專利名稱：真空解理系統(tǒng)及解理半導(dǎo)體芯片的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本技術(shù)涉及半導(dǎo)體激光器技術(shù)領(lǐng)域，尤其是提供一種半導(dǎo)體激光芯片的新型解理系統(tǒng)及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體激光器廣泛應(yīng)用于泵浦固體/光纖激光器、激光醫(yī)療、材料加工、軍事防御等。大功率和高可靠性一直是此領(lǐng)域追求的目標。其腔面退化是影響其壽命和可靠性的重要因素，長期以來一直是人們關(guān)注和研究的重點。大功率半導(dǎo)體激光器在工作時受到光功率、驅(qū)動電流、熱效應(yīng)的影響，很容易發(fā)生器件退化、災(zāi)變性光學損傷COD或光學鏡面損傷C0MD。最根本的原因是激光器的腔面在解理后暴露于夾縫中，容易受到沾污和氧化形成表面態(tài)，在前腔面極高的光功率密度和電流密度下，這些表面態(tài)作為光吸收和非輻射復(fù)合中心，使腔面溫度升高，導(dǎo)致器件突然失效。解決激光器腔面污染問題的方法有真空解理、腔面離子銑、溶液清洗等。離子銑和溶液會對腔面造成殘余應(yīng)力或分子污染，故真空解理及鍍鈍化膜是制造最潔凈腔面的方法；即在真空中對激光器管芯進行解理，隨即在真空中進行腔面鍍一層極薄的介質(zhì)材料保護新鮮的解理面。這樣不僅可以保護端面，防止大氣中水氣、微塵污染，還可以提高半導(dǎo)體激光器的外微分量子效率。然后在另外的鍍膜設(shè)備中給半導(dǎo)體激光器腔面分別鍍上增反膜和增透膜，以提高激光器的性能。人們投入大量的人力物力進行研究，發(fā)展了真空解理鍍膜設(shè)備，用來鍍反射膜、增透膜和鈍化膜，或不鍍鈍化膜直接鍍含氧的光學膜。使抗COD的水平大大提高，提高了激光器的長期壽命。但是，現(xiàn)有的鍍膜設(shè)備也存在弊端，例如電子束蒸發(fā)式直接蒸發(fā)塊狀材料，使用相對容易，但卻會使薄膜中產(chǎn)生針孔缺陷節(jié)瘤缺陷。產(chǎn)生的缺陷埋伏在薄膜里面，限制了激光損傷閾值。而且電子束鍍膜的堆積密度不夠高，薄膜在真空和夾縫中性能有變化，如波長的漂移等，在制備一些 特殊薄膜時還有結(jié)合力不牢、薄膜脫落的現(xiàn)象。這對于本身就很薄的鈍化層來說是不可接受的。另一方面，開發(fā)一套自動解理系統(tǒng)，能在真空狀態(tài)下與鍍膜設(shè)備互聯(lián)，實現(xiàn)真空解理與鍍膜也是研究的熱門課題。自動解理系統(tǒng)與鍍膜設(shè)備互聯(lián)能確保生長100%均勻性、保形性、無缺陷、無針孔薄膜，保證激光器的質(zhì)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明開發(fā)一套自動解理系統(tǒng)可以大幅度提高激光器的質(zhì)量和制作效率。這種解理系統(tǒng)，包括解理裝置，其包括第一進樣臺及對應(yīng)于所述第一進樣臺設(shè)置的劈刀，用于半導(dǎo)體芯片的輸送及解理成巴條；設(shè)有第二進樣臺的陪片輸送裝置，用于往所述巴條之間插入陪片；以及，設(shè)有巴條盒的采樣裝置，所述采樣裝置設(shè)于所述解理裝置及所述陪片輸送裝置之間；所述第一進樣臺出口及所述第二進樣臺出口分別與所述巴條盒入口對應(yīng)。
進一步地，所述解理裝置還包括:第一承載臺和第一把手；所述第一承載臺通過所述第一把手與第一進樣臺連接，用于機械臂握持第一把手帶動第一進樣臺移動；設(shè)于所述第一進樣臺入口處的第一推鏟，用于推動樣品的輸送；設(shè)于所述第一進樣臺上方的壓條，用于在解理過程中對樣品形成上下限位；設(shè)于所述第一承載臺上，且與所述第一把手連接的固定部件，用于所述第一把手的限位和固定；以及，分別用于驅(qū)動所述第一承載臺、第一推鏟、壓條及劈刀的驅(qū)動裝置。進一步地，所述劈刀包括刃鋒，所述刃鋒與所述第一進樣臺出口端面對齊；所述刃鋒與其在所述第一進樣臺臺面上的投影成銳角。進一步地，所述銳角為I 4度。進一步地,所述巴條盒包括:凹字型樣品槽，所述樣品槽的兩側(cè)部分別設(shè)有相互對應(yīng)的第一卡槽，用于對滑入所述樣品槽內(nèi)的巴條或陪片形成限位；所述樣品槽側(cè)部頂端形成凸棱；所述樣品槽底部設(shè)有通孔，使所述樣品槽的內(nèi)底壁與外底壁連通；架設(shè)于所述兩側(cè)部之間的第一支架，用于對進入樣品槽內(nèi)的巴條或陪片形成水平承托。