專(zhuān)利名稱(chēng)：一種薄硅片的彎曲成形方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的制造技術(shù)，特別是一種薄硅片的彎曲成形方法。
背景技術(shù)：
隨著光電子技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體器件已經(jīng)不僅僅滿足在平面尺寸的制造，也增加 了對(duì)復(fù)雜曲面的需求，特別是翹曲薄硅粱的應(yīng)用等，因此要求我們?cè)趥鹘y(tǒng)的微厚度平面結(jié) 構(gòu)器件上進(jìn)行進(jìn)一步的加工。此時(shí)半導(dǎo)體硅材料厚度較薄，如采用傳統(tǒng)的外力成形則易導(dǎo) 致材料破損，因此必須在高溫條件下開(kāi)展外力成形；而采用傳統(tǒng)化學(xué)刻蝕手段實(shí)現(xiàn)彎曲加 工則制造周期較長(zhǎng)，且控制難度大，對(duì)環(huán)境也有一定程度的污染。Joachim Fruhauf, Eva Gartner 和 Erhard Jansch. “硅的塑性[J] ”，《微機(jī)械微 工程學(xué)報(bào)》9 (1999) 305-312.公開(kāi)了一種傳統(tǒng)外力高溫硅片彎曲成形方法，其硅片厚度僅為 50um，其主要步驟是1、把待彎曲硅片放入保溫爐中，加熱至900攝氏度，使得硅片展現(xiàn)出塑性特征；2、使用一定外力沖擊待彎曲硅片，達(dá)到彎曲成形目的。但上述方法存在以下缺點(diǎn)1、需要提供高溫環(huán)境，不利于實(shí)施。高溫環(huán)境使得硅片展現(xiàn)出塑性，硅片在展現(xiàn)塑 性后才可以彎曲成形。2、厚度單一，僅給出了 50um厚度的彎曲結(jié)果。厚度對(duì)外力大小較為敏感，若相對(duì) 較厚則外力成形不易控制，厚度過(guò)大，硅片容易破碎。3、外力彎曲屬于接觸加工，且需要嚴(yán)格控制外力大小，易導(dǎo)致硅片的直接破壞。

發(fā)明內(nèi)容
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問(wèn)題，本發(fā)明要設(shè)計(jì)一種在室溫環(huán)境便可對(duì)0. 1 0. 3mm厚度薄硅片進(jìn)行非接觸式加工的薄硅片的彎曲成形方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下一種薄硅片的彎曲成形方法，利用 Nd: YAG脈沖激光器輸出的波長(zhǎng)為1064nm的激光束對(duì)薄硅片進(jìn)行掃描，通過(guò)激光與薄硅片 材料的熱作用為薄硅片彎曲提供動(dòng)力和溫度條件，具體包括以下步驟A、選擇被掃描長(zhǎng)度2 10mm、厚度0. 1 0. 3mm的薄硅片，用去離子水清洗干凈；B、將薄硅片安裝于預(yù)先調(diào)整好的工作臺(tái)上，并利用固定夾具使其一端固定；將 Nd: YAG脈沖激光器的脈沖寬度選擇在1 IOms之間，通過(guò)在線視頻系統(tǒng)調(diào)整聚焦透鏡，在 確定激光束焦點(diǎn)位置后，移動(dòng)激光束焦點(diǎn)位置使離焦量f在15 25mm之間；設(shè)定激光束的 掃描路徑的起點(diǎn)位置為距薄硅片一側(cè)外3 5mm處、終點(diǎn)為距薄硅片另一側(cè)外3 5mm ；最 后調(diào)試激光參數(shù)，使線能量密度在0. 3 1. OJ/mm之間，并按照實(shí)際需要確定掃描次數(shù)；C、按照預(yù)先設(shè)定好的掃描路徑，對(duì)硅片進(jìn)行掃描；掃描過(guò)程中硅片發(fā)生彎曲，最終 彎曲角度的大小取決于掃描次數(shù)的多少，掃描次數(shù)越多則彎曲角度越大，直到達(dá)到彎曲成 形的要求。
本發(fā)明所述的Nd: YAG脈沖激光器為JK701H型脈沖激光器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明提出了采用Nd:YAG脈沖激光在室溫條件下對(duì)0. 1 0. 3mm厚度薄硅片 進(jìn)行彎曲成形，獲得了良好的彎曲效果；激光掃描階段不需要提供額外的溫度環(huán)境，彎曲成 形主要利用激光與材料的熱作用實(shí)現(xiàn)硅片的塑性特征，進(jìn)而通過(guò)上下表面不同溫度產(chǎn)生的 應(yīng)力差而實(shí)現(xiàn)。2、本發(fā)明利用1064nm脈沖激光實(shí)現(xiàn)了 0. 1 0. 3mm厚度硅材料的彎曲成形，可以 得到30度的彎曲角度，彎曲質(zhì)量良好；同時(shí)操作方便，工藝簡(jiǎn)單，利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。3、本發(fā)明采用的激光彎曲技術(shù)屬于非接觸加工形式，對(duì)材料表面沒(méi)有接觸損傷， 可以有效避免彎曲過(guò)程硅片因受到外力接觸而造成的破損。


本發(fā)明共有附圖2張，其中
