专利名称：一种薄硅片的弯曲成形方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体器件的制造技术，特别是一种薄硅片的弯曲成形方法。
背景技术：
随着光电子技术的发展，半导体器件已经不仅仅满足在平面尺寸的制造，也增加 了对复杂曲面的需求，特别是翘曲薄硅粱的应用等，因此要求我们在传统的微厚度平面结 构器件上进行进一步的加工。此时半导体硅材料厚度较薄，如采用传统的外力成形则易导 致材料破损，因此必须在高温条件下开展外力成形；而采用传统化学刻蚀手段实现弯曲加 工则制造周期较长，且控制难度大，对环境也有一定程度的污染。Joachim Fruhauf, Eva Gartner 和 Erhard Jansch. “硅的塑性[J] ”，《微机械微 工程学报》9 (1999) 305-312.公开了一种传统外力高温硅片弯曲成形方法，其硅片厚度仅为 50um，其主要步骤是1、把待弯曲硅片放入保温炉中，加热至900摄氏度，使得硅片展现出塑性特征；2、使用一定外力冲击待弯曲硅片，达到弯曲成形目的。但上述方法存在以下缺点1、需要提供高温环境，不利于实施。高温环境使得硅片展现出塑性，硅片在展现塑 性后才可以弯曲成形。2、厚度单一，仅给出了 50um厚度的弯曲结果。厚度对外力大小较为敏感，若相对 较厚则外力成形不易控制，厚度过大，硅片容易破碎。3、外力弯曲属于接触加工，且需要严格控制外力大小，易导致硅片的直接破坏。
发明内容
为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种在室温环境便可对0. 1 0. 3mm厚度薄硅片进行非接触式加工的薄硅片的弯曲成形方法。为了实现上述目的，本发明的技术方案如下一种薄硅片的弯曲成形方法，利用 Nd: YAG脉冲激光器输出的波长为1064nm的激光束对薄硅片进行扫描，通过激光与薄硅片 材料的热作用为薄硅片弯曲提供动力和温度条件，具体包括以下步骤A、选择被扫描长度2 10mm、厚度0. 1 0. 3mm的薄硅片，用去离子水清洗干净；B、将薄硅片安装于预先调整好的工作台上，并利用固定夹具使其一端固定；将 Nd: YAG脉冲激光器的脉冲宽度选择在1 IOms之间，通过在线视频系统调整聚焦透镜，在 确定激光束焦点位置后，移动激光束焦点位置使离焦量f在15 25mm之间；设定激光束的 扫描路径的起点位置为距薄硅片一侧外3 5mm处、终点为距薄硅片另一侧外3 5mm ；最 后调试激光参数，使线能量密度在0. 3 1. OJ/mm之间，并按照实际需要确定扫描次数；C、按照预先设定好的扫描路径，对硅片进行扫描；扫描过程中硅片发生弯曲，最终 弯曲角度的大小取决于扫描次数的多少，扫描次数越多则弯曲角度越大，直到达到弯曲成 形的要求。
本发明所述的Nd: YAG脉冲激光器为JK701H型脉冲激光器。与现有技术相比，本发明具有以下有益效果1、本发明提出了采用Nd:YAG脉冲激光在室温条件下对0. 1 0. 3mm厚度薄硅片 进行弯曲成形，获得了良好的弯曲效果；激光扫描阶段不需要提供额外的温度环境，弯曲成 形主要利用激光与材料的热作用实现硅片的塑性特征，进而通过上下表面不同温度产生的 应力差而实现。2、本发明利用1064nm脉冲激光实现了 0. 1 0. 3mm厚度硅材料的弯曲成形，可以 得到30度的弯曲角度，弯曲质量良好；同时操作方便，工艺简单，利于实现自动化。3、本发明采用的激光弯曲技术属于非接触加工形式，对材料表面没有接触损伤， 可以有效避免弯曲过程硅片因受到外力接触而造成的破损。
本发明共有附图2张，其中
图1是本发明的成形设备示意图。图2是本发明的扫描路径示意图。图中1、在线视频系统，2、聚焦透镜，3、激光束，4、激光束焦点位置，5、薄硅片，6、 固定夹具，7、扫描路径。