進一步地，所述 采樣裝置還包括:設(shè)于所述巴條盒第一側(cè)壁的第二把手，用于機械臂握持活動；所述第二把手頂部與所述巴條盒頂部平齊；活動插接于所述第二把手頂部的鎖栓，所述鎖栓底部設(shè)有與所述凸棱對應(yīng)的第二卡槽；所述鎖栓用于從所述第二把手頂部平移至所述巴條盒頂部，通過第二卡槽與所述凸棱套接，實現(xiàn)對樣品槽內(nèi)的巴條和陪片形成限位；用于支撐所述巴條盒的第二承載臺，對應(yīng)于所述樣品槽底部通孔在所述第二承載臺上設(shè)有空腔，以及容納于空腔中的第二支架，與所述第二支架連接的驅(qū)動裝置；用于驅(qū)動所述第二支架從所述空腔凸出并穿過所述通孔與所述第一支架連接，支撐并帶動第一支架沿所述對應(yīng)的第一卡槽作升降運動。以及，設(shè)于所述第二承載臺上，且與所述巴條盒第二側(cè)部連接的固定部件，用于固定所述巴條盒。進一步地，所述陪片輸送裝置還包括:與所述第二進樣臺一體成型的第三承載臺；設(shè)于所述第二進樣臺出口處的陪片盒，用于儲存陪片；連接于所述陪片盒第一側(cè)壁的第三把手，用于機械臂握持活動；設(shè)于所述第二進樣臺入口處的第二推鏟，用于推動陪片的輸送；設(shè)于所述第二進樣臺上且與所述陪片盒第二側(cè)部連接的固定部件，用于固定所述陪片盒；以及，分別用于驅(qū)動所述第三承載臺、第二推鏟的驅(qū)動裝置。進一步地，所述陪片盒包括:一背板；
設(shè)于所述背板兩側(cè)的鉗形夾壁；以及由所述背板及兩夾壁所形成的夾縫，用于所述陪片水平層疊于其中；設(shè)置于所述夾縫出口的擋片，用于防止陪片從陪片盒中滑出。進一步地，所述固定部件為磁體。進一步地，所述第二承載臺上設(shè)有導(dǎo)軌與所述巴條盒底部的滑動部件對應(yīng)；所述第二把手兩側(cè)均設(shè)有用于機械臂握持的凸條；所述樣品槽材質(zhì)為磁吸性材料。進一步地，所述第一承載臺上設(shè)有導(dǎo)軌與所述第二把手底部的滑動部件對應(yīng)；所述第一把手兩側(cè)均設(shè)有用于機械臂握持的凸條；所述第一把手的材質(zhì)為磁吸性材料。進一步地，所述第二進樣臺上設(shè)有導(dǎo)軌與所述陪片盒底部的滑動部件對應(yīng)；所述第三把手兩側(cè)均設(shè)有用于機械臂握持的凸條；所述陪片盒的材質(zhì)為磁吸性材料。進一步地，所述驅(qū)動裝置均為伺服電機及配套的絲桿。本發(fā)明還提供這種解理系統(tǒng)解理半導(dǎo)體芯片的方法，包括如下步驟:A、在所述半導(dǎo)體芯片上沿擬解理區(qū)域開槽，所述開槽深度為5 30微米；B、安裝所述陪片及所述半導(dǎo)體芯片；降低所述第一支架及第二支架，使所述第一支架頂部與所述巴條盒頂部相差I(lǐng) 3個巴條厚度；C、調(diào)整所述第二支撐臺、第三支撐臺分別與所述第一支撐臺的距離，使所述第一進樣臺出口及所述第二進樣臺出口分別與所述樣品槽入口對應(yīng)；D、啟動第一推鏟推動所述半導(dǎo)體芯片往第一進樣臺出口移動，使所述半導(dǎo)體芯片伸出所述第一進樣臺一巴條寬度；啟動所述劈刀對所述半導(dǎo)體芯片施壓使其自然解理為巴條，并落入所述巴條盒中；E、啟動第二推鏟推動一陪片往第二進樣臺出口移動，并落入所述巴條盒的巴條上方；F、重復(fù)步驟D F若干次，然后推動第二把手頂部的鎖栓往樣品槽頂部平移，使鎖栓上的第二卡槽與樣品槽頂部的凸棱套接，封住所述樣品槽內(nèi)的巴條和陪片；G、降低所述第二支架，使其完全落入所述第二承載臺的空腔中，獲得載有解理后巴條的巴條盒。進一步地，所述步驟D中還包括在所述巴條落入所述巴條盒的同時降低所述第一支架和第二支架I個巴條厚度。進一步地，所述步驟E中還包括在所述陪片落入所述巴條盒的同時降低所述第一支架和第二支架I個陪片厚度。有益效果:本對于開發(fā)高功率密度的半導(dǎo)體激光器有重要的基礎(chǔ)研究意義，體現(xiàn)在:1、本發(fā)明解理系統(tǒng)的自然解理方式讓半導(dǎo)體芯片的解理面杜絕裂紋和位錯的產(chǎn)生，制造出最光滑的腔面。 2、本發(fā)明能在超高真空條件下進行無玷污無污染的解理激光器芯片，從進樣、解理、鍍膜到取樣的整個操作過程均不觸及激光器的腔面，從而保護了腔面不被機械力損傷造成應(yīng)力集中點。


