半導體制造業(yè)發(fā)展迅速，“綠色”技術(shù)無疑具有光明的未來，這就要求有新的激光加工工藝與技術(shù)來獲得更高的生產(chǎn)品質(zhì)、成品率和產(chǎn)量。除了激光系統(tǒng)的不斷發(fā)展，新的加工技術(shù)和應(yīng)用、光束傳輸與光學系統(tǒng)的改進、激光光束與材料之間相互作用的新研究，都是保持綠色技術(shù)革新繼續(xù)前進所必須的。下文圍繞紫外DPSS 激光器、準分子激光器、光纖激光器在半導體行業(yè)中的加工應(yīng)用，展開論述。

    紫外二極管泵浦固體（DPSS）激光器系統(tǒng)具有可靠性高、加工重復(fù)性好等特點，廣泛應(yīng)用于微加工、表面處理與材料加工等領(lǐng)域。這種UV DPSS激光加工方法優(yōu)于其它的激光加工方法或機械、化學加工方法，在半導體與其它工業(yè)應(yīng)用中具有很大的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

    在劃片、切割、結(jié)構(gòu)構(gòu)造、過孔鉆孔等微加工領(lǐng)域廣泛使用DPSS激光器來對以下材料進行加工：硅片、藍寶石、CVD化學氣相沉積鉆石、III-V族半導體（砷化稼、磷化銦、磷化鉀）與III族氮化物（氮化稼、氮化鋁）等。DPSS激光器也被用于陶瓷、塑料與金屬材料的微加工。

    355nm與266nm多倍頻DPSS激光器在紫外波段可以輸出數(shù)瓦的功率、kHz量級高重復(fù)頻率、高脈沖能量的激光，短脈沖的光束經(jīng)過聚焦后可以產(chǎn)生極高的功率密度，在晶圓劃片中可以使材料迅速氣化。在通常的激光劃片過程中，采用了一種遠場成像的簡易技術(shù)將光束聚焦到一個小點，然后移到晶片材料上。不同的材料由于吸收光的特性不一樣，因此需要的光強也不一樣，但是這種遠場成像的聚焦光斑在調(diào)節(jié)優(yōu)化光強時不夠靈活，光強過強或過弱都會影響激光劃片效果。而且通常的激光劃片局限于獲得最小的聚焦光斑，后者決定了劃片的分辨率。

    要達到理想的加工效果，優(yōu)化激光光強就很重要了，因此需要一種新的激光劃片方法來克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷。美國JPSA公司的技術(shù)人員開發(fā)了一種有效的光束整形與傳遞的光學系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以獲得很狹窄的2.5微米切口寬度，可以在保證最小聚焦光斑的同時調(diào)節(jié)優(yōu)化激光強度，大大提高了半導體晶圓劃片的速度，同時降低了對材料過度加熱與附帶損傷的程度。這種新的激光加工工藝與技術(shù)可以獲得更高的生產(chǎn)品質(zhì)，更高的成品率和產(chǎn)量。

    JPSA對不同波長的激光進行開發(fā)，使它們特別適合于晶圓切割應(yīng)用，采用266nm的DPSS激光器對藍光LED藍寶石晶圓的氮化鎵正面進行劃片，正切劃片速度可達150 mm/s，每小時可加工大約15片晶圓（標準2英寸晶圓，裸片尺寸350μm × 350μm），切口卻很小（＜3μm）。激光工藝具有產(chǎn)能高、對LED性能影響小的特點，容許晶圓的形變和彎曲，其切割速度遠高于傳統(tǒng)機械切割方法。除了藍寶石之外，碳化硅也可以用來作為藍光LED薄片的外延生長基板。266nm和355nm紫外DPSS激光器（帶隙能量分別為4.6 eV和3.5 eV）可用于碳化硅（帶隙能量為2.8 eV）劃片。JPSA通過持續(xù)研發(fā)背切劃片的激光吸收增強等新技術(shù)，研發(fā)了雙面劃片功能，355nm的DPSS激光器可以從LED的藍寶石面進行背切劃片，實現(xiàn)了劃片速度高達150mm/s的高產(chǎn)量背切劃片，無碎片并且不損壞外延層。 對于第III-V主族半導體，例如砷化鎵（GaAs）、磷化鎵（GaP）和磷化銦（InP），典型的切口深度為40μm，250微米厚的晶圓劃片速度高達300mm/s。