半导体材料的激光切割的制作方法

文档序号:6891088
专利名称:半导体材料的激光切割的制作方法
技术领域
本发明涉及使用激光切割半导体材料,具体涉及激光切割EFG生成材料。
背景技术
从熔液中生成成形晶体材料的形状可控晶体生长(EFG)方法是公知的,例如美国专利4937053、5102494和5558712所述。在太阳能电池的制造中使用EFG材料也是公知的,例如美国专利4751191、5698451、5106763和5151377所述。在实践中,EFG法已被用来生成掺杂半导体材料的中空多面体(如掺磷硅八面体),然后用激光将这些多面体切割成用来制造太阳能电池的矩形晶片或白片。最近的努力目标是生成大直径薄壁硅管,例如是直径约50cm、壁厚为100-700μm(微米)的圆管。
材料的激光切割包括材料吸收激光能量,导致局部温度升高,材料的熔化和汽化以及将熔化和汽化的材料从切割物体上去除。由于需要最大化切割速度,因而推动了现行的、从EFG生成的中空硅体上获取切片技术的发展,这就导致了寻求具有最大可用平均能量的激光。到目前为止,将中空硅体切片的切割过程是利用传统工业激光(如平均能量水平约为100-500瓦(W)的传统NdYAG和CO2激光)在空气中完成的。这些激光在切割动作上的相似之处是它们分别都使用约为300和500微秒(μs)的较长的脉冲宽度,并且切割主要是以熔化机理进行。对于300μm厚的硅来说,这些现有的激光切割硅体技术的切割速度约为25-50mm/s。另外,用与现有方法同样的激光切割方法切割脆性的EFG生成硅体时,还会在硅片边缘出现激光感应损害。
被加热的地方出现材料物理性质的改变造成了硅片的激光感应边缘损伤。在材料中能探测到这种变化的材料深度称为热影响区(HAZ)。HAZ的缺陷有两种微裂纹和残留物的堆积(残渣)。微裂纹通常有数条,开始一般是朝垂直于切割边缘方向发展,然后转大约90度,沿平行于切割边缘方向延伸。举例解释这个问题,当用脉冲宽度0.5毫秒(msec)、脉冲能量500毫焦(mJ)、高斯点光束直径约150-200μm的NdYAG激光在空气中切割厚度为300μm的硅时,微裂纹可能延伸至距离切割边缘50μm远的地方。由于微裂纹可造成激光切割晶片的机械性弱点,因此是绝对不希望有的。残渣主要包括从熔化和汽化状态重新固化后的硅和SiO2(当切割区域存在氧时)。堆积的残渣使切片的边缘软化。
在切片被用于制造太阳能电池之前,损伤的边缘材料要用化学蚀刻来去除。HAZ越深,在切片边缘就要去除越多的材料。糟糕的是,出现边缘损伤会造成可用于制造太阳能电池的切片区域的减少,而且,由于在将切片制作成太阳能电池或其他设备所需的几个工序前,需要从切片上去除边缘损伤材料,因此,成本将会提高。
影响激光束与结晶硅相互作用以及HAZ范围的主要激光特性是激光功率和吸收系数相对于波宽、温度、峰值激光功率和气体成分的变化。这些因素对切割速度极限、传热机理、随后的HAZ形成和边缘损伤的产生会产生影响。然而,由于向激光切口附近的材料引入的热量决定了HAZ的范围和微裂纹的产生及长度,因此为减少边缘损伤,加大激光功率以提高切割速度的基本要求还必须与限制向硅材料的热量输入相联系。为使硅晶体材料加热到约600℃度以上使硅熔化,根据激光束的波长,需要足够的脉冲长度以保证初始有足够的能量保留在硅晶材料中。激光脉冲能量必须维持在熔化阈值附近以最小化HAZ。
利用激光能量无损、高速地切割硅仍然是很难但必须达到的目标,以努力在将硅切片转换器成太阳能电池或其它半导体器件的各个阶段上达到高收益并能降低制造成本。
发明目的及概述本发明的主要目的是提供一种新的和改进的用激光切割结晶材料的方法。