圖1為本發(fā)明解理系統(tǒng)的立體示意圖。圖2為本發(fā)明解理系統(tǒng)的分解示意圖。圖3為本發(fā)明解理系統(tǒng)中解理裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖4為本發(fā)明解理裝置中劈刀的工作原理圖。圖5為本發(fā)明的劈刀自然解理產(chǎn)生的巴條腔面掃描電鏡圖。圖6為現(xiàn)有技術(shù)的劈刀解理產(chǎn)生的巴條腔面掃描電鏡圖。圖7為本發(fā)明解理系統(tǒng)中陪片輸出裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8為本發(fā)明陪片輸出裝置中陪片盒與第三把手的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9為本發(fā)明解理系統(tǒng)中采樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖10 (a)為本發(fā)明的巴條盒樣品槽的局部結(jié)構(gòu)示意圖；(b)為本發(fā)明的巴條盒與第二支架、鎖栓組裝結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面，將結(jié)合附圖對本發(fā)明實施例作詳細說明。本發(fā)明提供這種半導(dǎo)體激光芯片的解理系統(tǒng)M，圖1示出了解理系統(tǒng)M的整體立體圖，為了更清楚表達各個器件的連接關(guān)系，引入機械臂400置于所述解理系統(tǒng)M—側(cè)，作為參照。圖2是從背向機械臂400 —側(cè)的視圖，從圖2可知，解理系統(tǒng)M至少包括解理裝置100、陪片輸送裝置300以及 設(shè)于其兩者之間的采樣裝置200。下面對上述各個部件展開介紹。(一)解理裝置該解理裝置100是用于半導(dǎo)體芯片130的輸送及解理成巴條，如圖3所示，其從上至下、從左至右依次包括:劈刀120、壓條170、設(shè)有入口和出口的第一進樣臺110、設(shè)于第一進樣臺110入口處的第一推鏟160、第一把手150和第一承載臺140。其中，第一進樣臺110呈凹字型，即其兩邊的側(cè)墻突出于第一進樣臺110臺面，當?shù)谝煌歧P160從入口處將樣品推入，第一進樣臺110的兩邊側(cè)墻便形成對樣品的左右限位。所述第一進樣臺110臺面上方分別懸有劈刀120和壓條170。該劈刀120刃鋒121指向第一進樣臺110臺面，且與第一進樣臺110的出口端面對齊；壓條170則設(shè)于劈刀120 —側(cè)并對應(yīng)于第一進樣臺110中部任意位置，用于在劈刀120進行解理前對樣品形成上下限位，輔助劈刀120的解理。現(xiàn)有技術(shù)中，刃鋒一般與半導(dǎo)體芯片相互平行，依靠刃鋒對半導(dǎo)體芯片表面施加的壓力解理芯片。這種解理方式容易使解理面形成裂紋。為了使半導(dǎo)體芯片130實現(xiàn)自然解理，本實施例優(yōu)選劈刀120的刃鋒121與其在所述第一進樣臺110臺面成一銳角，該銳角一般I 4度，劈刀120與第一進樣臺110的關(guān)系可參考圖4。其中，本實施例解理的半導(dǎo)體芯片130為GaN芯片，通過本實施例劈刀與現(xiàn)有技術(shù)的劈刀實施效果對比，如圖5及圖6所示，本實施例解理的巴條腔面光滑、平整，無裂紋。結(jié)合圖2、圖3所示，所述第一進樣臺110通過固定連接的第一把手150活動設(shè)置于第一承載臺140上，所述第一把手150底部設(shè)有滑動部件(圖中未示出)，例如為滑輪或滾珠，與第一承載臺140上的導(dǎo)軌對應(yīng)(圖中未示出)，使第一把手150可沿著所述導(dǎo)軌在第一承載臺140上滑動，有利于引導(dǎo)握持第一把手150的機械臂400順利進入第一樣品臺的工作區(qū)域。在所述第一承載臺140上，還設(shè)有一固定部件F與所述第一把手150相連接，當所述第一把手150沿導(dǎo)軌滑入第一承載臺140上，所述固定部件F可將第一把手150鎖止在第一承載臺140范圍內(nèi)。在本實施例中，該固定部件F為一磁體，設(shè)置于該第一承載臺140上并連接于所述第一把手150的第二側(cè)壁(背向機械臂400的一面)，通過磁吸力將第一把手150穩(wěn)定限位于第一承載臺140的指定位置。為配合磁體的磁吸功能，第一把手150的材質(zhì)選擇磁吸性材料制作，例如，磁吸性的不銹鋼。另外，為了配合機械臂400的握持操作，第一把手150的第三、四側(cè)壁上設(shè)有凸條150T，該凸條150T形狀與機械臂400握持部結(jié)構(gòu)互補。