圖1是本發(fā)明的成形設(shè)備示意圖。圖2是本發(fā)明的掃描路徑示意圖。圖中1、在線視頻系統(tǒng)，2、聚焦透鏡，3、激光束，4、激光束焦點(diǎn)位置，5、薄硅片，6、 固定夾具，7、掃描路徑。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步地描述。如圖1-2所示，一種薄硅片的彎曲成 形方法，利用Nd: YAG脈沖激光器輸出的波長(zhǎng)為1064nm的激光束3對(duì)硅片進(jìn)行掃描，通過(guò)激 光束3與薄硅片5材料的熱作用為薄硅片5彎曲提供動(dòng)力和溫度條件，具體包括以下步驟A、選擇被掃描長(zhǎng)度2 10mm、厚度0. 1 0. 3mm的薄硅片5，用去離子水清洗干 凈；B、將薄硅片5安裝于預(yù)先調(diào)整好的工作臺(tái)上，并利用固定夾具6使其一端固定；將 Nd: YAG脈沖激光器的脈沖寬度選擇在1 IOms之間，通過(guò)在線視頻系統(tǒng)1調(diào)整聚焦透鏡 2，在確定激光束焦點(diǎn)位置4后，移動(dòng)激光束焦點(diǎn)位置4使離焦量f在15 25mm之間；設(shè)定 激光束3的掃描路徑7的起點(diǎn)位置為距薄硅片5 —側(cè)外3 5mm處、終點(diǎn)為距薄硅片5另 一側(cè)外3 5mm ；最后調(diào)試激光參數(shù)，使線能量密度在0. 3 1. OJ/mm之間，并按照實(shí)際需 要確定掃描次數(shù)；C、按照預(yù)先設(shè)定好的掃描路徑7，對(duì)薄硅片5進(jìn)行掃描；掃描過(guò)程中薄硅片5發(fā)生 彎曲，最終彎曲角度的大小取決于掃描次數(shù)的多少，掃描次數(shù)越多則彎曲角度越大，直到達(dá) 到彎曲成形的要求。本發(fā)明所述的Nd: YAG脈沖激光器為JK701H型脈沖激光器。本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)厚度0. 1 0. 3mm厚度薄硅片5的彎曲成形，表面質(zhì)量良好，0. 1mm、 0. 2mm和0. 3mm厚的薄硅片5彎曲角度分別可達(dá)到30度、20度和10度。
權(quán)利要求
1.一種薄硅片的彎曲成形方法，其特征在于利用Nd:YAG脈沖激光器輸出的波長(zhǎng)為 1064nm的激光束( 對(duì)薄硅片( 進(jìn)行掃描，通過(guò)激光束(；3)與薄硅片( 材料的熱作用 為薄硅片( 彎曲提供動(dòng)力和溫度條件，具體包括以下步驟A、選擇被掃描長(zhǎng)度2 10mm、厚度0.1 0. 3mm的薄硅片(5)，用去離子水清洗干凈；B、將薄硅片(5)安裝于預(yù)先調(diào)整好的工作臺(tái)上，并利用固定夾具(6)使其一端固定；將 Nd: YAG脈沖激光器的脈沖寬度選擇在1 IOms之間，通過(guò)在線視頻系統(tǒng)(1)調(diào)整聚焦透 鏡O)，在確定激光束焦點(diǎn)位置(4)后，移動(dòng)激光束焦點(diǎn)位置(4)使離焦量f在15 25mm 之間；設(shè)定激光束C3)的掃描路徑(7)的起點(diǎn)位置為距薄硅片( 一側(cè)外3 5mm處、終點(diǎn) 為距薄硅片(5)另一側(cè)外3 5mm ；最后調(diào)試激光參數(shù)，使線能量密度在0. 3 1. OJ/mm之 間，并按照實(shí)際需要確定掃描次數(shù)；C、按照預(yù)先設(shè)定好的掃描路徑(7)，對(duì)薄硅片(5)進(jìn)行掃描；掃描過(guò)程中薄硅片(5)發(fā) 生彎曲，最終彎曲角度的大小取決于掃描次數(shù)的多少，掃描次數(shù)越多則彎曲角度越大，直到 達(dá)到彎曲成形的要求。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種薄硅片的彎曲成形方法，其特征在于所述的Nd:YAG脈 沖激光器為JK701H型脈沖激光器。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種薄硅片的彎曲成形方法，利用Nd:YAG脈沖激光器對(duì)薄硅片進(jìn)行掃描，通過(guò)激光與薄硅片材料的熱作用為薄硅片彎曲提供動(dòng)力和溫度條件。本發(fā)明在激光掃描階段不需要提供額外的溫度環(huán)境，彎曲成形主要利用激光與材料的熱作用實(shí)現(xiàn)硅片的塑性特征，進(jìn)而通過(guò)上下表面不同溫度產(chǎn)生的應(yīng)力差而實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明利用1064nm脈沖激光實(shí)現(xiàn)了0.1～0.3mm厚度硅材料的彎曲成形，可以得到30度的彎曲角度，彎曲質(zhì)量良好；同時(shí)操作方便，工藝簡(jiǎn)單，利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。本發(fā)明采用的激光彎曲技術(shù)屬于非接觸加工形式，對(duì)材料表面沒(méi)有接觸損傷，可以有效避免彎曲過(guò)程硅片因受到外力接觸而造成的破損。
文檔編號(hào)B81C1/00GK102070119SQ20101060156
公開(kāi)日2011年5月25日 申請(qǐng)日期2010年12月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月23日
發(fā)明者劉雙, 吳東江, 郭東明, 馬廣義 申請(qǐng)人:大連理工大學(xué)