Microfluïdische laserapparatuur voor halfgeleiderwafels

Overzicht van Microjet Laser Technologie Apparatuur

Microjet-lasertechnologie is een geavanceerde, veelgebruikte hybride micromachinemethode die een “haar-dunne” waterstraal combineert met een laserstraal. Met behulp van een mechanisme voor totale interne reflectie, vergelijkbaar met een optische vezel, levert de waterstraal de laserenergie nauwkeurig af op het oppervlak van het werkstuk. Tijdens de bewerking koelt de straal continu de interactiezone en verwijdert efficiënt gegenereerd puin en poeder, wat een schoner en stabieler proces ondersteunt.

Als een koud, schoon en zeer controleerbaar laserproces vermindert microjet-lasertechnologie effectief veelvoorkomende problemen die gepaard gaan met droge lasermachining, waaronder door warmte beïnvloede schade, verontreiniging en herafzetting, vervorming, oxidatie, microscheuren en kerfverloop. Dit maakt het bijzonder geschikt voor harde en brosse halfgeleidermaterialen en geavanceerde verpakkingstoepassingen waar opbrengst en consistentie cruciaal zijn.

Basisbeschrijving van Microjet Laser Machining

1) Laserbron

• Diode-gepompte solid-state (DPSS) Nd:YAG-laser

• Pulsbreedte: μs/ns opties

• Golflengte: 1064 nm / 532 nm / 355 nm opties

• Gemiddeld vermogen: 10–200 W (typische nominale niveaus: 50/100/200 W)

2) Waterstraalsysteem

• Gefilterd gedeïoniseerd (DI) water, lage druk/hoge druk toevoer indien nodig

• Typisch verbruik: ~1 L/u (bij een representatieve druk van 300 bar)

• Resulterende kracht is verwaarloosbaar: < 0,1 N

3) Spuitmond

• Spuitmonddiameterbereik: 30–150 μm

• Spuitmondmaterialen: saffier of diamant

4) Hulp-systemen

• Hogedrukpompmodule

• Waterbehandelings- en filtratiesysteem

​

Technische specificaties (twee referentieconfiguraties)

Bewerkingscapaciteit (referentie)

• Oppervlakteruwheid: Ra ≤ 1,6 μm (Config A) / Ra ≤ 1,2 μm (Config B)

• Boor-/openingssnelheid: ≥ 1,25 mm/s

• Omtreksnijdsnelheid: ≥ 6 mm/s

• Lineaire snijsnelheid: ≥ 50 mm/s

Toepasbare materialen omvatten galliumnitride (GaN)-kristallen, ultra-wide-bandgap halfgeleiders (bijv. diamant, galliumoxide), speciale materialen voor de lucht- en ruimtevaart, LTCC-koolstof-keramische substraten, fotovoltaïsche materialen, scintillator-kristallen en meer.

Microjet laserbewerking

Toepassingen van Microjet Laser Technologie Apparatuur

1) Wafel snijden (dicing)

• Materialen: silicium (Si), siliciumcarbide (SiC), galliumnitride (GaN) en andere harde/brosse wafers

• Waarde: vervangt diamantblad dicing en vermindert chipping

  • Randchipping: 20 μm)

• Productiviteit: snijsnelheid kan met ~30% toenemen

  • Voorbeeld: SiC dicing tot 100 mm/s

• Stealth dicing: interne lasermodificatie plus straal-ondersteunde scheiding, geschikt voor ultradunne wafers (< 50 μm)

•  

2) Chipboren en micro-gatbewerking

• Through-silicon via (TSV) boren voor 3D IC

• Thermische micro-gatenreeksbewerking voor stroomapparaten zoals IGBT's

• Typische parameters:

  • Gatdiameter: 10–200 μm

  • Aspect ratio: tot 10:1

  • Zijwandruwheid: Ra 2 μm)

3) Geavanceerde verpakking

• RDL-vensteropening: laser + straal verwijdert passivering en maakt pads bloot

• Wafer-level packaging (WLP): epoxy gietmassa (EMC) bewerking voor Fan-Out-pakketten

• Voordelen: vermindert door mechanische spanning veroorzaakte kromtrekken; opbrengst kan 99,5% overschrijden

4) Bewerking van samengestelde halfgeleiders

• Materialen: GaN, SiC en andere wide-bandgap halfgeleiders

• Gebruiksscenario's:

  • Gate recess/notch-bewerking voor HEMT-apparaten: straalgestuurde energietoevoer helpt thermische ontleding van GaN te voorkomen

  • Laser annealing: microjet-ondersteunde lokale verwarming om geïmplanteerde ionenregio's te activeren (bijv. SiC MOSFET-brongebieden)

5) Defectreparatie en fijnafstelling

• Laser fusing/ablatie van redundante circuits in geheugen (DRAM/NAND)

• Microlens array trimming voor optische sensoren zoals ToF

• Nauwkeurigheid: energiecontrole ±1%; reparatiepositiefout < 0,1 μm

FAQ | Microjet (Water-Jet Guided) Laser Technologie Apparatuur

V1: Wat is microjet-lasertechnologie?
A: Het is een hybride laser-micromachiningproces waarbij een dunne, hogesnelheidswaterstraal een laserstraal geleidt via totale interne reflectie, waardoor energie nauwkeurig op het werkstuk wordt afgeleverd en tegelijkertijd continue koeling en puinverwijdering wordt geboden.

V2: Wat zijn de belangrijkste voordelen ten opzichte van droge laserbewerking?
A: Verminderde door warmte beïnvloede schade, minder verontreiniging en herafzetting, lager risico op oxidatie en microscheuren, geminimaliseerd kerfverloop en verbeterde randkwaliteit op harde en brosse materialen.

V3: Welke halfgeleidermaterialen zijn het meest geschikt voor microjet-laserbewerking?
A: Harde en brosse materialen zoals SiC en GaN, evenals siliciumwafels. Het kan ook worden toegepast op ultra-wide-bandgap materialen (bijv. diamant, galliumoxide) en geselecteerde geavanceerde keramische substraten.