為了實現(xiàn)自動化操作，所述劈刀120、壓條170、第一推鏟160和第一承載臺140均連接有驅(qū)動裝置M， 例如，伺服電機及配套的絲桿，通過外部操作系統(tǒng)控制伺服電機和絲桿帶動各個器件工作，可精準調(diào)節(jié)和控制各個器件的相互位置。(二)陪片輸送裝置為防止解理后的巴條相互粘連，需要在每個巴條之間插入一巴條大小的陪片。本實施例的陪片輸送裝置300用于實現(xiàn)上述功能。如圖7所示，該陪片輸送裝置300從上至下、從左至右依次包括陪片盒330、第二推鏟350、設(shè)有入口和出口的第二進樣臺310、及第三承載臺320。其中，如圖8所示，陪片盒330橫截面呈近似的凹字型，陪片盒330由一背板331及其兩側(cè)的鉗形夾壁332構(gòu)成，所述陪片320層疊于所述背板331及兩夾壁332所形成的夾縫333內(nèi)。所述陪片盒330的出口設(shè)于其底部，相應(yīng)陪片盒330入口即為其頂部。陪片320大小與一個巴條的尺寸相當，當陪片320水平裝入所述陪片盒330中，兩夾壁332與背板331形成的夾縫333僅可容納一陪片320通過，使得陪片320 —一劃向陪片盒330底部，依次層疊于背板331和兩夾壁332所限制的夾縫333中。陪片盒330底部對應(yīng)于夾縫333出口處設(shè)有擋片，用于防止陪片320從陪片盒330中滑出。安裝時，使陪片盒330設(shè)置于第二進樣臺310出口處，所述背板331對齊第二進樣臺310的出口端面。然后降低所述擋片使擋片與陪片盒330底部形成一陪片320厚度的空隙，讓陪片盒330中每次可自然滑出一個陪片320，再由第二推鏟350穿過所述空隙推動一個陪片320平移至第二進樣臺310的出口送出。為實現(xiàn)上述功能，第二推鏟350的大小應(yīng)以能穿過所述空隙、并能穩(wěn)定推動陪片320為準。結(jié)合圖7、圖8所示，為了便于陪片盒330的進樣或清洗，陪片盒330的第一側(cè)壁(面向機械臂400的一面)連接有第三把手340，利用機械臂400握持第三把手340可以帶動陪片盒330進出所述陪片320輸出裝置。所述第三把手340具有與第一把手150相同的構(gòu)型，即在其第三、四側(cè)壁上設(shè)有與該機械臂400握持部結(jié)構(gòu)互補的凸條340T。類似地，所述陪片盒330底部設(shè)有滑動部件，例如為滑輪或滾珠，與第二進樣臺310上的導(dǎo)軌對應(yīng)，使陪片盒330可在第二進樣臺310的一定范圍內(nèi)相對滑動。本領(lǐng)域技術(shù)人員了解，滑動部件的設(shè)置應(yīng)該避免影響陪片320的輸送功能。進一步地，在所述第三承載臺320上，還設(shè)有一固定部件F與所述陪片盒330相連接，用于所述陪片盒330的限位和固定。該固定部件F為一磁體，設(shè)置于該第二進樣臺310上并連接于所述陪片盒330的第二側(cè)壁(背向機械臂400的一面)，當所述陪片盒330沿導(dǎo)軌滑入第二進樣臺310，所述固定部件F可將陪片盒330鎖止在第二進樣臺310范圍內(nèi)。為配合磁體的磁吸功能，陪片盒330的材質(zhì)選擇磁吸性材料制作，例如，磁吸性的不銹鋼。陪片輸送裝置300還包括第三承載臺320，所述第三承載臺320與第二進樣臺310是一體成型的，用于對承載上述各個器件。為了實現(xiàn)自動化操作，所述第二推鏟350和第三承載臺320均連接有伺服電機及配套的絲桿，通過外部操作系統(tǒng)控制伺服電機和絲桿帶動它們工作，可精準調(diào)節(jié)和控制各個器件的相互位置。(三)采樣裝置采樣裝置用于收集和排列所述解理裝置100和陪片輸送裝置300送出的巴條和陪片320。如圖9所示，本實施例的采樣裝置200從上至下、從前至后(面向機械臂400為前方、背向機械臂400為后方)依次包括:鎖栓250、第二把手240、巴條盒210和第二承載臺260。其中，如圖10 (a)、(b)所示，所述巴條盒210包括凹字型樣品槽220、第一支架230:其一，凹字型樣品槽220。所述樣品槽220的兩側(cè)部221分別設(shè)有相互對應(yīng)的第一卡槽222，用于對滑入所述樣品槽220內(nèi)的巴條或陪片320形成限位。在樣品槽220兩側(cè)部221的頂端形成有凸棱223，所述凸棱223與所述側(cè)部221 —體成型，用于后續(xù)步驟中與鎖栓250套接。