MEMS（Micro-Electro-Mechanical System）即微電子機械系統(tǒng)，一般由微機械結構、微傳感器、微執(zhí)行器和控制電路組成，MEMS是通過半導體工藝實現不同能量形式之間的轉換的一種芯片。根據能量轉換形式的不同，一般分為傳感器和執(zhí)行器兩類，傳感器即感測到外界信號并將其轉換成所需的信號（一般是電信號）進行處理，應用有：慣性傳感器、硅麥克風等；執(zhí)行器即將控制信號（一般是電信號）轉化為其他形式的能量（一般是機械能）輸出，應用有：光學系統(tǒng)、RF MEMS等。

    MEMS的制造主要采用Si材料，它與IC的不同在于，IC是電信號的傳輸、轉換及處理，而MEMS是電信號和其他形式能量間的轉換（以機械能為典型），所以在MEMS制造中往往需要利用半導體工藝在Si上制作懸梁、薄膜、空腔、密封洞、針尖、微彈簧等復雜的機械結構，這些微機械結構容易因機械接觸而損壞、因暴露而沾污，能承受的機械強度遠遠小于IC芯片?；谶@樣的特點，MEMS晶圓的劃片方法不同于典型IC的劃片。典型IC砂輪劃片是通過砂輪刀片高速旋轉來完成材料的去除，從而實現芯片切割。由于刀片的高速旋轉，往往需要使用純水進行冷卻和沖洗，那么刀片高速旋轉產生的壓力和扭力，純水的沖洗產生的沖擊力以及切割下來的Si屑造成的污染都容易對MEMS芯片中機械微結構造成不可逆的破壞。所以典型IC的砂輪劃片不適用MEMS晶圓的劃片。
 

圖1 激光隱形切割在玻璃中的應用切割示意圖

    激光隱形切割作為激光切割晶圓的一種方案，很好的避免了砂輪劃片存在的問題。如圖1所示，激光隱形切割是通過將脈沖激光的單個脈沖通過光學整形，讓其透過材料表面在材料內部聚焦，在焦點區(qū)域能量密度較高，形成多光子吸收非線性吸收效應，使得材料改性形成裂紋。每一個激光脈沖等距作用，形成等距的損傷即可在材料內部形成一個改質層。在改質層位置材料的分子鍵被破壞，材料的連接變的脆弱而易于分開。切割完成后通過拉伸承載膜的方式，將產品充分分開，并使得芯片與芯片之間產生間隙。這樣的加工方式避免了機械的直接接觸和純水的沖洗造成的破壞。目前激光隱形切割技術可應用于藍寶石/玻璃/硅以及多種化合物半導體晶圓。

圖2 硅材料透射光譜的特性

    硅材料透射光譜的特性，見圖2，硅材料對紅外透過率很高，所以硅的隱形切割設備，通過選用短脈沖紅外激光器，將激光脈沖聚焦到硅襯底內部，實現隱形切割。激光隱形切割是非接觸式切割，解決了砂輪切割引入外力沖擊對產品破壞的問題。不過一般設備的激光隱形切割形成的改質層區(qū)域會使材料變得酥脆，還是會形成少量細小硅碎屑掉落，雖然碎屑數量遠少于砂輪切割，如前文所述，MEMS晶圓因為無法通過清洗的方法去除細小硅碎屑，故這些碎屑將對芯片造成破壞，影響良率。德龍激光生產的硅晶圓激光切割設備，見圖3，選用自制的紅外激光器和自主開發(fā)的激光加工系統(tǒng)，實現硅晶圓的隱形切割，該設備能夠很好的控制隱形切割后碎屑的產生，從而滿足高品質MEMS晶圓切割的要求，保證切割良率。德龍激光的硅晶圓激光切割設備自推向市場后，得到了國內多家量產客戶的認可和好評，設備在多個MEMS制造廠內批量切割諸如硅麥克風/電熱堆/陀螺儀等MEMS產品。實物切割效果圖見圖4。

圖3 德龍硅晶圓激光切割設備外觀圖

圖4 MEMS產品切割效果圖