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激光微纳加工在半导体芯片制造中的作用在半导体产业中，半导体芯片的微型化、智能化和低成本制造对新型显示、光通信、航空航天等领域的发展至关重要。为了提高电路系统的集成度，行业对半导体芯片尺寸的微缩化提出了更高的要求。然而，传统技术往往难以满足超小尺寸半导体芯片制造领域的微纳加工、器件制造、系统检测等需求。因此，高精度和高效率的激光微纳加工技术应运而生，成为了解决这些问题的有效手段。接下来，我们将探讨适用于超小尺寸半导体芯片的激光微纳加工技术及其优势。 在晶圆级半导体芯片切割领域，传统的金刚石切割技术效率较低，尤其是晶圆上的蓝宝石衬底硬度极高，导致切割成本居高不下。此外，传统技术的切割精度仅约为50 μm，难以满足超小尺寸晶圆级半导体芯片的需求。虽然等离子体切割技术能够实现高效率和低成本的晶圆级半导体芯片切割，但其切割精度低、切割槽过大、产生有害气体和电弧等问题，不适用于半导体芯片制造领域。 相比传统技术，紫外激光切割被认为是晶圆级半导体芯片的理想切割工艺。紫外激光切割利用高能量的光束，通过将光斑聚焦至晶圆表面实现半导体芯片的切割，几乎不产生碎屑，从而降低了切割成本。由于聚焦光斑大小可调，紫外激光切割具有约为2.5 μm的超高切割精度，能显著提高切割效率和良率，并且不会对半导体芯片造成损伤。 常规的激光切割方式如图1所示。
图2 采用激光技术对半导体光电器件进行几何改型的效果示意图 激光剥离技术
图3 半导体器件的激光剥离示意图 半导体光电芯片缺陷检测
图3 采用脉冲式激光实现micro-LED光电芯片的性能检测示意图 传统的微米级修复技术存在高成本、低修复效率等缺点，因此难以实现集成电路中的半导体芯片修复。相比之下，激光修复技术具有光输出功率、光斑大小和穿透深度可调的优势，因此在集成电路制造过程中的电极金属熔化/熔覆和损坏芯片替换方面具有很高的适用性。
图5 (a)集成电路及(b)微型显示阵列的激光修复示意图 总结 激光微纳加工是一种高精度、高效率的加工技术，其特点包括非接触式操作、可调节的激光束能量和移动速度。这种技术适用于加工各种材料，包括具有高硬度、高脆性和高熔点特性的金属和非金属材料。在激光微纳加工过程中，不需要与半导体芯片直接接触，因此不会对芯片的几何形状产生影响，也不会引起切削力的作用。由于激光束具有高能量密度和快速加工速度的特点，因此在微纳加工领域，特别适用于集成电路等宏观芯片的制造、加工和修复。将激光器与数控系统相结合后，可以实现高效率、高质量、低成本的灵活加工。未来通过将激光器与人工智能检测系统相结合，可以实现半导体芯片的智能化加工、制造和修复，从而进一步推动集成电路等领域的发展。 注：文章版权归原作者所有，本文仅供交流学习之用，如涉及版权等问题，请您告知，我们将第一时间处理。 |
