顺滑切割，纳飞光电工业级皮秒激光器实现晶圆精细切割

硅晶圆是一种极薄的片状硅，它是由高纯度、几乎无缺陷的单晶硅棒经过切片制成。硅晶圆是制造集成电路的载板，在上面布满晶粒，将晶粒切开后得到芯片，将芯片经过封装测试，制成集成电路。

其中，将晶粒切开得到单一芯片的过程，称为晶圆切割。晶圆切割是半导体芯片制造工艺流程中不可或缺的关键工序之一，在晶圆制造中属于后道工序。

为了实现硅晶圆的最大利用率，其表面布满了高密度集成电路，对硅晶圆进行切割时，尤其需要考虑切口的宽度和质量，以充分保护硅板上的电路，同时兼顾加工效率。传统切割方式主要是采用金刚石锯片划片切割，存在效率低，崩边大，边缘破碎物多、不平整等问题，而且机械应力的存在容易对晶体的内部和外部产生损伤，良品率低，影响加工效率。同时，还需要根据晶圆的厚度不同选择不同的刀具，增加成本支出，因此传统的切割方式已经不能满足当前的加工需求。

与传统的切割方式相比，随着激光技术的成熟，使用激光对硅晶圆进行高效优质切割已成为优质选择。其基本原理是，调整设定工艺参数后，利用高能量密度的激光在硅晶圆表面进行扫描，使晶圆受热蒸发出一条小槽，然后施加一定的压力，硅晶圆就会沿着小槽处裂开，从而实现切割。

根据硅晶圆的硬薄脆和光谱特性，可以选用纳飞光电研发的工业级皮秒激光器：

一是，由于硅自身带隙较大，硅及其化合物在可见光和近红外波段有吸收峰，因此纳飞光电研发的工业级皮秒激光器发出的1064nm波长激光能很好的被硅晶圆材料所吸收，配合10ps左右的超短脉宽带来的更高峰值功率，可以在极短的时间内打破分子间的化学键，非常适合作用于薄脆性材料，切割时的切槽周围几乎没有发生氧化现象，实现了相对意义上的冷加工。

二是，纳飞光电的研发团队在激光器的稳定性上下足了功夫，通过研究论证并付诸实践，使得功率稳定和脉冲稳定性非常高，均实现了小于1%，如此高的稳定性下，加工过程更稳定，激光能量平均，切割时更能保证从孔到缝成型的均衡，从而提高切割品质。

三是，光束质量M2＜1.3，意味着光束衍射发散慢，带来高品质的激光输出，激光的聚焦点仅有几十微米，在晶圆的微加工中具有显著优势。通过匹配恰当的切割工艺和重复频率（重复频率在100KHz-2MHz可调），可以在大面积晶圆材料上进行精细划片切割，也可以在小部件上实现微加工，从而大幅度提高硅晶圆利用率，提升芯片的切割质量、效率和厂家经济效益。

最后，激光切割属于非接触式加工，可以避免对晶体硅表面造成损伤，解决了金刚石锯片引入外力对产品内外部的冲击破坏问题，还免去了更换刀具和模具带来的长期成本。

随着“工业4.0”和“中国制造2025”的全面铺开，高端智能制造越来越离不开高性能激光器的加持。在这样的宏观背景下，为纳飞光电工业级皮秒激光器这样的产品提供了广阔的舞台，也将随着其在各行各业的广泛应用而被认可。