硅晶圆激光多焦点隐切的光学系统设计开题报告

 2020-02-10 10:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

1、课题背景

随着微电子产业的发展,无论是集成电路的封装还是芯片的制作,都对硅晶圆的激光划片和切割技术提出了更高的要求,有许多问题亟待解决。硅晶圆是半导体集成电路制作所用的硅晶片,是一种易碎材料。从提高经济效益的角度考虑,微电子产业制造厂通常在一块硅晶圆上制作许多个有相同功能的芯片阵列,并且在阵列之间留出一定的间隙,这个间隙称为切割线宽或者划片线宽。为了后续封装,再将单个芯片分离出来,这个过程就叫做硅晶圆的划片或者切割。显然,切割线宽越小,可有效利用的 晶圆面积越大;切割速度越快,工作效益越高;划片边缘损伤越小,芯片的可靠性越高。因此,切割或划片方式的选择和切割技术的研究和改进对产业的发展有重要的影响。

目前业界使用最普遍的晶圆切割方法是最传统的机械式的刀片切割技术,但是当晶圆厚度不断减小时,晶圆的脆性不断增加,在用刀片切割的过程中,由于难以承受高强度的刀片消磨,晶圆容易断裂,造成芯片破坏。同时,这种方法本身也存在一些不足:接触式切割的方法会使晶圆产生角崩和剥离;受到刀口尺寸的限制,切割宽度在100um以上,使晶圆有效面积变小;刀片会不定时断裂,再加上使用冷却液,增加了经济负担。此外,晶圆中加入低k介质后脆性增加,在使用刀片切割时更容易发生脱落、崩角、剥离现象。如果使用激光切割、划片技术,可以有效改善这些问题。

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2. 研究的基本内容与方案

1、研究内容

本课题围绕光波在介质中的传播过程,光矢量经光学元件的相位变化的过程、光与材料的相互作用过程展开研究,建立一个准确描述调控光场经大孔径透镜聚焦在高折射率材料中作用情况的物理模型,全面分析并观测材料内部的聚焦光与材料本身的相互作用情况,设计一个激光多焦点隐形切割硅晶圆的光学系统。

目前业界所使用的激光隐形划切光学系统是将激光聚焦作用在材料内部形成隐形切割层,这种单焦点激光隐形切割装置一次只能产生一个隐形切割层,但厚度较大的硅晶圆在裂片时往往需要多个隐形切割层,才能在加以外力辅助之后更好地被裂片,这样就需要切割多次。所设计的激光多焦点隐切的光学系统,基于空间光调制器(slm)调制准确得到目标光场,聚焦后一次能产生多个按所需能量比和位置分布的聚焦点,在实际切割时,就能一次精准地产生多个隐形切割层,加快了切割速度。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:阅读国内外相关文献,基本确立研究思路和实验方案,完成开题报告。

第4-8周:掌握空中多焦点能量可调的计算全息法和单焦点的像差校订方法,模拟大数值孔径聚焦入射大折率材料的像差校正。

第9-12周:进行硅晶圆激光多焦点隐切实验,实现多焦点的能量可调和像差校正 。

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4. 参考文献(12篇以上)


[1] 周炳琨,高以智,陈倜嵘等. 激光原理[m]. 北京:国防工业出版社,2009.


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