本发明的另一个目的是提供一种新的和改进的用激光切割半导体块,从而生产出用来制造太阳能电池或其他固态半导体器件的晶片的方法。
本发明的再一个目的是提供一种新的和改进的用激光切割结晶材料、以减少边缘损伤的方法。
提高激光切割结晶材料(如硅)的速度仍然是本发明的一个目的。
一个更具体的目的是提供一种改进的用激光高速切割薄硅体、同时最小化在切割材料边缘产生的微裂纹或其他损伤的方法。
另一个具体的目的是提供一种改进的用激光以优化的速度将EFG生成中空硅体切割成矩形晶片或白片、同时减少晶片边缘产生微裂纹数量的方法。
在随后的详细描述中将变得一目了然的上述目的和其他目的,是通过在选定的真空或无氧环境中用激光切割半导体材料而实现的。更具体地说,激光切割是在真空或在一种或多种这类包括合成气体和惰性气体(He、Ne、Ar、Kr)的气体中进行的。下面结合附图和详细具体说明,本发明的其他特性和优点会披露得更加清楚。


图1A-1G是一组曲线,比较在不同的进行切割的环境中,利用Q-转换器NdYAG激光器切割硅的速度;图2是实施本发明的一种装置的示意图;图3是图2所示装置的部分断面图;图4是构成图2所示装置一部分的O型环的断面图;图5是限制气体套圈改型后的平面图;图6表示构成本发明另一实施例一部分的激光气体辅助喷嘴的示意图。
本发明的详细描述当在空气中利用激光切割硅或其他材料时,激光光束焦点具有的峰值功率密度应小于会使空气分解形成等离子体的数值,该值大约是每平方厘米5×109瓦(W/cm2)。等离子体的形成消耗了基本全部或大部分的激光能量,致使只有少量能量到达要切割材料的表面,从而阻止了激光切割。总的讲,对于在空气中的激光切割,如果任何材料的峰值功率密度正好低于使空气分解为等离子体的水平,HAZ就会变小。然而,上面已经提到,为使HAZ最小,激光脉冲能量必须维持在熔化阈值附近。根据这些确定硅熔化所需的最小能量是200J/cm2,硅汽化所需的最小能量是1000J/cm2。(对于实践中常用的激光束直径在50-200μm量级的情况,熔化和汽化能量阈值分别是每次脉冲约4mJ和64mJ)。
短脉冲长度的激光(即,脉冲宽度在数十纳秒或更少的激光)之所以受到欢迎,是因为它们的平均功率水平被提高到可以用来进行硅片表面的高速切割,因而可用其来最小化边缘损伤。这种激光可被用于提供接近空气分解实际限值的峰值功率密度。我们已经在研究使用短脉冲长度的激光在空气中切割硅,我们期待短脉冲长度激光能量将传给硅较少的热量,因而能减小HAZ和损伤深度,同时还有足够的能量吸收,能够快速进行主要采用熔化机理的切割。
然而,在试图使用短脉冲激光以通常的超过10mm/s的速度在空气中切割晶片时,会发现一些问题。当使用高峰值功率的Q-转换器NdYAG激光和短脉冲的Excimer激光时,发现在空气中切割300-600μm厚的EFG生成的硅管时,开始速度很快,大于25-50微秒,但随后就基本降到了零。在空气中使用铜蒸汽激光,其结果也不令人满意,因为尽管有5000-10000Hz的高脉冲频率,光束穿透得很快,但SiO2残渣很快填满了切割动作产生的切口空间,造成切边的粘连闭合,妨碍了晶片的去除。到本专利之前,还没有合适的短脉冲激光用于从EFG过程生成的薄晶体硅管上切片,尽管这些激光能够提供足以超过硅熔化阈值并汽化熔化的硅的峰值功率密度程度。
为本发明所做的研究表明,即使使用短脉冲长度的激光在其峰值功率密度正好小于空气等离子体分解水平的情况下进行切割(约5×109W/cm2),在空气中切割的硅材料的表面附近还能发现一些等离子体物质,因此有可能等离子体与硅汽化的存在有关,等离子体的产生会造成微裂纹损害。
