[0030] 图11是激光处理系统的示意图；
[0031]图12是容易划切的硅锭侧划刻的示意图；
[0032] 图12A是图12的一部分的放大图；以及
[0033] 图13-图14示出激光能量分布的两种构造。
【具体实施方式】
[0034] 为了可以更好地理解本发明的下文详细说明，并且为了更好地理解对现有技术的 贡献，已经相当宽泛地指出了本发明的更重要的技术特征。当然，本发明的其它技术特征此 后将被描述，并且形成所附权利要求的主题。
[0035]本公开内容的各种实施方式和方面将参考以下讨论的细节来描述。以下说明书和 附图是公开内容的说明，并不对所公开内容构成为限制。大量特定的细节被描述，以便对本 公开的各种实施方式提供深入的理解。然而，在某些情况下，为了提供本公开实施方式的简 洁讨论，不描述公知或常规细节。
[0036]在这个方面，在详细解释本发明的实施方式之前，需要理解的是，本发明不限制其 应用于构造的细节以及以下说明书中陈述或附图中说明的部件的设置。本发明可以是其它 实施方式，并且能够以不同的方式实行和实现。同样，可以理解的是，这里使用的措辞和术 语的目的是描述，而不应当认作是限制。
[0037] 如果存在具有这种波长的短持续时间的激光脉冲，则硅具有I. 3ym后的传输频 段，其可以在透明材料内部充分的传播，并且在主体内部通过在透镜的聚焦位置处的非线 性吸收处理而局部诱发改性。然而，经过如下的线性和非线性效应的结合作用，通过激光脉 冲的空间和时间曲线的强烈矫形，超快激光脉冲（>IMW峰值功率）在硅中的传播是复杂 的，这些线性和非线性效应例如为：群速色散（GVD)、线性衍射、自相位调制、自聚焦、电子 从价带到导带的多光子/隧穿电离（MPI/TI)、等离子散焦、自陡峭。所有这些物理效应可 使用Ium波长的超快激光脉冲在例如玻璃这样的光学介质中观察到[参见，SLchin等， CanadianJournalofPhysics，83 期，863-905 页（2005)]〇
[0038] 除了使用硅（Si)基板之外，其它材料诸如SiC、玻璃、硼硅玻璃、化学或热增强玻 璃、蓝宝石、LiNbO3、硅、钛：蓝宝石（Ti!Sapphire)、LiTa03、透明陶瓷、晶棒和GaN，也可以根 据本公开的方法来处理。这些材料可以是任何几何形状，而且所公开的方法可以以任何几 何形状应用到它们。
[0039] 使用可以在硅的透射光谱中操作的超快突发激光会引发光丝形成，并且导致内部 沿着划刻线的光声压缩，其产生非常良好和平整的划刻。
[0040]在这个方法中，I ym波长（脉冲）的超快脉冲突发穿过具有非常高三阶非线性的LiNbO3晶体，并且基于相位匹配，生成两个波长，以使它们频率之和等于脉冲频率。两个波 长称为"信号光"和"闲散光"。通常信号光具有非常低的效能，并且它比闲散光更快发散。 最好是信号光和闲散光都对硅透明。
[0041] 调整焦点，以使信号光和闲散光在娃内部成丝。信号光和闲散光引发更多明显光 丝，导致容易切割。使用OPA(光学参量放大器）会使用泵激放大信号光或闲散光。使用 OPA涉及比OPG(光学参量产生器）更复杂的设定，但能量等级足够用来成丝。
[0042] 当超快激光脉冲在例如玻璃或蓝宝石或水这样的光学克尔材料中传播时，它们经 过非线性效应，其中在脉冲中心的光比在脉冲边缘（端部）的光行进的更慢。这导致脉冲 的自相位调制，引起脉冲频率的变化。
[0043] 基本上，非线性处理引起原始激光束严重的频谱展宽，这导致平缓的频谱连续。结 果是包括大量不同波长的称作白光或超连续谱的光的产生。白光光谱从紫外线范围开始并 且延伸到几个ym。1.3ym以下的波长被硅吸收，但是更长波长的白光在硅内部连续穿过 硅沟道。白光产生多个次波长。
[0044] 如果诸如为蓝宝石（或玻璃），其优选厚度为50ym-500ym这样的克尔材料放在 硅晶片的顶部上，则突发超快激光脉冲传播进入蓝宝石，它们会产生从紫外线范围（波长 200nm)延伸到红外线范围（达到5ym)的白光（超连续光谱）。如果完成这些同时通过突 发超快激光脉冲的成丝来划刻或切割蓝宝石，如果使用适当的聚焦，则成丝还会产生在硅 晶片下方。明显地，蓝宝石层将是牺牲的，由于它将不得不被以与下方的硅相同的几何构造 划刻。
[0045] 通过如下方式完成任何切割：使用能够烧蚀处理所需距离的激光通量水平，通过 孔的形成，并且使用在划刻处理临界水平以下但在声光处理临界水平以上的激光通量水平 来完成在材料中钻取所需深度，并结合激光源和目标之间的相对移动。
[0046] 通过使用超快白光源处理的光声压缩方法来切割硅可以通过以下步骤进行：