所述樣品槽220的內(nèi)底壁與外底壁連通，在樣品槽220底部形成貫穿所述內(nèi)底壁與外底壁的通孔225。其二，架設(shè)于所述兩側(cè)部221之間的第一支架230，用于對進入樣品槽220內(nèi)的巴條或陪片320形成水平承托。 本實施例的第一支架230是活動架設(shè)于所述樣品槽220中，可以在樣品槽220中作升降運動。例如，每個巴條或陪片320落入樣品槽220時，第一支架230均需要下降，保持第一支架230 (或最高處的巴條或陪片320)頂部與樣品槽220頂部相差一特定距離，一般為I 3個巴條厚度，避免解理的巴條在下落時側(cè)翻。優(yōu)選地，在樣品槽220的內(nèi)底壁設(shè)置限位件(圖中未示出)或其他類似的方式，限制第一支架230頂部到樣品槽220頂部的距離不能大于該樣品槽220的開深度，以保證樣品槽220中的巴條均能露出其解理面。如圖9所示，采樣裝置200的第二把手240連接于所述巴條盒210的第一側(cè)壁(面向機械臂400的一面)，利用機械臂400握持第二把手240可以帶動巴條盒210進出所述采樣裝置200。所述第二把手240具有與第一把手150相同的構(gòu)型，即在其第三、四側(cè)壁上設(shè)有與該機械臂400握持部結(jié)構(gòu)互補的凸條240T。進一步地，該第二把手240頂部與所述巴條盒210頂部平齊，在第二把手240頂部還活動插接一鎖栓250，所述鎖栓250底部設(shè)有內(nèi)凹的第二卡槽251。通過機械臂400的推動可使鎖栓250從第二把手240頂部平移至所述巴條盒210頂部，鎖栓250底部的第二卡槽251與樣品槽側(cè)部221頂端的凸棱223套接，實現(xiàn)將巴條和陪片320鎖定于樣品槽220中。采樣裝置200還包括用于支撐所述巴條盒210的第二承載臺260，對應(yīng)于所述樣品槽220底部通孔225在所述第二承載臺260上設(shè)有空腔261，以及容納于空腔261中的第二支架210、與所述第二支架210連接的驅(qū)動裝置M ;用于驅(qū)動所述第二支架210從所述空腔261凸出并穿過所述通孔225與所述第一支架230連接，支撐并帶動第一支架230沿所述對應(yīng)的第一卡槽222作升降運動。一方面，第一支架230自身沒有外力驅(qū)動，需要增加帶驅(qū)動的第二支架210支撐其在樣品槽220中上下運動；另一方面，由于載滿巴條和陪片320的巴條盒210需要移動至其他腔室中再加工，巴條盒210的質(zhì)量和部件需要盡量精簡，因此第二支架210需要在巴條盒210移動前與之分離。故第二支架210應(yīng)設(shè)計為可在樣品槽220底部自由穿梭，便于隨時脫離巴條盒210。本實施例設(shè)計在第二承載臺260上對應(yīng)于樣品槽220底部通孔225開設(shè)空腔261，可完全容納第二支架210，使得第二支架210在脫離巴條盒210后不會對巴條盒210的移動造成阻礙。使用時，第二支架210在驅(qū)動裝置M驅(qū)動下從空腔261中凸出并逐漸進入所述通孔225，直至與第一支架230連接，抵住第一支架230底部、支撐并帶動其沿所述對應(yīng)的第一卡槽222作升降運動。所述驅(qū)動裝置M例如為伺服電機及其配套的絲桿。類似地，所述巴條盒210底部設(shè)有滑動部件，例如為滑輪或滾珠，與第二承載臺260上的導(dǎo)軌對應(yīng)，使巴條盒210可沿著所述導(dǎo)軌在第二承載臺260上滑動，有利于引導(dǎo)握持巴條盒210的機械臂400順利進入第一樣品臺的工作區(qū)域。對應(yīng)于所述巴條盒210底部在所述第二承載臺260內(nèi)設(shè)有空腔261和驅(qū)動裝置M，所述空腔261用于容納從樣品槽220底部分離出的第二支架210，空腔261中的驅(qū)動裝置M與第二支架210底端連接，可實現(xiàn)第二支架210在所述樣品槽220及空腔261中作升降運動。其中，驅(qū)動裝置M為伺服電機及其配套的絲桿。在所述第二承載臺260上， 設(shè)有一固定部件F與所述巴條盒210第二側(cè)臂210B(背向機械臂400的一側(cè))連接，當所述巴條盒210沿導(dǎo)軌滑入第二承載臺260，所述固定部件F可將巴條盒210鎖止在第二承載臺260范圍內(nèi)。類似地，該固定部件F為一磁體，通過磁吸力將巴條盒210固定在指定位置。相應(yīng)地，巴條盒210的材質(zhì)選擇磁吸性材料，例如，磁吸性的不銹鋼。