，在晶片上制作激光標(biāo)識(shí)碼是成為一種潛在的行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，廣泛地應(yīng)用于硅材料、鍺材料。
三、激光測(cè)試技術(shù)
1、激光三角測(cè)量術(shù)
微凸點(diǎn)晶圓的出現(xiàn)使測(cè)量和檢測(cè)技術(shù)面臨著巨大的挑戰(zhàn)，對(duì)該技術(shù)的最基本要求是任一可行的檢測(cè)技術(shù)必須能達(dá)到測(cè)量微凸點(diǎn)特征尺寸所需的分辨率和靈敏度。在50μm節(jié)距上制作25μm凸點(diǎn)的芯片技術(shù)，目前正在開發(fā)中，更小凸點(diǎn)直徑和更節(jié)距的技術(shù)也在發(fā)展中。另外，當(dāng)單個(gè)芯片上凸點(diǎn)數(shù)量超過10000個(gè)時(shí)，晶圓檢測(cè)系統(tǒng)必須有能力來處理凸點(diǎn)數(shù)迅速增加的芯片和晶圓。分析軟件和計(jì)算機(jī)硬件必須擁有足夠高的性能來存儲(chǔ)和處理每個(gè)晶圓上所存在的數(shù)百萬(wàn)個(gè)凸點(diǎn)的位置和形貌數(shù)據(jù)。
在激光三角檢測(cè)術(shù)中，用一精細(xì)聚焦的激光束來掃描圓片表面，光學(xué)系統(tǒng)將反射的激光聚焦到探測(cè)器。采用3D激光三角檢測(cè)術(shù)來檢測(cè)微凸點(diǎn)的形貌時(shí)，在精度、速度和可檢測(cè)性等方面，它具有明顯的優(yōu)勢(shì)。
2、顆粒測(cè)試
顆料控制是晶片加工過程、器件制造過程中重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，而顆粒的監(jiān)測(cè)也就顯得至關(guān)重要。顆粒測(cè)試設(shè)備的工作原理有兩種，一種為光散射法;另一種為消光法。
對(duì)于懸浮于氣體中的顆粒，通常采用光散射法進(jìn)行測(cè)試，同時(shí)某些廠家利用這種工作原理生產(chǎn)了測(cè)試晶片表面顆粒的設(shè)備;而對(duì)于液體中的顆粒，這兩種方法均適用。
四、激光脈沖退火(LSA)技術(shù)
該技術(shù)通過一長(zhǎng)波激光器產(chǎn)生的微細(xì)激光束掃描硅片表面，在一微秒甚至更短的作用時(shí)問內(nèi)產(chǎn)生～個(gè)小尺寸的局域熱點(diǎn)。由于只有上表面的薄層被加熱，硅片的整體依然保持低溫，使得此表面層的降溫速率幾乎和它的升溫速率一樣快。從固體可溶性的角度考慮，高峰值溫度能夠激活更多的摻雜原子，此外正如65nm及以下工藝所求的那樣，較短的作用時(shí)間可以使摻雜原子的擴(kuò)散降到最低。退火處理的作用范圍可以限制在硅片上的特定區(qū)域而不會(huì)影響到周圍部位。
該技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用于多晶硅柵極的退火，在減少多晶硅的耗盡效應(yīng)方面取得了顯著的效果。K.Adachi等將閃光燈退火和激光脈沖退火處理的MOS管的Ion/Ioff進(jìn)行了比較，在pMOS-FET和nMOSFET中，采用激光脈沖退火處理的器件的漏極電流要大10%，器件性能的增強(qiáng)可以直接歸因于柵電極耗盡效應(yīng)的改善和寄生電阻的減小。
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