作者：郭sy 时间：2025-01-14
一般来说，半导体封装是紫外激光器的一个不断增长的应用领域，特别是超短脉冲(USP)紫外激光器。在半导体工业中，紫外开槽工艺通常用作切割的预备步骤，以防止敏感结构在切割过程中受到剪切力的破坏。本文回顾了衍射紫外分束器也称为紫外激光分束器或多点DOE如何在半导体封装工业中实现高吞吐量晶圆开槽。
激光切槽的必要性
活性层堆叠的持续增加正在推动Si衬底厚度的减少，需要在分离后增加芯片强度增加芯片强度，以保持可接受的产量。另一个要求是侧边毛刺低于1-2um，因为微凸点互连等工艺正在取代传统的引线键合。半导体封装行业提出的这些要求需要精确的激光工艺控制，包括偏振、正确的波长选择和适当的强度模式。这就是紫外激光分束器的用武之地。
什么是紫外激光分束器
衍射UV分束器是蚀刻在熔融石英中的透射相位元件，可产生具有预先设计分离角的光束阵列。这些DOE与UV板分束器或立方体分束器不同，后者只能通过使用定制涂层将光分成两个阶数（以90度透射和反射）。相反，这些衍射光学元件是具有许多阶次的达曼光栅型部件，其可以产生一维的点线阵列、二维的正方形或六边形阵列，甚至更复杂的图案，例如由两条线的点组成的V型阵列，其具有逐渐减小的间隔。
与其他光学分束器相比，衍射紫外分束器的优势
-分裂成任意数量的光束
-偏振不敏感
-对输入光束倾斜的灵敏度较低，高达~10度
-几乎没有角度公差
Holoor紫外分束器对半导体封装的贡献
激光开槽工艺通常采用预备阶段，其中在最大激光束功率用于挖掘主沟槽之前，在槽的边缘处挖掘两个沟槽。这样做是为了防止热量损坏靠近切割凹槽的致密结构。
通过使用特殊的衍射UV分束器，可以修改照明模式以在一次通过中完成两个步骤-首先生成两条光斑线形成沟槽，然后是一条主光斑的中心线生成凹槽。
为了防止凹槽侧面的边缘变形，光学分束器功能通常与光束整形器功能相结合，从而产生多个具有锋利边缘的平顶光斑。激光束通常在光斑中心具有最大强度（高斯分布），这会产生具有倾斜边缘和可能的锯齿的凹槽。 通过将点成形为平顶照明点，可以挖掘具有较少侧边和更多垂直边缘的凹槽，从而实现芯片的高级接合。
上面讨论的对激光切槽的贡献主要与切槽质量和切屑强度有关。衍射紫外分束器改进半导体封装的另一种方式是通过实现平行开槽来提高吞吐量，正如我们在下一段中讨论的那样。
利用Holoor分束器提高激光刻槽速度
衍射UV分束器在激光开槽中最常见的应用之一是通过实现平行凹槽的创建，将激光功率分散在具有受控分离的多个光斑上。分束器可以被设计成具有精确的分离，并且可以通过相对于扫描方向稍微倾斜光斑的分离线来补偿诸如透镜EFL的其他系统公差。这允许可调节的凹槽分离，可以在分离后与所需的切屑尺寸精确匹配。
总结
Holoor紫外分束器是一系列衍射光学元件（DOE），在半导体封装中使用的激光开槽工艺中有许多应用。这些应用包括通过多个通道的平行开槽来提高工艺吞吐量，通过在一次扫描中多次烧蚀同一点来提高凹槽质量和切屑强度，甚至减少边缘毛刺，从而通过对分裂点进行平面成型来实现切屑粘合。 与仅限于两束的标准分束器光学器件不同，这些紫外分束器可以产生几乎绝对精度的任何光束阵列，使其成为半导体封装和许多其他工业应用中激光机集成商的通用工具。
什么是UV激光开槽？为什么它被用于半导体封装？
紫外激光开槽是一种激光工艺，其中从硅晶片上的通道中去除致密结构，然后将其锯切成芯片，以防止结构因切割步骤而分层。紫外激光器，尤其是超短脉冲激光器，因其在大多数晶圆层中的强吸收和非热烧蚀行为而被广泛使用。
什么是衍射紫外分束器？
用于UV波长的衍射分束器是透射式熔融石英组件，可将入射激光束分成具有受控分离的光束阵列。各种分割方案是可能的，包括一维阵列、二维阵列，甚至是将光斑的形状组合成平顶强度模式的阵列。
分束器如何用于激光开槽？
UV 分束器在开槽过程中有许多应用——从开沟结合开槽，到通过创建平行凹槽来提高凹槽质量和改进开槽速度。衍射分束器的光学灵活性使它们能够为许多基于激光的半导体工艺做出重大贡献。
衍射紫外分束器与分束器立方体或UV板分束器有什么区别？
衍射分束器以受控的分离角生成一系列光束，所有光束都向前移动，从而在系统聚焦处形成一系列光斑。标准分束器光学元件仅产生两个彼此成 90 度的光束，因此不适合激光开槽应用。