上述第二承載臺260、第一承載臺140和第三承載臺320底部通過連接棒600相互連通，通過伺服電機和絲桿驅(qū)動各個承載臺沿連接棒600移動，可調(diào)整各個承載臺之間的距離。另外，各個承載臺的高度需要預(yù)先設(shè)置好，例如，解理裝置100的第一進樣臺110出口、陪片輸送裝置300的第二進樣臺310出口均需要正好對準巴條盒210的樣品槽220，使輸出的巴條或陪片320能正好落入樣品槽220中。下面介紹利用這種解理系統(tǒng)解理半導(dǎo)體芯片130的方法:包括如下步驟:A、為實現(xiàn)半導(dǎo)體芯片130的自然解理，在所述半導(dǎo)體芯片130送入解理系統(tǒng)之前需先在其沿擬解理區(qū)域開槽，所述開槽深度為5 30微米。B、取出解理系統(tǒng)中的陪片盒330和第一樣品臺，將陪片320裝入陪片盒330，開槽后的半導(dǎo)體芯片130安裝在第一進樣臺110上，然后將所述陪片盒330和第一樣品臺在滑動裝置引導(dǎo)下重新安裝到解理系統(tǒng)中，通過磁體分別固定在第二樣品臺、第一承載臺140上。啟動驅(qū)動裝置M使第二支架210從第二支撐臺的空腔261中伸出并進入樣品槽220底部，直至達到第一支架230處，支撐第一支架230沿著樣品槽220兩側(cè)部221的第一卡槽222緩緩向樣品槽220頂部上升。當?shù)谝恢Ъ?30上升至一定高度后停止，保證第一支架230頂部與所述樣品槽220頂部相差I(lǐng) 3個巴條厚度，避免巴條下落時由于高度差較大而翻轉(zhuǎn)。C、啟動驅(qū)動裝置M沿連接棒600調(diào)整第二支撐臺、第三支撐臺分別與所述第一支撐臺的距離，使這三者盡量靠近。保持第一進樣臺Iio出口、第二進樣臺310出口與所述樣品槽220入口對準。本實例中，第二支撐臺、第三支撐臺分別與所述第一支撐臺的距離約為Imm0D、啟動第一推鏟160抵住所述半導(dǎo)體芯片130尾部推動其往第一進樣臺110出口移動，使所述半導(dǎo)體芯片130頭部伸出所述第一進樣臺110—巴條寬度。此時啟動壓條170下壓至半導(dǎo)體芯片130中部固定，然后啟動所述劈刀120對準所述半導(dǎo)體芯片130開槽處施壓。劈刀120刃鋒121與第一樣品臺臺面存在在銳角，較佳的實施方式能使刃鋒121剛接觸半導(dǎo)體芯片130開槽處時，半導(dǎo)體芯片130便能沿開槽出自然裂開，實現(xiàn)自然解理為巴條。其他實施例的解理過程中，半導(dǎo)體芯片130—開始可能無法完全裂開，而隨著劈刀120的向下施壓，刃鋒121與開槽區(qū)的接觸面積逐漸增大，也可逐步實現(xiàn)自然解理。正如圖5所示，本實施例自然解理出的巴條腔面平整，而自然解理在巴條脊上產(chǎn)生了裂紋。解理后的巴條自然落入所述巴條盒210的樣品槽220中，在樣品槽220兩側(cè)部221對應(yīng)的第一卡槽222輔助下滑向第一支架230。在巴條落入樣品槽220同時，降低所述第一支架230和第二支架2101個巴條厚度，防止巴條在落入樣品槽220時翻轉(zhuǎn)。E、啟動第二推鏟350在陪片盒330中推動一陪片320往第二進樣臺310出口移動，并落入所述樣品槽220的巴條上方。類似地，所述陪片320落入所述樣品槽220的同時降低所述第一支架230和第二支架2101個陪片320厚度，防止陪片320在落入樣品槽220時翻轉(zhuǎn)。F、重復(fù)步驟D F若干次，讓巴條和陪片320間隔排列在樣品槽220中。陪片320的作用是為了防止鍍膜時相鄰的巴條粘連到一起。直到第一支架230下降至最低限，且樣品槽220中的巴條和陪片320接近槽口，推動第二把手240頂部的鎖栓250往樣品槽220頂部平移，使鎖栓250上的第二卡槽25 1與樣品槽220頂部的凸棱223套接，封住樣品槽220內(nèi)的巴條和陪片320。G、降低所述第二支架210，使其重新落入所述第二承載臺260的空腔261中。此時，使載有巴條的巴條盒210從磁體中脫離，可從解理系統(tǒng)中取出，進行后續(xù)工藝。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知，半導(dǎo)體芯片130的解理需要真空氛圍下進行，否則解理后的巴條腔面容易氧化而影性能。因此本發(fā)明提供的解理系統(tǒng)也適用于真空條件下使用。例如，通過必要的器件調(diào)整，可將解理系統(tǒng)組裝到真空腔室中，且各個部件的取放、更換或加樣優(yōu)選通過機械臂400來實現(xiàn)。雖然本發(fā)明是參照其示例性的實施例被顯示和描述的，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求及其等同物限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對其形式和細節(jié)進行各種改變。
