分享：LED晶圓激光刻劃技術(shù)

一、照明用LED光源照亮未來

　　隨著市場的持續(xù)增長，led制造業(yè)對于產(chǎn)能和成品率的要求變得越來越高。激光加工技術(shù)迅速成為LED制造業(yè)普遍的工具，甚者成為了高亮度LED晶圓加工的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。

　　激光刻劃LED刻劃線條較傳統(tǒng)的機(jī)械刻劃窄得多，所以使得材料利用率顯著提高，因此提高產(chǎn)出效率。另外激光加工是非接觸式工藝，刻劃帶來晶圓微裂紋以及其他損傷更小，這就使得晶圓顆粒之間更緊密，產(chǎn)出效率高、產(chǎn)能高，同時(shí)成品LED器件的可靠性也大大提高。

　　Spectra-Physics工業(yè)激光器具有高峰值功率以及卓越的光束質(zhì)量等優(yōu)勢，是LED加工的理想工具，為LED工業(yè)帶來潔凈的刻劃線條、更高的產(chǎn)能以及成品LED更高的亮度。

　　激光刻劃的優(yōu)勢

　　- 可以干凈整齊的刻劃硬脆性材料

　　- 非接觸式工藝低運(yùn)營成本

　　- 減少崩邊、微裂紋、分層等缺陷的出現(xiàn)

　　- 刻劃線條窄提高了單片晶圓上的分粒數(shù)量

　　- 減少微裂紋提高了成品LED器件的長期可靠性

　　- 大范圍的加工容差使得工藝可控性良好，是低成本高可靠性的工藝。

　　二、LED激光刻劃概述

　　單晶藍(lán)寶石(Sapphire)與氮化鎵(GaN)屬于硬脆性材料(抗拉強(qiáng)度接近鋼鐵)，因此很難被切割分成單體的LED器件。采用傳統(tǒng)的機(jī)械鋸片切割這些材料時(shí)容易帶來晶圓崩邊、微裂紋、分層等損傷，所以采用鋸片切割LED 晶圓，單體之間必須保留較寬的寬度才能避免切割開裂傷及LED器件，這樣就很大程度上降低了LED晶圓的產(chǎn)出效率。

激光加工是非接觸式加工，作為傳統(tǒng)機(jī)械鋸片切割的替代工藝，激光劃片切口非常小，聚焦后的激光微細(xì)光斑作用的晶圓表面迅速氣化材料，在LED有源區(qū)之間制造非常細(xì)小的切口，從而能夠在有限面積的晶圓上面切割出更多LED單體。激光刻劃對砷化鎵(GaAS)以及其他脆性化合物半導(dǎo)體晶圓材料尤為擅長。激光加工LED晶圓，典型的刻劃深度為襯底厚度的1/3到1/2這樣分割就能夠得到干凈的斷裂面，制造窄而深的激光刻劃裂縫同時(shí)要保證高速的刻畫速度這就要求激光器具備窄脈寬、高光束質(zhì)量、高峰值功率、高重復(fù)頻率等優(yōu)良品質(zhì)。

　　并不是所有的激光均適合LED刻劃，原因在于晶圓材料對于可見光波長激光的透射性。GaN對于波長小于365nm的光是透射的，而藍(lán)寶石晶圓對于波長大于177nm的激光是半透射的，因此波長為355nm和266nm的三、四倍頻的調(diào)Q全固態(tài)激光器(DPSSL)是LED晶圓激光刻劃的最佳選擇。盡管準(zhǔn)分子激光器也可以實(shí)現(xiàn)LED刻劃所需的波長，但是倍頻的全固態(tài)調(diào)Q激光器體積更小，較準(zhǔn)分子激光器維護(hù)少得多，質(zhì)量方面全固激光器刻劃線條非常窄，更適合于激光LED刻劃。

　　激光刻劃使得晶圓微裂紋以及微裂紋擴(kuò)張大大減少， LED單體之間距離更近，這樣既提高了出產(chǎn)效率也提高了產(chǎn)能。一般來講，2英寸的晶圓可以分離出20,000個以上的LED單體器件，如此高的密度，因而切割的切縫寬度就會顯著影響分粒數(shù)量，減少微裂紋對于分粒后的LED器件的長期可靠性也會有明顯的提高。激光刻劃較傳統(tǒng)的刀片切割不但提高了產(chǎn)出效率，同時(shí)提高了加工速度，避免的刀片磨損帶來的加工缺陷與成本損耗，總之激光加工精度高，加工容差大，成本低。

