玻璃晶圓雷射標識的製作方法

2023-07-28 14:34:31

玻璃晶圓雷射標識的製作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及專門適用於製造或處理半導體或固體器件或其部件的方法或設備技術領域，尤其涉及一種玻璃晶圓雷射標識的製作方法。
【背景技術】
[0002]雷射打標是最普遍的雷射加工技術之一，其原理是利用高能量密度的雷射對工件進行局部照射，使表層材料汽化從而留下永久標記的技術，與傳統的電化學、機械等標記方法相比具有高速度、靈活性大、不接觸工件等優點，能夠在各種材料上產生清晰、持久的標記。
[0003]通常，能夠進行雷射打標的材料是多種多樣的，金屬、塑料、陶瓷甚至是有機材料都可以進行雷射打標，能否打標主要取決於材料對入射雷射的吸收情況。目前雷射打標已經在很多領域取代傳統的打標方式而成為常規的加工方式。可用於雷射打標的雷射器種類很多，包括波長10.6μπι的氣體雷射器(CO2雷射器)；波長1.06μπι的Nd: YAG和Nd: YVO4固體雷射器、摻Yb光纖雷射器;倍頻YAG和YVO4固體雷射器;波長在可見光及紫外波段的準分子雷射益寺O
[0004]晶圓加工過程中，在其特定位置上製造標識碼將大大提高其加工歷史的可追溯性。為了能夠在晶圓材料上製作雷射標碼，必須要保證儘量多的雷射能量被晶圓材料所吸收，儘量少的能量穿透晶圓材料。而對於玻璃晶圓，其在可見光及部分紅外波段(0.75μπι-5μm)範圍內透射率高，真正被玻璃所吸收的光很少，可以說幾乎沒有，因此一般的雷射打標機是不可以在玻璃上進行雷射打標的，玻璃晶圓雷射標識的製備只能採用波長為10.6μπι的雷射器或紫外波段的雷射器。CO2雷射打標機可以通過破壞玻璃表面在玻璃上打標，但是由於這種雷射器的雷射上升下降時間較長、脈寬長，從而使得雷射在玻璃上作用的時間也變長，最終導致打標後的玻璃因受熱不均而在打標位置周圍出現嚴重的崩邊現象，不僅嚴重影響了標識的美觀效果，更重要的是破壞了玻璃的強度，不管如何調整打標軟體的參數設置，都很難打出理想的效果，但是也有人這樣用，主要是成本低。
[0005]通過改進可以在一定程度上減少崩邊現象，如採用超脈衝型射頻激勵⑶2雷射器或封離式採用封離式CO2雷射器，但該方法要求純質表面，且設備成本較高。紫外雷射器具有短波、高頻、極具冷加工能力等特性，打標效果有磨砂狀且美觀，據文獻報導，目前國外已經研製成功了實用化、緊湊型266nm的深紫外光源，可實現對玻璃晶圓的雷射打標，但成本昂貴。總之，雷射打標機在玻璃行業的應用不是很完美。而矽晶圓在各波段的吸收都較高，各種雷射器都易於實現打標作業。

