355nm紫外激光切割硅片的工艺优化与应用研究

"这篇硕士论文探讨了355nm全固态紫外激光在切割硅片，尤其是多晶硅和单晶硅片中的应用。通过实验研究，作者们详细分析了激光功率密度、重复频率、扫描次数和单脉冲能量等关键工艺参数对切割效果的影响，并得出了优化的工艺条件。" 在激光微加工技术日益重要的背景下，355nm全固态紫外激光因其独特优势在半导体材料如硅和蓝宝石的切割中显示出巨大潜力。这种激光能实现高精度的切割和钻孔，广泛应用于晶圆切割、划线、直接成型通孔以及三维微结构的制作。华中科技大学武汉光电国家实验室的研究团队，利用自主研发的紫外激光微加工设备，深入研究了切割0.18mm和0.38mm厚度硅片的工艺参数。 研究表明，当追求最大切割深度时，最佳工艺参数是激光功率5.4W，频率在40-60kHz之间，扫描速度为150mm/s。而在追求最大深宽比时，最佳设置是激光功率不变，频率提升至80kHz，扫描速度在100mm/s-150mm/s之间。这些参数的优化有助于实现更精细的微结构加工，确保了加工质量和效率。 单晶硅因其特殊性质，如硬度高、脆性大，传统加工方法存在局限。激光加工提供了一种新的解决方案，它可以通过调整激光波长和参数来控制加工效果，尤其是在紫外波段的激光，其短波长、高吸收率、快速加工、小热影响区和小聚焦光斑等特点，使得在微细加工中能够达到更高的精度和质量。高功率全固态紫外激光器的出现，因其高电光转换效率、高重复频率、性能稳定、体积小巧和光束质量优良，已被广泛应用在电子制造和半导体行业。 然而，尽管紫外激光切割硅片的研究在国外已有一定的基础，但这项技术仍处于不断发展和优化的过程中。通过不断探索和优化工艺参数，未来有望实现更高效、更精确的硅片微加工，以满足半导体电子产品微型化和高性能化的需求。