CN105710538A - 玻璃晶圆激光标识的制作方法 - Google Patents

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任霄峰
董磊
范兰兰
徐永青
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Abstract

本发明公开了一种玻璃晶圆激光标识的制作方法，涉及专门适用于制造或处理半导体或固体器件或其部件的方法或设备技术领域。所述方法包括如下步骤：将玻璃晶圆放置于硅材料的表面并紧密贴合在一起，使玻璃晶圆上待打标位置位于硅材料之上；使用激光束按照设定的参数透过玻璃晶圆照射在玻璃晶圆与硅材料的界面处，界面处的硅材料在激光束的作用下发生烧蚀及升华，升华后的硅材料在与硅材料贴合的玻璃晶圆上形成激光标识。所述方法以易于实现激光打标的硅材料为承载物，通过标识转移，实现玻璃晶圆激光标识的制备，具有工艺简单、速度快、成本低、品质高的特点。

Description

玻璃晶圆激光标识的制作方法
技术领域
本发明涉及专门适用于制造或处理半导体或固体器件或其部件的方法或设备技术领域，尤其涉及一种玻璃晶圆激光标识的制作方法。
背景技术
激光打标是最普遍的激光加工技术之一，其原理是利用高能量密度的激光对工件进行局部照射，使表层材料汽化从而留下永久标记的技术，与传统的电化学、机械等标记方法相比具有高速度、灵活性大、不接触工件等优点，能够在各种材料上产生清晰、持久的标记。
通常，能够进行激光打标的材料是多种多样的，金属、塑料、陶瓷甚至是有机材料都可以进行激光打标，能否打标主要取决于材料对入射激光的吸收情况。目前激光打标已经在很多领域取代传统的打标方式而成为常规的加工方式。可用于激光打标的激光器种类很多，包括波长10.6μm的气体激光器(CO2激光器)；波长1.06μm的Nd:YAG和Nd:YVO4固体激光器、掺Yb光纤激光器；倍频YAG和YVO4固体激光器；波长在可见光及紫外波段的准分子激光器等。
晶圆加工过程中，在其特定位置上制造标识码将大大提高其加工历史的可追溯性。为了能够在晶圆材料上制作激光标码，必须要保证尽量多的激光能量被晶圆材料所吸收，尽量少的能量穿透晶圆材料。而对于玻璃晶圆，其在可见光及部分红外波段（0.75μm-5μm）范围内透射率高，真正被玻璃所吸收的光很少，可以说几乎没有，因此一般的激光打标机是不可以在玻璃上进行激光打标的，玻璃晶圆激光标识的制备只能采用波长为10.6μm的激光器或紫外波段的激光器。CO2激光打标机可以通过破坏玻璃表面在玻璃上打标，但是由于这种激光器的激光上升下降时间较长、脉宽长，从而使得激光在玻璃上作用的时间也变长，最终导致打标后的玻璃因受热不均而在打标位置周围出现严重的崩边现象，不仅严重影响了标识的美观效果，更重要的是破坏了玻璃的强度，不管如何调整打标软件的参数设置，都很难打出理想的效果，但是也有人这样用，主要是成本低。
通过改进可以在一定程度上减少崩边现象，如采用超脉冲型射频激励CO2激光器或封离式采用封离式CO2激光器，但该方法要求纯质表面，且设备成本较高。紫外激光器具有短波、高频、极具冷加工能力等特性，打标效果有磨砂状且美观，据文献报道，目前国外已经研制成功了实用化、紧凑型266nm的深紫外光源，可实现对玻璃晶圆的激光打标，但成本昂贵。总之，激光打标机在玻璃行业的应用不是很完美。而硅晶圆在各波段的吸收都较高，各种激光器都易于实现打标作业。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种玻璃晶圆激光标识的制作方法，所述方法以易于实现激光打标的硅材料为承载物，通过标识转移，实现玻璃晶圆激光标识的制备，所述方法不依赖于专门的激光打标设备，且不引入其它污染，可满足后续MEMS或半导体加工工艺的需要，具有工艺简单、速度快、成本低、品质高的特点。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：一种玻璃晶圆激光标识的制作方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
1）将玻璃晶圆放置于硅材料的表面并紧密贴合在一起，使玻璃晶圆上待打标位置位于硅材料之上；
2）激光束按照设定的参数透过玻璃晶圆照射在玻璃晶圆与硅材料的界面处，界面处的硅材料在激光束的作用下发生烧蚀及升华，升华后的硅材料在与硅材料贴合的玻璃晶圆上形成激光标识，形成的激光标识与参数设定的标识成镜像关系。
进一步的技术方案在于：所述玻璃晶圆的厚度为0.15mm-10mm。
进一步的技术方案在于：所述硅材料与玻璃晶圆的接触面为剖光面或非剖光面。
进一步的技术方案在于：所述激光束为光纤激光束、固体激光束、气体激光束或准分子激光束。
进一步的技术方案在于：所述硅材料水平设置。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：所述方法以易于激光打标的硅材料作为载体，实现了玻璃晶圆激光标识的制备，制作的激光标识清晰可见，无崩边及微细裂纹，不依赖于专门的激光打标设备，且不引入其它污染，可满足后续MEMS或半导体加工工艺的需要，具有工艺简单、速度快、成本低、品质高的特点。
附图说明
图1是本发明所述方法的玻璃晶圆激光标识示意图；
其中：1、玻璃晶圆2、硅材料3、激光标识。
具体实施方式
下面结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
实施例一
如图1所示，本发明公开了一种玻璃晶圆激光标识的制作方法，所述方法包括如下步骤：
1）将玻璃晶圆1放置于硅材料2的表面并紧密贴合在一起，使玻璃晶圆1上待打标位置位于硅材料2之上；所述玻璃晶圆1的厚度可以为0.15mm-10mm，所述硅材料2与玻璃晶圆1的接触面为剖光面或非剖光面；
2）使用激光束按照设定的参数透过玻璃晶圆1照射在玻璃晶圆1与硅材料2的界面处，所述激光束可以为光纤激光束、固体激光束、气体激光束或准分子激光束，界面处的硅材料在激光束的作用下发生烧蚀及升华，升华后的硅材料在与硅材料贴合的玻璃晶圆1上形成激光标识3。
步骤2）中，所述激光标识是通过硅材料的汽化升华作用形成的，不会对玻璃晶圆造成损伤，激光标识凸起高度小且不引入其它污染，不影响后续圆片键合工艺，满足后续MEMS或半导体加工工艺的需要。
实施例二
本实施例为基于SOG工艺的MEMS加速度传感器用玻璃晶圆激光标识的制作方法，所述方法包括以下步骤：1）将玻璃晶圆1待打标面朝上放置于硅材料2表面，使玻璃晶圆1上待打标位置与硅材料2贴合在一起，所用硅材料2与玻璃晶圆1接触面为抛光或非抛光面；2）在激光打标软件中编辑好标识图案，所用激光器为光纤激光器，激光功率10W，频率20KHz，扫描速度1000mm/s，激光束按照设定的参数透过玻璃照射在玻璃与硅的界面处，界面处的硅材料在激光束的作用下发生烧蚀及升华形成激光标识，同时在与硅材料2贴合的玻璃晶圆1表面也会形成相应的镜像图案，从玻璃晶圆1正面即可观察到设定的激光标识。
本实施例步骤1）中，为提高玻璃晶圆1激光标识的可视性及均匀性，硅材料需水平放置于激光打标装置的工作平台上；
本实施例步骤2）中，所形成的激光标识的凸起高度小于200nm，不影响后续硅-玻璃键合工艺，具有一定结构的硅晶圆非刻号面及玻璃晶圆的非刻号面在一定真空、电压、压力及温度下进行阳极键合工艺，随后进行长达5h的KOH腐蚀工艺。腐蚀后的镜检显示键合效果非常理想，无任何KOH钻蚀现象发生，且激光标识完整，激光标识的制作工艺完全适用于阳极键合及KOH腐蚀工艺。
所述方法以易于激光打标的硅材料作为载体，实现了玻璃晶圆激光标识的制备，制作的激光标识清晰可见，无崩边及微细裂纹，不依赖于专门的激光打标设备，且不引入其它污染，可满足后续MEMS或半导体加工工艺的需要，具有工艺简单、速度快、成本低、品质高的特点。