[0047] 1、对硅目标的至少一个表面施加玻璃或蓝宝石牺牲层；
[0048] 2、从激光源经过所选分散聚焦透镜聚焦组件而通入激光能量脉冲；
[0049] 3、相对于激光源调整所述分散聚焦透镜聚焦组件的相对距离和/或角度，从而以 分散聚焦构造聚焦激光能量脉冲来产生主焦腰和至少一个次焦腰；
[0050] 4、调整主焦腰或目标，以使主焦腰不会停留在牺牲层或被加工的目标之上或之 内；
[0051] 5、调整聚焦，以使激光通量的光斑在牺牲层的表面上，而且目标位于所述主焦腰 之上或之下；
[0052] 6、调整在牺牲层表面上的激光通量的光斑和目标，从而它具有总是比在牺牲层和 目标上形成的成丝的直径更大的直径；
[0053] 7、确保次焦腰的通量水平有足够的强度和数量，以保证声光压缩处理传播经过牺 牲层和目标的所需体积；以及
[0054] 8、施加从激光源到牺牲层经过所选分散聚焦透镜聚焦组件的合适波长、合适突发 脉冲重复率和合适突发脉冲能量的至少一个突发激光脉冲，其中，在激光脉冲接触在牺牲 层上初始处理点处的光斑上施加到牺牲层的脉冲能量或通量的总量，比形成并传播成丝和 光声压缩处理经过牺牲层和硅目标两者所需要的临界能量水平更高，但比形成任何烧蚀处 理所需要的阈值临界能量水平更低。
[0055] 9、在硅目标和激光源之间进行相对移动，以使得所钻的孔发展为切割线；以及
[0056] 10、在所需处理已经完成时停止突发激光脉冲和成丝。
[0057] 步骤完成。
[0058] 还可预见的时，以上处理可以使用在牺牲层上进行烧蚀处理和仅在硅上进行光声 压缩处理来实现。在这个情况下，步骤8可以被修改为如下：
[0059] 施加从激光源到牺牲层经过所选分散聚焦透镜聚焦组件的合适波长、合适突发脉 冲重复率和合适突发脉冲能量的至少一个突发激光脉冲，其中，在激光脉冲接触在牺牲层 上初始处理点处的光斑上施加到牺牲层的脉冲能量或通量的总量，比形成烧蚀处理到所需 深度所需要的临界能量水平更高，并且之后在牺牲层中烧蚀所钻的孔的底部的通量能量， 比形成成丝和光声压缩处理经过剩余牺牲层和整个硅目标两者所需要的临界能量水平更 高，但比形成任何烧蚀处理所需要的阈值临界能量水平更低。
[0060] 硅自身不具有强烈的克尔非线性，但是如果使用更高的峰值功率脉冲，则在Si上 可能产生白光。在这种情况中，可以使用更长波长光谱的突发超快白光脉冲来划刻Si。在 这种情况中，不需要在Si的顶部施加蓝宝石或玻璃的牺牲层。
[0061] 激光处理抟术
[0062] 除非另外定义，否则本文使用的所有技术和科学术语具有与本领域技术人员通常 理解的含义相同的含义。除非另外指出，否则例如在整个上下文中，如同这里使用的，以下 术语旨在具有以下含义：
[0063] 如本文使用的，术语"光声钻孔"涉及如下的处理目标的方法，该方法通常通过使 用比用于烧蚀钻孔或切割技术更低能量的光束照射它，通过从固体的切割或钻孔来处理目 标。通过跟随有热弹性膨胀的光学吸收处理，在所照射的材料内产生宽频声波，以在其中围 绕光束传播轴（通常和孔的轴一起）形成压缩材料的路径，其特征是平滑壁的孔，在材料内 减小或消除的排出物和最小化的微裂纹的形成。
[0064] 如本文使用的，术语"光丝改性区域"涉及在基板内的光丝区域，其特征是由光束 路径限定的压缩区域。
[0065] 如本文使用的，词语"突发"、"突发模式"、或"突发脉冲"涉及具有大致小于激光重 复周期的相对时间间隔的激光脉冲的集合。应当理解地是，突发中脉冲之间的时间间隔可 以是恒定的或变化的，而且突发中脉冲的幅度可以是变化的，例如，以便在目标材料内产生 优化或预定的光丝改性区域。在某些实施方式中，可以以各种强度或能量的脉冲构成突发 来形成突发脉冲。
[0066] 如本文使用的，术语"基板"意思是（对波长）透明材料目标，并且可以选自硅、碳 化硅、包含透明陶瓷的组、聚合物、透明导体、宽禁带玻璃、水晶、石英晶体、金刚石（天然或 人造）、蓝宝石、稀土配方、用于显示器的金属氧化物和具有或没有涂层的抛光或未抛光的 非晶氧化物的组，并且意为涵盖它们的任何几何构造，例如但不限制于板材或晶片。基板 也可以选自包含生物芯片、光学传感器、平面光波导、光学纤维、硅、Ill-V半导体、微电子芯 片、记忆芯片、传感器芯片、电子光学镜片、发光二极管（LED)、激光二极管（LD)、和垂直腔 面发射激光器（VCSEL)的组。目标或目标材料通常选自基板。
[0067] 如本文使用的，"激光成丝"是通过使用激光在材料中产生光丝的行为，该处理可 以通过光丝形成的压缩来改性材料，其中光丝有足够强度来"移动"材料而不是"去除"材 料。
[0068] 如本文使用的，"主焦腰"涉及在最后聚焦之后（穿