本发明基于和包括以下发现通过在真空或选定的气体环境(基本包括惰性气体(He,Ne,Ar和Kr)或合成气体(90%N2∶10%H2))下切割硅材料,就能克服用短脉冲Q-转换器NdYAG激光切割硅所经常遇到的问题,并使通常的微裂纹损害基本消除。
我们进行了一系列切割实验,以评价环境变化对激光束穿透、切割速度和与HAZ有关的对试样的切割损伤的影响。为了做试验,使用700μm厚的抛光Czochralski生成单晶硅片,因为平的抛光表面便于测量。使用脉冲宽度为10ns(纳秒),脉冲重复频率为50Hz的光谱物理模式PRO-290型Q-转换器NdYAG激光进行硅试样的切割。试验中激光的平均功率输出为65W。每个脉冲的能量500mJ,激光束焦点具有的峰值功率密度为0.9×109W/cm2,恰好低于发生空气等离子体分解的水平5×109W/cm2。被切割的试样固定在一个小室内,小室有一个窗子使激光束可以直接达到试样。该室与一个涡轮分子泵和一个集气管相连。泵和集气管用于抽真空并维持真空或向室内注入各种选定的气体。试验在以下环境中进行空气、真空、N2、CH2F2、合成气体(90%N2∶10%H2)和惰性气体He,Ne,Ar和Kr。在以上气体环境进行切割时,小室压力保持在1个大气压。
用光学显微镜测量深度,测量深度的方式是通过在激光切痕的顶表面和底部进行临界聚焦。切痕是将材料暴露于聚焦的激光束脉冲下切入抛光晶片中而形成的,而脉冲增量为1、2、4、8、16、32、64、128,并在每个增量后测量切痕厚度。材料的损伤通过金相截面和光学显微镜检查。
图1A-1G用曲线表示了在真空和除了两个以外的以上列举的所有气体环境下进行材料切割的效果。应该注意,图1A-1G给的数据只是针对氦(He)和氩(AR)。然而,氖(Ne)和氪(Kr)也进行了实验,得到了基本一致的结果。由于惰性气体看起来工作效果很好,因此也对氮气进行了试验,以证实在大气环境中是否是氧气造成了很低的切割速度。合成气体用来证实氢是否可以加速切削速度,结果表明合成气体与惰性气体有基本相同的表现。把二氟甲烷作为周围环境进行了试验,以证实激光能量产生的自由氟基是否能加速切削速度。
图1A-1G给出的数据非常清楚地显示出,除了真空、合成气体和稀有气体环境以外,在所有的环境中,随着深度的增加,光束穿透变慢。比较图1A和1C,显示氮气和空气对切割速度有相似的不利影响,尽管氮气的不利影响不是那么明显。图1F表示用二氟甲烷的效果也不好。真空、合成气体和惰性气体显示了基本相同的高的材料去除速度,且材料去除线速度与脉冲数基本成函数关系。在试验的范围内,材料的去除速度基本上保持常数与深度无关。在真空和惰性气体的环境下穿透速度基本一致,且与惰性气体的原子量无关。
切割速度改进原因并不容易解释。一种可能的解释是相对于其他环境,真空和惰性气体会延缓等离子体的发生。要注意到等离子体总会形成,即使在真空试验中,因为汽化硅似乎导致了等离子体的形成,这可以从材料表面附近闪烁的蓝光看到。
光学显微镜配合切面和金相断面用来确定激光切口的形状、熔化物或残渣的存在和微裂纹的存在。试验表明,在氦气环境中切割时,除了切割刚开始之时,到约200微米(μm)深时在接近垂直的侧壁也都没有出现微裂纹。切口的底部也形成V形,同时在边缘上发现了残渣和硅的一些集结物。同时还可以观察到,当切割穿透深度超过200μm左右时,在切口(即切缝)壁上发现了废渣的一些集结物,这就阻止了光束接近切口的底部,并最终限制了可切割的深度。在200μm左右的深度之外还观察到了微裂纹损伤。在真空中切割时,切割速度和形成的切缝或切口形状都与氦气环境下所形成的切口没有本质区别。相反,在空气中切割时,会产生圆的碗状切口,并且有明显的残渣留存和热影响区。用上述的光谱物理模式NdYAG激光在空气中切割时,到50μm左右深度时就基本中断了。另外还进行了在与外界环境相通的氦气环境下的切割试验,其中不排除有空气存在。这些附加试验不是定量的,但表示出切割速度的急剧衰退,对于125μm厚的晶片速度从3cm/s降到1cm/s,同时由于切口附近残渣的积累和氧化物的形成,也造成了切口质量的降低。