具体实施例方式下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1-2所示，一种薄硅片的弯曲成 形方法，利用Nd: YAG脉冲激光器输出的波长为1064nm的激光束3对硅片进行扫描，通过激 光束3与薄硅片5材料的热作用为薄硅片5弯曲提供动力和温度条件，具体包括以下步骤A、选择被扫描长度2 10mm、厚度0. 1 0. 3mm的薄硅片5，用去离子水清洗干 净；B、将薄硅片5安装于预先调整好的工作台上，并利用固定夹具6使其一端固定；将 Nd: YAG脉冲激光器的脉冲宽度选择在1 IOms之间，通过在线视频系统1调整聚焦透镜 2，在确定激光束焦点位置4后，移动激光束焦点位置4使离焦量f在15 25mm之间；设定 激光束3的扫描路径7的起点位置为距薄硅片5 —侧外3 5mm处、终点为距薄硅片5另 一侧外3 5mm ；最后调试激光参数，使线能量密度在0. 3 1. OJ/mm之间，并按照实际需 要确定扫描次数；C、按照预先设定好的扫描路径7，对薄硅片5进行扫描；扫描过程中薄硅片5发生 弯曲，最终弯曲角度的大小取决于扫描次数的多少，扫描次数越多则弯曲角度越大，直到达 到弯曲成形的要求。本发明所述的Nd: YAG脉冲激光器为JK701H型脉冲激光器。本发明可实现厚度0. 1 0. 3mm厚度薄硅片5的弯曲成形，表面质量良好，0. 1mm、 0. 2mm和0. 3mm厚的薄硅片5弯曲角度分别可达到30度、20度和10度。
权利要求
1.一种薄硅片的弯曲成形方法，其特征在于利用Nd:YAG脉冲激光器输出的波长为 1064nm的激光束( 对薄硅片( 进行扫描，通过激光束(；3)与薄硅片( 材料的热作用 为薄硅片( 弯曲提供动力和温度条件，具体包括以下步骤A、选择被扫描长度2 10mm、厚度0.1 0. 3mm的薄硅片(5)，用去离子水清洗干净；B、将薄硅片(5)安装于预先调整好的工作台上，并利用固定夹具(6)使其一端固定；将 Nd: YAG脉冲激光器的脉冲宽度选择在1 IOms之间，通过在线视频系统(1)调整聚焦透 镜O)，在确定激光束焦点位置(4)后，移动激光束焦点位置(4)使离焦量f在15 25mm 之间；设定激光束C3)的扫描路径(7)的起点位置为距薄硅片( 一侧外3 5mm处、终点 为距薄硅片(5)另一侧外3 5mm ；最后调试激光参数，使线能量密度在0. 3 1. OJ/mm之 间，并按照实际需要确定扫描次数；C、按照预先设定好的扫描路径(7)，对薄硅片(5)进行扫描；扫描过程中薄硅片(5)发 生弯曲，最终弯曲角度的大小取决于扫描次数的多少，扫描次数越多则弯曲角度越大，直到 达到弯曲成形的要求。
2.根据权利要求1所述的一种薄硅片的弯曲成形方法，其特征在于所述的Nd:YAG脉 冲激光器为JK701H型脉冲激光器。
全文摘要
本发明公开了一种薄硅片的弯曲成形方法，利用Nd:YAG脉冲激光器对薄硅片进行扫描，通过激光与薄硅片材料的热作用为薄硅片弯曲提供动力和温度条件。本发明在激光扫描阶段不需要提供额外的温度环境，弯曲成形主要利用激光与材料的热作用实现硅片的塑性特征，进而通过上下表面不同温度产生的应力差而实现。本发明利用1064nm脉冲激光实现了0.1～0.3mm厚度硅材料的弯曲成形，可以得到30度的弯曲角度，弯曲质量良好；同时操作方便，工艺简单，利于实现自动化。本发明采用的激光弯曲技术属于非接触加工形式，对材料表面没有接触损伤，可以有效避免弯曲过程硅片因受到外力接触而造成的破损。
文档编号B81C1/00GK102070119SQ20101060156
公开日2011年5月25日 申请日期2010年12月23日 优先权日2010年12月23日
发明者刘双, 吴东江, 郭东明, 马广义 申请人:大连理工大学