　　DPSS全固態(tài)激光器的關(guān)鍵市場要求

　　- 高可靠性

　　- 長連續(xù)運(yùn)行時(shí)間

　　- 一鍵開啟參數(shù)優(yōu)化的激光LED刻劃工藝

　　--266nm 全固激光器用于LED晶圓正面刻劃

　　--355nm用于背面刻劃

　　- 全球化服務(wù)、技術(shù)支持網(wǎng)絡(luò)

　　- 短脈沖寬度高峰值功率以達(dá)到深度刻劃，熱損傷最小化

　　- 優(yōu)質(zhì)的光束質(zhì)量以達(dá)到刻劃寬度最小

　　- 激光器供應(yīng)商具備雄厚的應(yīng)用開發(fā)實(shí)力和經(jīng)驗(yàn)

三、Spectra-Physics(光譜物理)激光器概述

　　長期以來，光譜-物理一直被是激光技術(shù)領(lǐng)域服務(wù)全球客戶領(lǐng)導(dǎo)者。50年的發(fā)展歷程光譜-物理設(shè)計(jì)、研發(fā)、制造了一系列世界首臺商用激光器用于工業(yè)市場，其中包括LED激光刻劃用的激光器。

　　總體來講，激光用于LED的刻劃優(yōu)勢是明確的，不過也面臨著許多技術(shù)挑戰(zhàn)，比如不同材料、厚度、不同案例的刻劃速度等帶來的差異。為此光譜-物理提供多個系列用于激光刻劃、分粒的激光器產(chǎn)品，是這方面工業(yè)加工的領(lǐng)導(dǎo)者，不斷推出創(chuàng)新的高精度激光器，例如Tristar TM, Navigator TM, HIPPOTM等系列高功率納秒激光器產(chǎn)品，以及Vanguard TM系列皮秒激光器。如果需要用到飛秒激光器，光譜-物理的Solstice?激光器可以提供100fs全自動的飛秒脈沖激光，產(chǎn)品專為工業(yè)應(yīng)用設(shè)計(jì)，堅(jiān)固可靠。

　　當(dāng)短脈沖高峰值功率的光譜-物理激光器作用于LED襯底刻劃，作用效果是：刻劃線條干凈，材料位置移動小，對襯底的熱效應(yīng)損傷非常小。光譜-物理為您提供更深層次的應(yīng)用知識、經(jīng)驗(yàn)幫助您的工藝實(shí)現(xiàn)最佳效果。

　　我們的技術(shù)、經(jīng)驗(yàn)以及創(chuàng)新精神使我們激光器卓爾不群。光譜-物理全固態(tài)激光器采用的ProLite? 二極管泵浦源具有工業(yè)界領(lǐng)導(dǎo)地位，其壽命是競爭對手產(chǎn)品的兩倍。此外光譜-物理的EternAlign TM 光學(xué)器件裝乘技術(shù)保證了激光器整個壽命期間內(nèi)外良好的光學(xué)對準(zhǔn)性。

　　光譜-物理獨(dú)特的腔外倍頻技術(shù)是全固體Q激光里面的最高品質(zhì)。另外激光器關(guān)鍵器件諸如泵浦二極管、光纖、shutter、輸出窗口等是可以簡單的現(xiàn)場維修更換的，這就使得光譜-物理全固態(tài)激光器連續(xù)運(yùn)行時(shí)間以及平均維修時(shí)間(MTTR)成倍的延長，把您的使用、維護(hù)成本將為最低。為您供應(yīng)的每一臺光譜-物理激光器背后都有Newport全球激光器服務(wù)于技術(shù)支持團(tuán)隊(duì)的堅(jiān)實(shí)信心和保證。

　　Spectra-Physics光譜-物理激光器的優(yōu)勢

　　- 長連續(xù)工作時(shí)間--源自于產(chǎn)品的高可靠性、優(yōu)良的設(shè)計(jì)與技術(shù)支持

　　- 泵浦二極管壽命--二倍于工業(yè)激光器泵浦二極管的平均壽命

　　- 技術(shù)支持--全球的技術(shù)支持售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)面向于大面積裝機(jī)量提供優(yōu)質(zhì)服務(wù)

　　- 市場驗(yàn)證--成千上萬的已裝機(jī)光譜-物理激光器證明了24/7的工業(yè)使用狀態(tài)下激光器優(yōu)良的工作性能。

　　- 短脈沖寬度--意味著更高的峰值功率和最小化的熱影響區(qū)域

　　- 近乎完美的光束質(zhì)量--刻劃寬度更窄

　　- 更優(yōu)質(zhì)的脈沖-脈沖能量穩(wěn)定度--以實(shí)現(xiàn)精度更高的刻劃深度控制