在同样的激光和运行条件下,用125μm厚的EFG生成硅样本进行补充试验。在这个情况下,可以确定在氦和合成气体的条件下切割速度可达3cm/s并无任何明显的微裂纹损伤。
出于经济和实用的原因,在例如氦等惰性气体环境下切割比在真空条件下切割更好。按目前的制造水平,EFG管长度可达6英尺(或甚至更长),并且在圆柱管的情况下,直径可超过3英尺。自然,需要将整个圆柱管装进充氦的小室里,激光束从小室的窗子引入。根据这样的布置,对每个待切割的硅管的小室都应充氦,除非使用一个带锁定真空泵的负载锁。由于这样的装置复杂和昂贵,从经济上考虑,禁示从EFG硅管上切片来制造太阳能电池,因此为实现本发明提出了其他的装置。
图2-4给出了一种在选定的气体环境中,从EFG生成的中空硅管上切下晶片的装置的最佳方式。要注意的是,为了描述的方便,在图3上硅管的壁厚被放大了。图2显示了一个EFG生成的圆柱管或圆柱体10的一小段被连接在与轴14相连的支撑盘12上。该轴可通过适当的驱动结构(未显示)做垂直上下运动和转动。管段10被一个套圈16包围,该套圈为L形截面,如图3所示,其底部对大气开放。套圈的内部空间充满根据本发明所选定的气体,较好是氦气,气体通过安装在套圈顶壁20的开口19处的一个管18,经适当的流动控制阀(未示出)与气源21相连。套圈固定在一个适当支撑(未显示)上使其位于一个选定的高度。套圈的尺寸允许硅柱体10做相对的垂直和旋转运动。
由于在给定的温度和压力下氦比空气轻,因此氦气有可能从套圈顶部与EFG柱体的间隙中漏出(一小部分氦气也会由于可能的湍流和空气及氦气的混合从底部开口漏出)。如图3所示,套圈与柱体的间隙由固定在套圈内边缘上的非常柔软的和具有小孔的泡沫橡胶O型环22密封。为避免给柱体施加会使其产生裂缝或其它损害的任何力,该环的大小使其可与EFG管以可忽略不计的压力相接触。为了防止氦气从泡沫密封中流走,如图4所示在O形环内埋置一根细的多孔或钻孔塑料管24。管24通过适当的管线(未示出)和控制阀(未示出)与水源(未示出)相连。通过管24定期地向O形环中注入少量的水。O形环22的泡沫橡胶是多孔的,能吸收通过管24注进的水。充水的泡沫橡胶在O形环和柱体的表面之间形成起伏作为防止氦气泄露的密封。
为了使EFG管10易于插入套圈,在O形环内部安置第二条由塑料或橡胶制成的弹性的柔性管26。塑料管26与一套装置(未示出)相连,用来(a)可部分地排空以使密封内周界增大,或(b)向内鼓气使O形环的内周界减小。为了让硅柱体插入套圈,在管26内抽真空以使O形环在截面上收缩,使其内周的主径加大。随后,硅柱体由O形环包围,塑料管26加压有空气或其他气体使O形环在截面上加大,并使其内周的主径减小,使其与硅柱体接合。以压缩和膨胀方式给泡沫橡胶O形环造成的尺寸变化是很轻微的,只是足以在膨胀时能让硅管10轻松插入,在压缩时保证O形环的良好密封而已。套圈还有一个用玻璃或其他透明材料做的侧窗28,激光束可以透过它从管10上切片。
图5显示了前面所述装置的一个变型。在此,氦气、或其它惰性气体或合成气体通过管子18,从套圈顶面的在侧窗28的正上方的开孔30注入套圈,两个由软泡沫橡胶(与密封22相似的材料)制成的垂直弧刷32放置在套圈内的光束作用区的两侧,最好象图5那样紧邻侧窗相对的两边。弧刷32的作用是防止氦气充满整个套圈环,从而减少了要求充满在正被激光束切割的硅管前面的空间所需的氦气量。另一个选择方案是弧刷内部也安置一个多孔塑料管(未示出),其象管24一样通过适当的控制阀(未示出)与水源(未示出)相连,并供水给弧刷使之保持湿润,在弧刷与硅管之间形成半月板,用于防止氦气通过弧刷泄露。