Claims (5)

1.一种玻璃晶圆激光标识的制作方法，其特征在于所述方法包括如下步骤：
1）将玻璃晶圆（1）放置于硅材料（2）的表面并紧密贴合在一起，使玻璃晶圆（1）上待打标位置位于硅材料（2）之上；
2）激光束按照设定的参数透过玻璃晶圆（1）照射在玻璃晶圆（1）与硅材料（2）的界面处，界面处的硅材料在激光束的作用下发生烧蚀及升华，升华后的硅材料在与硅材料贴合的玻璃晶圆（1）上形成激光标识（3），形成的激光标识（3）与参数设定的标识成镜像关系。
2.如权利要求1所述的玻璃晶圆激光标识的制作方法，其特征在于：所述玻璃晶圆（1）的厚度为0.15mm-10mm。
3.如权利要求1所述的玻璃晶圆激光标识的制作方法，其特征在于：所述硅材料（2）与玻璃晶圆（1）的接触面为剖光面或非剖光面。
4.如权利要求1所述的玻璃晶圆激光标识的制作方法，其特征在于：所述激光束为光纤激光束、固体激光束、气体激光束或准分子激光束。
5.如权利要求1所述的玻璃晶圆激光标识的制作方法，其特征在于：所述硅材料（2）水平设置。
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