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消费电子--激光行业下一个金矿?

  内存容量更大、尺寸更小

  最近几年,SD和microSD内存卡的容量稳步提升,这些卡的物理尺寸和形状还可以保持不变。而且,每兆字节(MB)单位成本显著下降。上述进步的主要原因在于:第一,显微光刻法的发展带来的电路密度提高;第二,使用物理上更薄的晶圆,从而能够在同样封装尺寸中垂直叠放更多晶圆。

  现在,内存晶圆厚度通常为80微米或更薄,50微米是尖端技术,而20微米晶圆还处于研发层面。从规模经济考虑,这些晶圆的直径能达到300毫米。硅是一种晶体材料,因此一块300毫米×50微米的晶圆是非常易碎的,机械接触很容易让晶圆开裂和破损。而且,后处理费用通常大大高于10万美元,因此必须在单切工艺中避免破损。

  传统上,使用钻石圆锯旋转进行的单切将会重复多次。然而如果晶圆厚度为80微米,圆锯必须放慢到很不经济的旋转速度,降低切割压力以避免剥落、开裂和破损(见图3)。这给激光器创造了巨大的机会。现在许多芯片生产商已经转而使用355纳米调Q半导体泵浦固体激光器。与圆锯类似,激光切割必须采用多程,以最大限度减少需要后处理才能消除的热损伤。因此,唯一最重要的激光参数是极高的脉冲重复频率。更为特别的是,扫描速度通常为600到750毫米/秒,这样才能在做5程左右处理时让总切割速度达到150毫米/秒。这种应用还要求非常高的边缘质量,所以要有50%的脉冲波动空间叠加。另外,对于在工艺过程开发中使用混合皮秒级激光器的兴趣与日俱增,原因在于更短的脉冲持续时间产生的热影响区(HAZ)更小,从而能够避免后处理。

图3 晶圆开裂和破损

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