再参考图2,图示的装置还包括一个激光器34,中继镜36、38,一个45°的镜子40以及聚焦柱面透镜42。后者被安装成可沿其光轴从一个位置转动到另一个位置,这两个不同位置彼此间隔90度。透镜42可根据透镜转动机构(未示出)的命令转动。镜子40把激光束反射到柱面透镜,后者将其转换器成一个细长狭窄的点状,比如约300μm×25μm的一个点,并通过玻璃窗28将其聚焦到硅管10的外表面。将光束聚焦为细长窄点,可加速切削过程,并能更好地控制激光能量密度。根据以上布置,通过在硅柱体10上产生矩形或正方形的垂直和横向切口来完成切割,由此生产出矩形或正方形的晶片。
使用图2的装置,优选的切割过程是首先将柱面镜42固定在两个不同位置的第一个,在这个位置来自激光器34中的光束形成一个窄长光束点,其长度方向平行于硅管10的长轴方向延伸。随后,激光器动作,在柱体10上切出若干有水平间距的垂直切口,这些切口从硅管的底端开始。第一切割动作包括硅管间歇旋转360度,以使垂直切口绕管的整个圆周延伸。根据光束点的长度,整个激光切割系统可能需要垂直地移动,以达到合适的切口长度。或者是通过硅管的垂直运动,来达到加长垂直切口的长度。一旦所有的垂直切口完成以后,柱面镜将转动90度,达到其第二位置,在这个位置激光束被聚焦为窄长光束点,其长度方向为水平延伸,也就是与硅管10的轴成直角。水平方向的激光束点水平地穿过垂直切口间的硅管10,使晶片与硅管分离。这可通过硅管的转动来实现。另外,也可通过沿与硅管平行的转轴转动镜子40来实现。无论水平切割怎样进行,只需要水平切割一条线即可生产出切片,这是因为,切片的底边是硅管底边的一部分。
我们设想,也可以不使用上述柱面透镜,而使用其它的激光器,并将光束聚焦成圆点形,利用机械装置,使激光在硅管的表面扫过,通过这种方式从硅管上切出正方形或矩形的切片。除了上面描述的以外,本发明需要的是具有高脉冲重复频率的激光器。
利用激光将材料切成选定的形状的其它方式和装置已经成为公知,比如下列的美国专利1985年3月5日授予A.Tsutsumi的4503313;1987年6月23日授予H.Klingel的4675501;1988年3月1日授予F.Sartorio的4728771;1995年10月31日授予M.Kurosawa等人的5463202;1997年9月16日授权的5667707;1998年5月26日授予K.Sato等人的5756961;1998年6月2日授予H.Balamane等人的5759428。这些专利的内容在此作为参考。
另外一种在惰性气体或合成气体环境下实施切割的装置和方法涉及使用气体辅助激光喷嘴。气体辅助喷嘴是本领域的公知技术,在上面提到的美国专利4728771以及1992年1月21日授予D.Stroud的5083006和1993年6月15日授予G.Neidhardt等人的5220149中都有举例。
作为举例而不是限制,图6示意性地显示了一个气体辅助喷嘴50。喷嘴具有一个中心的或者说是轴向的孔52,孔中安装了聚焦透镜54。孔52的一端56是开口的,用来引入来自激光器(未显示)的光束;还有一个缩小直径的排放口或喷口58,激光束由此流出喷嘴。透镜54用来聚焦激光束,使其聚焦平面位于被切割材料的表面附近,该材料靠近排放喷口58设置。在喷嘴内有一个或多个侧口60用来注入从气源21来的辅助气体。在这里,辅助气体是上面描述过的惰性气体或合成气体。从排放喷口58流出、与被切割材料接触的辅助气体具有一定的流体压力水平,以使其流出喷嘴时有足够的速度驱除聚集在切边的残渣,(在硅管的切割中,残渣主要是激光能量造成熔化和汽化的硅再凝结)以提高切割速度。由于残渣层助长了切边的微裂纹,因此辅助气体去除残渣不仅可以提高切割速度,还可改进切片强度。从喷嘴出来的辅助气体流沿被切割硅管的表面横向分布,从而创造了包围附近管表面部分的无空气环境。