權(quán)利要求
1.一種解理系統(tǒng)，其特征在于，包括 解理裝置，其包括第一進樣臺及對應(yīng)于所述第一進樣臺設(shè)置的劈刀，用于半導(dǎo)體芯片的輸送及解理成巴條； 設(shè)有第二進樣臺的陪片輸送裝置，用于往所述巴條之間插入陪片； 以及，設(shè)有巴條盒的采樣裝置，所述采樣裝置設(shè)于所述解理裝置及所述陪片輸送裝置之間；所述第一進樣臺出口及所述第二進樣臺出口分別與所述巴條盒入口對應(yīng)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述解理系統(tǒng)，其特征在于，所述解理裝置還包括: 第一承載臺和第一把手；所述第一承載臺通過所述第一把手與第一進樣臺連接，用于機械臂握持第一把手帶動第一進樣臺移動； 設(shè)于所述第一進樣臺入口處的第一推鏟，用于推動樣品的輸送； 設(shè)于所述第一進樣臺上方的壓條，用于在解理過程中對樣品形成上下限位； 設(shè)于所述第一承載臺上，且與所述第一把手連接的固定部件，用于所述第一把手的限位和固定； 以及，分別用于驅(qū)動所述第一承載臺、第一推鏟、壓條及劈刀的驅(qū)動裝置。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述解理系統(tǒng)，其特征在于，所述劈刀包括刃鋒，所述刃鋒與所述第一進樣臺出口端面對齊；所述刃鋒與其在所述第一進樣臺臺面成銳角。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述解理系統(tǒng)，其特征在于，所述銳角為I 4度。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述解理系統(tǒng)，其特征在于，所述巴條盒包括: 凹字型樣品槽，所述樣品槽的兩側(cè)部分別設(shè)有相互對應(yīng)的第一卡槽，用于對滑入所述樣品槽內(nèi)的巴條或陪片形成限位；所述樣品槽側(cè)部頂端形成凸棱；所述樣品槽底部設(shè)有通孔，使所述樣品槽的內(nèi)底壁與外底壁連通； 架設(shè)于所述兩側(cè)部之間的第一支架，用于對進入樣品槽內(nèi)的巴條或陪片形成水平承托。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述解理系統(tǒng)，其特征在于，所述采樣裝置還包括: 設(shè)于所述巴條盒第二側(cè)部的第二把手，用于機械臂握持活動；所述第二把手頂部與所述巴條盒頂部平齊； 活動插接于所述第二把手頂部的鎖栓，所述鎖栓底部設(shè)有與所述凸棱對應(yīng)的第二卡槽；所述鎖栓用于從所述第二把手頂部平移至所述巴條盒頂部，通過第二卡槽與所述凸棱套接，實現(xiàn)對樣品槽內(nèi)的巴條和陪片形成限位； 用于支撐所述巴條盒的第二承載臺，對應(yīng)于所述樣品槽底部通孔在所述第二承載臺上設(shè)有空腔，以及容納于空腔中的第二支架，與所述第二支架連接的驅(qū)動裝置；用于驅(qū)動所述第二支架從所述空腔凸出并穿過所述通孔與所述第一支架連接，支撐并帶動第一支架沿所述對應(yīng)的第一卡槽作升降運動。
以及，設(shè)于所述第二承載臺上，且與所述巴條盒第二側(cè)部連接的固定部件，用于固定所述巴條盒。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述解理裝置，其特征在于，所述陪片輸送裝置還包括: 與所述第二進樣臺一體成型的第三承載臺； 設(shè)于所述第二進樣臺出口處的陪片盒，用于儲存陪片； 連接于所述陪片盒第一側(cè)壁的第三把手，用于機械臂握持活動；設(shè)于所述第二進樣臺入口處的第二推鏟，用于推動陪片的輸送； 設(shè)于所述第二進樣臺上且與所述陪片盒第二側(cè)部連接的固定部件，用于固定所述陪片盒; 以及，分別用于驅(qū)動所述第三承載臺、第二推鏟的驅(qū)動裝置。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述解理系統(tǒng)，其特征在于，所述陪片盒包括: 一背板； 設(shè)于所述背板兩側(cè)的鉗形夾壁； 以及由所述背板及兩夾壁所形成的夾縫，用于所述陪片水平層疊于其中； 設(shè)置于所述夾縫出口的擋片，用于防止陪片從陪片盒中滑出。
