一种激光器的制作方法

本发明涉及激光器加工应用技术领域，具体为一种激光器。

背景技术：

激光切割是相对于业界传统的锯片切割，而发展出的新型切割技术，它一般将激光束聚焦在芯片表面或内部，通过激光在芯片表面或内部划出沟槽痕，然后再用裂片技术沿划痕裂开。激光切割具有产能高、成品率高、易于自动化操作、成本低等优势，在LED（发光二极管）芯片、RFID（射频识别）、Flash（闪存）等等产品的制备领域中被广泛应用，尤其在半导体LED芯片的衬底划片工艺中，已经完全替代了金刚石刀具切割。

采用激光加工技术进行LED晶圆划片，已经成为LED制造业的标准工艺。相比于传统的金刚石刀片切割，激光切割速度快、质量好、效率高。目前主要通过单焦点单个皮秒脉冲，聚焦于材料内部，利用其高功率密度进行激光划片。

对于较薄的晶圆片，传统一般采用单束激光聚焦形成一个焦点，利用其高功率峰值密度进行加工。此类较薄的晶圆片一般需要将厚片子机械减薄、抛光加工得到。

为进一步节约成本，提高效率，将逐渐去掉减薄工序，产品的厚度将逐步增加。通过单焦点多次多层加工，效率较低，且会造成切割外观差，断面质量不高等情况，导致产品良率下降。

另外一个重要问题，LED芯片加工，通常采用一个脉冲进行加工，由于峰值功率较高，能量较大，激光极易穿透材料，伤害蓝宝石衬底背面的电极，造成电性良率下降。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种激光器，用于解决现有技术中激光切片对于较厚的晶元划片效率低、外观质量和电性良率下降的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种激光器，所述激光器包括：种子源，用以输出具有可调频率和脉宽的激光脉冲；光调制器，与所述种子源相连，用以在调制信号的控制下将所述激光脉冲调制成具有一定包络形状的光脉冲串；第一放大器，与所述光调制器相连，用于对所述光脉冲串进行放大以提高所述光脉冲串的激光功率；分束器，与所述第一放大器相连，用于将放大后的所述光脉冲串分为完全相同的第一脉冲串和第二脉冲串；两个第二放大器，与所述分束器相连，用于对所述第一脉冲串和所述第二脉冲串分别进行放大以提高所述第一脉冲串和所述第二脉冲串的激光功率。

于本发明的一实施例中，所述激光器还包括发散角处理装置，连接于所述分束器和两个所述第二放大器之间，用于改变所述第一脉冲串或所述第二脉冲串的发散角使输出的所述第一脉冲串和所述第二脉冲串具有不同的发散角。

于本发明的一实施例中，所述发散角处理装置为扩束镜。

于本发明的一实施例中，所述发散角处理装置为透镜组。

于本发明的一实施例中，所述种子源为皮秒光纤种子源或飞秒光纤种子源。

于本发明的一实施例中，所述第一脉冲串和所述第二脉冲串中分别包含的脉冲包络数为2个～或2个以上。

于本发明的一实施例中，所述激光脉冲的波长范围为355nm～1550nm；脉宽范围为100fs～200ps。

如上所述，本发明的一种激光器，具有以下有益效果：

1、本发明的激光器通过设置分束器，可以输出完全相同的两个脉冲串，通过设置发散角处理装置可以将两个脉冲串于待划片物上形成上下两层分别由若干聚焦点（爆炸点）组成的切割层，使用双焦点低能量激光划片，适用于较厚LED晶圆片（>150um）的一次性切割问题，改善厚片加工的外观直线度和外观效果，有效提高激光划片的质量。

2、本发明的激光器输出脉冲串式激光，有效避免单脉冲峰值功率过高对晶圆背面电极造成的损伤，提高切片制作LED芯片的电性良率。

3、本发明的激光器直接输出两路激光，相比于常规通过透镜分光实现双焦点的方式，激光器输出功率较低，避免了高功率对激光器的损伤，且每路激光的功率可直接独立控制，无需通过分光装置实现，简易且灵敏，同时降低了制作的成本。

附图说明

图1显示为本发明的激光器的原理框图。

图2显示为本发明的激光器的一种优选原理框图。

图3显示为本发明的激光器的种子源产生的激光脉冲的示意图。

图4显示为本发明的激光器的种子源产生的激光脉冲经调制后生成的光脉冲串的示意图。

图5显示为本发明的激光器的在待切片物上形成的聚焦点的示意图。

元件标号说明

100 激光器

101 种子源

102 光调制器

103 第一放大器

104 分束器

105 第二放大器

106 发散角处理装置

200 待划片物

201 第一层聚焦点

202 第二层聚焦点

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。

本实施例的目的在于提供一种激光器，应用脉冲串的飞秒或者皮秒激光光束进行LED芯片衬底等基片划片。

本实施例的激光器是一种共源双光路脉冲串皮秒光纤激光器，即由同一皮秒种子源产生，两路，包络可调的，由2个或2个以上超短激光脉冲构成的脉冲串（2-2个以上脉冲可调），且没路激光独立放大，激光功率独立可调，可根据激光加工工艺灵活设置，旨在解决LED领域较厚晶元划片的质量，效率和良率问题。

本实施例的激光器采用脉冲串式，两路，皮秒激光束，激光器的脉冲串聚焦于LED蓝宝石衬底、硅衬底或SIC衬底晶圆内部，形成上下两层聚焦点（爆炸点），进行一次性激光高质量划片。脉冲串式激光加工方式将有效避免单脉冲峰值功率过高对晶圆背面电极造成的损伤，提高LED芯片制作的电性良率。采用双焦点低能量激光划片将主要解决较厚LED晶圆片（>150um）的一次性切割问题，改善厚片加工的外观直线度和外观效果。