虽然本发明用NdYAG激光器来描述,但本发明可以使用不同的短脉冲长度的脉冲激光器。同样应该注意的是,用可产生较长脉冲的激光器(如脉冲长度为500μs的NdYAG激光器),象本发明所讲的,在包含惰性气体或合成气体环境下进行硅片切割,如果不增加切割速度,也能改进晶片的质量。虽然前面讲的Q-转换器NdYAG激光器在脉冲重复频率为50Hz、脉宽为10ns、平均功率输出为65W的状态下操作,但根据被切割的材料和预期的结果,可选用不同的脉冲重复频率、脉冲宽度和平均功率输出。同样,根据所使用的激光器种类、希望的切割速度、脉冲宽度、重复频率、能量密度、被切割材料的成分和厚度,可选择聚焦在被切割材料上激光束点的形状和大小。根据本发明,优选窄长点的形状,有利于最大化切割速度,而对于其它激光器,还可以用圆点形状。光束点的形状最好使被切割材料上的切口宽度在微米量级。作为举例而不是限制,用短脉冲NdYAG激光器切割硅时,窄长光束点的最大宽度优选为在40-150微米的范围。
另外可能的变型是使套圈16做成底部封闭,即,使其顶壁和底壁由侧壁相连,在其侧面形成转90°的U形截面。应当注意,其他不同结构的激光喷嘴也可用于本发明。
虽然图2描述的本发明是应用于圆柱形管而不是多边形如八角形截面的管但是应该理解本发明可用于切割不同截面形状的管子,比如EFG生成的八边形硅管,一般简称为八面体管,特别是在采用图6所示的辅助气体喷嘴,而不采取图2和3所示的套圈的情况下。还应该理解的是,如果被切割的EFG管有一个多边形截面形状,套圈仍可以给切割区域提供合适的惰性气体或合成气体环境,但在这种情况下套圈的结构将进行改进,其内边将具有一个匹配的多边形结构,以与被切割管更好的配合。应该注意的是使用套圈优于使用辅助气体喷嘴,因为后者要将气体排向大气,这会消耗更多的合成气体或惰性气体。
可以设想,本发明的环境还可以包括惰性气体的混合,或合成气体与一种或多种惰性气体的混合。虽然,对氙气没有进行试验,可以相信,使用其将得到与氦,氖,氩和氪同样的改进效果。
虽然本发明的描述是与切割硅有关,但应当相信,在选定的无空气周围环境或环境下用激光切割脆性晶体材料的概念可以用于切割其它材料。另外,本发明不限于切割中空管,还可用于切割片状或其它形状的硅或其他晶体材料,特别是对厚度较小的材料,比如厚度在100-700μm范围内。同样地,用于支撑硅管的装置和激光系统的结构可使用现有技术中已知的或对本领域技术人员是显而易见的方法进行改进。根据以上的描述,本领域技术人员还可以显而易见地进行其它改进。
在此,术语“激光束”和“激光能量束”被解释为包含激光能量的脉冲流。
权利要求
1.一种将中空的半导体硅体切割成用来制造固态电子器件的晶片的方法,包括以下步骤用短脉冲激光器在真空中或在包括一种或多种合成气体和惰性气体的气体介质中切割所述的半导体。
2.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基本上所有的所述的气体介质包括一种惰性气体。
3.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基本上所有的气体介质包括以下一种和多种气体合成气体、氦、氖、氩和氪。
