内部改质加工碳化硅皮秒激光聚焦特性调控

作     者：曹轼毓 梁仁超 张屹 

作者机构：湖南大学整车先进设计制造技术全国重点实验室 湖南大学智能激光制造湖南省重点实验室 

出 版 物：《激光技术》 (Laser Technology)

年 卷 期：2024年

学科分类：080903[工学-微电子学与固体电子学] 080901[工学-物理电子学] 0809[工学-电子科学与技术（可授工学、理学学位）] 08[工学] 080401[工学-精密仪器及机械] 0804[工学-仪器科学与技术] 080501[工学-材料物理与化学] 0805[工学-材料科学与工程（可授工学、理学学位）] 080502[工学-材料学] 0803[工学-光学工程] 

基　　金：国家重点研发计划资助项目(2021YFE0108500) 

主　　题：激光技术 聚焦特性调控方法 逆光线追迹法 球差校正 

摘      要：激光内部改质加工技术因其效率高、无接触和损耗小等优势，广泛应用在半导体晶圆切割领域。为了研究晶圆内不同深度处激光聚焦特性对切割质量的影响规律，采用逆光线追迹法进行球差校正，通过设计并搭建基于液晶空间光调制器进行球差校正的激光内部改质切割实验平台，选用1064 nm皮秒激光对350 μm厚碳化硅晶圆进行实验，得到了长度降低20%～30%的激光内部改质层；进而基于激光在材料内部传输的能量损耗与球差校正导致的激光功率密度变化规律，提出一种碳化硅晶圆激光内部改质切割聚焦特性的调控方法。结果表明，通过变功率多道扫描策略，利用8道改质层实现了切割侧面粗糙度819 nm且无崩边崩角的高质量加工。该研究为碳化硅晶圆激光内部改质切割的工艺优化与切割质量提升提供了参考。