9.根據(jù)權(quán)利要 求3或5或7所述解理系統(tǒng)，其特征在于，所述固定部件為磁體。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述解理系統(tǒng)，其特征在于，所述第二承載臺上設(shè)有導(dǎo)軌與所述巴條盒底部的滑動部件對應(yīng)；所述第二把手兩側(cè)均設(shè)有用于機械臂握持的凸條；所述樣品槽材質(zhì)為磁吸性材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求9所述解理系統(tǒng)，其特征在于，所述第一承載臺上設(shè)有導(dǎo)軌與所述第二把手底部的滑動部件對應(yīng)；所述第一把手兩側(cè)均設(shè)有用于機械臂握持的凸條；所述第一把手的材質(zhì)為磁吸性材料。
12.根據(jù)權(quán)利要求9所述解理系統(tǒng)，其特征在于，所述第二進樣臺上設(shè)有導(dǎo)軌與所述陪片盒底部的滑動部件對應(yīng)；所述第三把手兩側(cè)均設(shè)有用于機械臂握持的凸條；所述陪片盒的材質(zhì)為磁吸性材料。
13.根據(jù)權(quán)利要求3或5或7所述解理系統(tǒng)，其特征在于，所述驅(qū)動裝置均為伺服電機及配套的絲桿。
14.一種利用權(quán)利要求1 13任一項所述的解理系統(tǒng)，解理半導(dǎo)體芯片的方法，其特征在于，包括如下步驟: A、在所述半導(dǎo)體芯片上沿擬解理區(qū)域開槽，所述開槽深度為5 30微米； B、安裝所述陪片及所述半導(dǎo)體芯片；降低所述第一支架及第二支架，使所述第一支架頂部與所述巴條盒頂部相差I(lǐng) 3個巴條厚度； C、調(diào)整所述第二支撐臺、第三支撐臺分別與所述第一支撐臺的距離，使所述第一進樣臺出口及所述第二進樣臺出口分別與所述樣品槽入口對應(yīng)； D、啟動第一推鏟推動所述半導(dǎo)體芯片往第一進樣臺出口移動，使所述半導(dǎo)體芯片伸出所述第一進樣臺一巴條寬度；啟動所述劈刀對所述半導(dǎo)體芯片施壓使其自然解理為巴條，并落入所述巴條盒中； E、啟動第二推鏟推動一陪片往第二進樣臺出口移動，并落入所述巴條盒的巴條上方； F、重復(fù)步驟D F若干次，然后推動第二把手頂部的鎖栓往樣品槽頂部平移，使鎖栓上的第二卡槽與樣品槽頂部的凸棱套接，封住所述樣品槽內(nèi)的巴條和陪片； G、降低所述第二支架，使其完全落入所述第二承載臺的空腔中，獲得載有解理后巴條的巴條盒。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述解理半導(dǎo)體芯片的方法，其特征在于，所述步驟D中還包括在所述巴條落入所述巴條盒的同時降低所述第一支架和第二支架I個巴條厚度。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述解理半導(dǎo)體芯片的方法，其特征在于，所述步驟E中還包括在所述陪片落入所 述巴條盒的同時降低所述第一支架和第二支架I個陪片厚度。
全文摘要
本發(fā)明提供一種真空解理系統(tǒng)，包括解理裝置，其包括第一進樣臺及對應(yīng)于所述第一進樣臺設(shè)置的劈刀，用于半導(dǎo)體芯片的輸送及解理成巴條；設(shè)有第二進樣臺的陪片輸送裝置，用于往所述巴條之間插入陪片；以及，設(shè)有巴條盒的采樣裝置，所述采樣裝置設(shè)于所述解理裝置及所述陪片輸送裝置之間；所述第一進樣臺出口及所述第二進樣臺出口分別與所述巴條盒入口對應(yīng)。本發(fā)明還提供利用上述解理系統(tǒng)解理半導(dǎo)體芯片的方法。本發(fā)明能實現(xiàn)在真空條件下自然解理激光器芯片，并從進樣、解理、鍍膜到取樣的整個操作過程均不觸及激光器的腔面，從而可以大幅度提高激光器的質(zhì)量和制作效率。
文檔編號H01S5/02GK103219644SQ20131009764
公開日2013年7月24日 申請日期2013年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月25日
發(fā)明者吳燕華, 劉德利, 馮美鑫, 曾中明, 張寶順, 楊輝 申請人:中國科學院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所