4.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基本上所有的气体介质包括氦气。
5.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基本上所有的气体介质包括氩气。
6.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述切割是用NdYAG激光进行的。
7.根据权利要求6所述的方法,其特征在于,所述激光具有50Hz的脉冲重复频率。
8.根据权利要求7所述的方法,其特征在于,所述激光的脉冲宽度是10ns。
9.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,基本上所有的气体介质包括一种或多种下列气体合成气体、氦、氩、氖、氪和氙,另外,其特征在于,所述激光器是NdYAG激光器,它产生的激光束具有50Hz量级的脉冲频率和10ns量级的脉冲宽度。
10.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,还包括下列步骤支撑所述中空体,操作所述激光器,使穿过所述中空体的激光束选择水平和垂直的路径,以便从所述中空体上切下矩形的切片。
11.一种将中空的半导体硅体切割成用来制造固态电子器件的晶片的方法,包括以下步骤用一个套圈包围所述半导体,以便在所述半导体周围形成环形空间;向所述环形空间中注入这类包括合成气体和惰性气体He、Ne、Ar、Kr的气体;和用短脉冲长度激光器切割所述半导体,在操作中定向发出激光能量脉冲通过所述环形空间到达所述半导体,在此,所述半导体的激光切割是在所述气体的环境中进行的。
12.根据权利要求1所述的方法,其特征在于,所述套圈有一个激光能量可穿透的窗,而且其特征在于,所述激光脉冲直接通过窗到达所述半导体。
13.一种切割半导体的方法,包括以下步骤激光能量束穿过一个气体辅助喷嘴,直接到达所述半导体,以操作所述激光能量光束来切割所述半导体;向所述气体辅助喷嘴中注入包括合成气体和惰性气体氦、氖、氩和氪的气体,以使所述气体通过所述喷嘴与所述半导体接触,从而使激光在所述气体环境中对所述半导体进行切割。
14.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,所述激光能量束由短脉冲激光器产生。
15.根据权利要求14所述的方法,其特征在于,所述激光器是NdYAG激光器,所述半导体是硅。
16.根据权利要求13所述的方法,其特征在于,进行所述切割是从所述半导体上切下四边形晶片。
17.一种切割半导体的方法,包括以下步骤将所述半导体放入一个具有激光能量可以穿透的窗的容器中,将所述容器抽真空,使所述半导体处于无空气环境中;使激光能量束穿过所述窗进入所述容器到达所述半导体,并使所述激光能量束穿过所述半导体,从而使所述激光能量束切割下所述半导体的一部分。
18.根据权利要求17所述的方法,其特征在于,所述激光能量束由一个NdYAG激光器产生,并且操作所述光束从所述半导体上切割下晶片。
19.根据权利要求18所述的方法,其特征在于,所述半导体是由掺磷硅制成。
全文摘要
一种切割薄的硅体以最小化其边缘损伤的方法,包括在真空中或在合成气体或惰性气体的环境中用脉冲激光束穿过所述的硅体。
文档编号H01L21/304GK1386081SQ01802185
公开日2002年12月18日 申请日期2001年5月14日 优先权日2000年7月26日
发明者B·P·皮茨克, J·P·卡莱斯 申请人:Ase美国公司
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