本实施例的激光器直接直接输出两束光，外光路无需透镜分光，光路更加简便。所以本实施例的激光器可以解决现有技术中激光切片对于较厚的晶元划片效率低、外观质量和电性良率下降的问题。

以下将详细阐述本实施例的一种激光器的原理及实施方式，使本领域技术人员不需要创造性劳动即可理解本实施例的一种激光器。

具体地，如图1所示，本实施例提供的激光器100包括：种子源101，光调制器102，第一放大器103，分束器104以及两个第二放大器105。优选地，如图2所示，所述激光器100还包括发散角处理装置106。

具体地，于本实施例中，所述种子源101用以输出具有可调频率和脉宽的激光脉冲。其中，所述种子源101可以为皮秒光纤种子源或飞秒光纤种子源，即所述种子源101直接产生两束同源且相干的皮秒或飞秒激光。

于本实施例中，所述种子源101为皮秒光纤种子源，皮秒光纤种子源产生高重频皮秒激光，如图3所示。T₀为种子源输出脉冲的宽度，也为脉冲包络或脉冲串中单个脉冲的脉冲宽度，f₀为种子源输出脉冲的重复频率，也为脉冲包络或脉冲串中单个脉冲的重复频率。

于本实施例中，所述激光脉冲的波长范围为355nm～1550nm，脉宽范围为100fs～200ps，重复频率50K-1MKZ可调，功率0-20W可调，水平偏振。

具体地，于本实施例中，所述光调制器102与所述种子源101相连，用以在调制信号的控制下将所述激光脉冲调制成具有一定包络形状的光脉冲串，其中，如图4所示，所述光脉冲串的每个包络均包括至少2个子脉冲，其中，t为时间坐标，T为脉冲串货或脉冲包络的时间宽度，F是脉冲串的重频频率。

具体地，于本实施例中，所述第一放大器103与所述光调制器102相连，用于对所述光脉冲串进行放大以提高所述光脉冲串的激光功率。

于本实施例中，所述分束器104将调制生成的光脉冲串分为完全相同的两束光，具体地，于本实施例中，所述分束器104与所述第一放大器103相连，用于将放大后的所述光脉冲串分为完全相同的第一脉冲串和第二脉冲串。

其中，所述第一脉冲串和所述第二脉冲串中分别包含的脉冲包络数为2个～2个以上。即所述第一脉冲串和所述第二脉冲串分别由一定重复频率、2个或2个以上相同能量、相同脉宽的皮秒或飞秒脉冲构成的脉冲串组成，且范围内任意可调。

具体地，于本实施例中，所述发散角处理装置106与所述分束器104相连，用于改变所述第一脉冲串或所述第二脉冲串的发散角使输出的所述第一脉冲串和所述第二脉冲串具有不同的发散角。

于本实施例中，所述发散角处理装置106可以为扩束镜或透镜组。

于本实施例中，所述发散角处理装置106优选为扩束镜，即一路激光脉冲串通过扩束镜，使发散角大小变化，由于所述第一脉冲串和所述第二脉冲串的发散角不同，所述第一脉冲串或所述第二脉冲串在聚焦后的焦点不在同一个高度上，如图5所示，这样就相当于在待划片物200上同时形成两条划片切断线。

于本发实施例中，两个所述第二放大器105分别与所述发散角处理装置106相连，用于对发散角不同的所述第一脉冲串和所述第二脉冲串分别进行放大以提高所述第一脉冲串和所述第二脉冲串的激光功率。这样，所述第一脉冲串和所述第二脉冲串的激光功率可以分别独立调节。

由上可见，本实施例中的激光器100可以输出两个脉冲串，而且两个脉冲串的发散角不同，这样激光器100直接输出的脉冲串即可于待划片物200上形成上下两层分别由若干聚焦点（爆炸点）组成的切割层，即第一层聚焦点201和第二层聚焦点202，具体如图5所示。

本实施例中的激光器100输出的两个脉冲串经合束，聚焦后在待划片物200上形成上下两层分别由若干聚焦点，即第一层聚焦点201和第二层聚焦点202。

以下具体说明本实施例中激光器100生成输出直接使用的脉冲串的过程：

皮秒光纤激光器种子源输出的激光脉冲串的重复频率为37MHz，脉宽为10ps，光功率约为200mw，经过光调制器102对种子源101输出的激光脉冲串进行调整，调整后的输出信号为重复频率为50KHz-1M可调的脉冲串，脉冲串宽度为20ps-200ps可调ns，脉冲串具有2-20个皮秒脉冲，经分束器104分为A，B两路，分别再经过放大，输出两路功率为0.1-10W皮秒脉冲串。

综上所述，本发明的激光器通过设置分束器，可以输出完全相同的两个脉冲串，通过设置发散角处理装置可以将两个脉冲串于待划片物上形成上下两层分别由若干聚焦点（爆炸点）组成的切割层，使用双焦点低能量激光划片，适用于较厚LED晶圆片（>150um）的一次性切割问题，改善厚片加工的外观直线度和外观效果，有效提高激光划片的质量；本发明的激光器输出脉冲串式激光，有效避免单脉冲峰值功率过高对晶圆背面电极造成的损伤，提高切片制作LED芯片的电性良率；本发明的激光器直接输出两路激光，相比于常规通过透镜分光实现双焦点的方式，激光器输出功率较低，避免了高功率对激光器的损伤，且每路激光的功率可直接独立控制，无需通过分光装置实现，简易且灵敏，同时降低了制作的成本。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。