内容发布更新时间 : 2024/12/22 10:52:35星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

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附录1 英文翻译

水射流与激光结合加工在半导体中的应用

摘要

最近几年，半导体晶圆已经占据了市场的很大一部分，它在复合材料的生产中超过其他硅产品的知名度。由于这些III/V 半导体材料的加工工艺要求高，因此产生了许多与传统加工不同的加工工艺和方法。不同的切割方法之间存在着显著差异。在传统切割中， 由于存在严重的热损失，使工件的切口处产生结晶体。 现在，有了让人满意的解决方法---与激光微射流（ lmj ）这一成果 ，一个革命性耦合激光和水射流的技术。这是一种比其他加工方法更快捷和清洁的加工方法，并且能产生很高的加工精度。此外，它可以切割任意的形状，这在其他传统加工方法中是不可能的。最后，安全问题不应该忘记。事实上，由于融入了水射流，在加工过程的检测中没有发现产生有毒气体。

关键词：激光切割，水射流引导激光，砷化镓，化合物半导体。 1.导言

硅占半导体晶圆市场已经超过三十年。然而，持续的要求，更高的速度和增加小型化带动无线电和宽带通讯行业的发展，使III/V半导体材料，如砷化镓（ GaAs ）的和磷化铟（ InP） 的需求量增大。事实上，这些材料的电学性比纯硅更具有优势，它们在高频率的运作，改善信号接收效果，更好的处理信号在拥挤的频带，和增大大的功率效率更有优势。根据“IC 的

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毕业设计（论文）

洞察”的市场研究（公司总部设在斯科茨代尔，亚利桑那州），在2002年占市场87 ％的份额的化合物半导体集成电路仍然主要是基于砷化镓。半导体市场已经把他们生产的产品定在这个方向。 “IC 的洞察”调查，在2002年到2007年化合物半导体每年平均的增长率为22%。相较之下，比同一时期的IC市场增长率为10 ％ 。在2000年该化合物半导体IC市场的高峰24.2亿美元，但在2002年下跌至16.9亿美元。 “IC 的洞察”预测增长强劲，在随后的岁月，与不断扩大到2007年，当市场将会扩大一倍以上，达46.5亿美元。

今天，砷化镓市场已不再被认为是为特定盈利市场。最重要的应用不光是无线通信业，砷化镓是揭示了它的潜力在光电电子应用在军事，医疗，特别是LED照明领域。标准的生产技术仍然需要变得更加适应这一新的高增长的市场。减少芯片尺寸低于500um的规定，使用更薄的晶圆比100um的，缩小晶圆厚度也有其优点，可以降低其温度梯度。

由于砷化镓是非常脆弱，改善方法是用树脂叶片。这需要提高切削速度和质量。此外，考虑制造晶圆的切割过程是精密的，这需要使用新的切割方法，达到高生产率。此外，砷化镓的价格昂贵也是需要考虑的。另一个不如忽视的重要方面是：制造和加工的化合物半导体，尤其是砷化镓，对安全有严重的威胁。砷化镓气体有毒，是引起人类致癌物质。这些事实提出了很多的关注，从环境，健康和安全的立场。 2 .比较不同的切割方法

目前有三种加工方法，用来加工砷化镓晶圆，即砂轮切断，刨切，和激光引导水射流切割。由于砷化镓的特定属性，缺点不容忽视，当切割硅晶片，因为划片砷化镓在加工时有很多缺点。传统的切割方法在加工半导体时会遇到很多问题。激光引导水射流切割主要优势切割硅晶圆时的切缝质量高。如果是传统的切割方法的话，由于硅晶圆非常的脆，加工出高质量的切缝是很难实现的。刨切宽度较大的砷化镓时，加工面面要拓宽，从而减少芯片数量的百分之晶圆。此外，由于机械的限制，导致工件的边缘往往容易破碎，从而使该件无法使用。在一般情况下，要达到一个符合条件的切割质量，切削速度要在3到12mm/s之间，这主要取决于晶圆的厚度，从而大大减缓了整个加工效率。表1显示的是3种切割方法的比较。

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水射流切割可以在同样的毛配件中切削出更多的工件，既节约材料降低成本。在加工一个昂贵的复合材料，这是一个真正的优势。举例来说，晶圆并不总是沿内切线。这往往是晶圆破损的主要原因。这意味着，要清楚处理大量的废弃晶圆时间和精力。利用激光引导水射流，不需要将它与一个标准的激光看待，可以增加砷化镓晶圆的切削速度，提高切缝质量。此外，它可以切割任意形状，包括多项目晶圆，这在传统切割中是不可能的。

3.水射流引导激光加工

激光引导水射流采用了薄水射流作为一个引导件，以指导工件加工（参见图1 ） 。除了引导激光，水射流冷却作用正是它的优势所在，它可以降低切削时的温度，也就消除了材料的熔融。事实上，在激光引导水射流是一个低温切割系统，在任何切削过程中检测的工作的切削温度不会超过160 ° C的[ 2 ] 。

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