总结

硅材料广泛应用于很多工业领域中，特别是太阳能电池和半导体产业，在珠宝首饰和娱乐产品中的应用也在不断增加。大部分应用使用的源材料是以晶片硅的形式存在。通常晶片的厚度为0.2-1.5mm (0.008”–0.06”) ，直径为100-300mm (4”-12”) 。本文专门集中说明了切割模式晶圆，单晶和多晶硅(200µm)的方法。通过考察脉冲和连续激光器，发现光纤激光器相对其他现存的硅切割技术具有很强的竞争力。

引言

传统硅晶片的切割方法主要是金刚石锯，偶尔也使用划线折断工艺，这种方法只能切割直线，并且边缘具有较严重的裂痕，或者使用倍频的铁合金激光器，这种方法和微喷工艺，一样都操作昂贵，速度缓慢。最近SPI开发了一种光纤激光器切割工艺，该工艺能在较快的切割速度下，仍然具有极好的切割质量。

图1 太阳能电池板

结果

使用200W连续光纤激光器对200μm（0.008”）厚度的多晶硅进行切割时，切割速度可达10m/min，并且可得到高度平滑的切割边缘，没有任何裂缝的痕迹。可以做到和侧面平行、无任何边缘碎裂痕迹的40微米的切口宽度。甚至在1.2mm厚度（0.005”）,切割速度也可超过1m/min。这个比现存的所有其他硅切割技术都要快。

下表展现了光纤激光器切割硅的能力。

表1

硅带切割

该切割方法可提供出色的切割边缘质量，下图为50W 连续SPI光纤激光器切割一小块硅。

图1 50W 连续SPI光纤激光器以2.5m/min的速度切割250μm厚的硅带。

化晶圆切割

该激光器在切割化晶圆时，都具备超常的边缘质量，无任何裂痕或碎痕的迹象。

这种新型切割工艺，在切割任何形状时都能拥有像切割直线那样的切割质量（这个目前是金刚石锯切割法的缺陷）。

图2  200W 连续SPI光纤激光器以3.5m/min的速度切割0.8mm（0.03”）化晶圆

200µm 硅片切割

SPI脉冲激光器也可以用于切割或对硅进行划线。当激光运行功率为20W,重复率为65 kHz，脉冲长度 75ns时，可达到200mm/min的切割速度。这个过程的特征是会在切割边缘由再次固化反应形成的小节。

使用脉冲激光器，可以很容易地在硅材料上切割盲槽或凹槽。目前SPI正在和一些系统集成商合作，从而将这些切割工艺商业化。

图3:样品切割：20W，100μm厚硅片，来回切割，等效切割速度250mm/min，25kHz重复率，200ns脉冲宽度。

结论

SPI激光器在美国和英国都有应用实验室。这些机构为SPI技术的潜在使用客户提供样品和使用说明书的验证，且该服务不收取任何费用。如客户有需要，我们会将样品寄给他们，这样客户就可以充分利用SPI的“在购买之前使用”的优势，尽可能获得一台最适合自己的激光器，并拥有30天的试用期。