碳化硅具有优秀的物理化学性能，是制作耐高温高压电子器件的关键材料，应用前景广阔。碳化硅硬度大，传统的机械切割存在崩边大、芯片破损和晶圆利用率低等问题，隐形切割因切割质量好和加工效率高脱颖而出。在多脉冲模式下采用控制变量法研究了碳化硅晶圆隐形切割时激光单脉冲能量、进给间距、脉冲重复频率、脉冲宽度和扫描速度对上下表面烧蚀道宽度、崩边尺寸和断面形貌的影响规律。针对多脉冲模式下存在的崩边大和断面粗糙度高等问题，采用脉冲串模式切割。结果表明，脉冲串模式可以更有效地实现内部改质，从而减小崩边，降低断面粗糙度。
激光技术 超快激光 碳化硅 隐形切割 脉冲串模式 崩边 断面粗糙度 中国激光
2023, 50(20): 2002405
1 上海理工大学光电信息与计算机工程学院, 上海 200093
2 华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室, 上海 200062
搭建了中心波长为1064 nm的光纤激光器装置。全保偏光纤结构的锁模脉冲种子源结合选频单元和全光纤放大器, 实现了重复频率连续可调、脉冲串中脉冲数可选、微焦量级单脉冲能量的皮秒激光输出。通过优化选取激光器的输出参数, 对厚度为110 μm的蓝宝石晶圆进行了切片。观察多种激光参数下切片后的微观形貌, 发现单脉冲能量、脉冲串的脉冲数以及光束的光斑圆度会显著影响切割效果。在重复频率100 kHz、脉冲串内7脉冲、光斑圆度大于97%、平均功率0.37 W、划切速度600 mm/s时, 芯片外观最佳, 良品率高达99.58%。
激光制造 光纤激光器 超短脉冲 隐形切割 蓝宝石晶圆