【發明內容】

[0006]本發明所要解決的技術問題是提供一種玻璃晶圓雷射標識的製作方法，所述方法以易於實現雷射打標的矽材料為承載物，通過標識轉移，實現玻璃晶圓雷射標識的製備，所述方法不依賴於專門的雷射打標設備，且不引入其它汙染，可滿足後續MEMS或半導體加工工藝的需要，具有工藝簡單、速度快、成本低、品質高的特點。
[0007]為解決上述技術問題，本發明所採取的技術方案是:一種玻璃晶圓雷射標識的製作方法，其特徵在於所述方法包括如下步驟:
1)將玻璃晶圓放置於矽材料的表面並緊密貼合在一起，使玻璃晶圓上待打標位置位於娃材料之上；
2)雷射束按照設定的參數透過玻璃晶圓照射在玻璃晶圓與矽材料的界面處，界面處的矽材料在雷射束的作用下發生燒蝕及升華，升華後的矽材料在與矽材料貼合的玻璃晶圓上形成雷射標識，形成的雷射標識與參數設定的標識成鏡像關係。
[0008]進一步的技術方案在於:所述玻璃晶圓的厚度為0.15mm-10mm。
[0009]進一步的技術方案在於:所述矽材料與玻璃晶圓的接觸面為剖光面或非剖光面。
[0010]進一步的技術方案在於:所述雷射束為光纖雷射束、固體雷射束、氣體雷射束或準分子雷射束。
[0011 ]進一步的技術方案在於:所述矽材料水平設置。
[0012]採用上述技術方案所產生的有益效果在於:所述方法以易於雷射打標的矽材料作為載體，實現了玻璃晶圓雷射標識的製備，製作的雷射標識清晰可見，無崩邊及微細裂紋，不依賴於專門的雷射打標設備，且不引入其它汙染，可滿足後續MEMS或半導體加工工藝的需要，具有工藝簡單、速度快、成本低、品質高的特點。
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明所述方法的玻璃晶圓雷射標識示意圖；
其中:1、玻璃晶圓2、矽材料3、雷射標識。
【具體實施方式】
[0014]下面結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明的一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
[0015]在下面的描述中闡述了很多具體細節以便於充分理解本發明，但是本發明還可以採用其他不同於在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本發明內涵的情況下做類似推廣，因此本發明不受下面公開的具體實施例的限制。
[0016]實施例一
如圖1所示，本發明公開了一種玻璃晶圓雷射標識的製作方法，所述方法包括如下步驟:
1)將玻璃晶圓I放置於矽材料2的表面並緊密貼合在一起，使玻璃晶圓I上待打標位置位於娃材料2之上;所述玻璃晶圓I的厚度可以為0.15mm-10mm，所述娃材料2與玻璃晶圓I的接觸面為剖光面或非剖光面；
2)使用雷射束按照設定的參數透過玻璃晶圓I照射在玻璃晶圓I與矽材料2的界面處，所述雷射束可以為光纖雷射束、固體雷射束、氣體雷射束或準分子雷射束，界面處的矽材料在雷射束的作用下發生燒蝕及升華，升華後的矽材料在與矽材料貼合的玻璃晶圓I上形成雷射標識3。
[0017]步驟2)中，所述雷射標識是通過矽材料的汽化升華作用形成的，不會對玻璃晶圓造成損傷，雷射標識凸起高度小且不引入其它汙染，不影響後續圓片鍵合工藝，滿足後續MEMS或半導體加工工藝的需要。
[0018]實施例二
本實施例為基於SOG工藝的MEMS加速度傳感器用玻璃晶圓雷射標識的製作方法，所述方法包括以下步驟:1)將玻璃晶圓I待打標面朝上放置於矽材料2表面，使玻璃晶圓I上待打標位置與矽材料2貼合在一起，所用矽材料2與玻璃晶圓I接觸面為拋光或非拋光面;2)在雷射打標軟體中編輯好標識圖案，所用雷射器為光纖雷射器，雷射功率1W，頻率20KHz，掃描速度1000mm/S，雷射束按照設定的參數透過玻璃照射在玻璃與矽的界面處，界面處的矽材料在雷射束的作用下發生燒蝕及升華形成雷射標識，同時在與矽材料2貼合的玻璃晶圓I表面也會形成相應的鏡像圖案，從玻璃晶圓I正面即可觀察到設定的雷射標識。
[0019]本實施例步驟I)中，為提高玻璃晶圓I雷射標識的可視性及均勻性，矽材料需水平放置於雷射打標裝置的工作平臺上；
本實施例步驟2)中，所形成的雷射標識的凸起高度小於200nm，不影響後續矽-玻璃鍵合工藝，具有一定結構的矽晶圓非刻號面及玻璃晶圓的非刻號面在一定真空、電壓、壓力及溫度下進行陽極鍵合工藝，隨後進行長達5 h的KOH腐蝕工藝。腐蝕後的鏡檢顯示鍵合效果非常理想，無任何KOH鑽蝕現象發生，且雷射標識完整，雷射標識的製作工藝完全適用於陽極鍵合及KOH腐蝕工藝。
[0020]所述方法以易於雷射打標的矽材料作為載體，實現了玻璃晶圓雷射標識的製備，製作的雷射標識清晰可見，無崩邊及微細裂紋，不依賴於專門的雷射打標設備，且不引入其它汙染，可滿足後續MEMS或半導體加工工藝的需要，具有工藝簡單、速度快、成本低、品質高的特點。
【主權項】
1.一種玻璃晶圓雷射標識的製作方法，其特徵在於所述方法包括如下步驟: 1)將玻璃晶圓(I)放置於矽材料(2)的表面並緊密貼合在一起，使玻璃晶圓(I)上待打標位置位於矽材料(2)之上； 2)雷射束按照設定的參數透過玻璃晶圓(I)照射在玻璃晶圓(I)與矽材料(2)的界面處，界面處的矽材料在雷射束的作用下發生燒蝕及升華，升華後的矽材料在與矽材料貼合的玻璃晶圓(I)上形成雷射標識(3)，形成的雷射標識(3)與參數設定的標識成鏡像關係。2.如權利要求1所述的玻璃晶圓雷射標識的製作方法，其特徵在於:所述玻璃晶圓(I)的厚度為0.15mm-10mm。3.如權利要求1所述的玻璃晶圓雷射標識的製作方法，其特徵在於:所述矽材料(2)與玻璃晶圓(I)的接觸面為剖光面或非剖光面。4.如權利要求1所述的玻璃晶圓雷射標識的製作方法，其特徵在於:所述雷射束為光纖雷射束、固體雷射束、氣體雷射束或準分子雷射束。5.如權利要求1所述的玻璃晶圓雷射標識的製作方法，其特徵在於:所述矽材料(2)水平設置。
【專利摘要】本發明公開了一種玻璃晶圓雷射標識的製作方法，涉及專門適用於製造或處理半導體或固體器件或其部件的方法或設備技術領域。所述方法包括如下步驟：將玻璃晶圓放置於矽材料的表面並緊密貼合在一起，使玻璃晶圓上待打標位置位於矽材料之上；使用雷射束按照設定的參數透過玻璃晶圓照射在玻璃晶圓與矽材料的界面處，界面處的矽材料在雷射束的作用下發生燒蝕及升華，升華後的矽材料在與矽材料貼合的玻璃晶圓上形成雷射標識。所述方法以易於實現雷射打標的矽材料為承載物，通過標識轉移，實現玻璃晶圓雷射標識的製備，具有工藝簡單、速度快、成本低、品質高的特點。
【IPC分類】B23K26/60, B23K26/362
【公開號】CN105710538
【申請號】CN201610253578
【發明人】任霄峰, 董磊, 範蘭蘭, 徐永青
【申請人】中國電子科技集團公司第十三研究所