多种激光器在半导体行业中的设计和应用

热损伤极小（﹤0.30μm）。

　　2D图案成形与3D微加工 准分子激光器可以产生大面积方形或矩形的光斑，特别适合大面积图案成形工艺与3D微加工。准分子激光器可以在相对较大的聚焦平面范围内高效地加工材料，例如500mJ的UV光束在能量密度为1 J/cm2时光斑的面积达到7×7mm.大面积的准分子激光束可以投射到光刻掩模上，微加工特殊的形状和图案；这些被称为近场成像。通过掩膜板与加工工件的协调运动，可以微加工得到较大的复杂图案。

图4、薄膜太阳能电池的P1、P2、P3三层材料需要多光路激光划片系统先后进行三次划片。

　　LED激光剥离（LLO） LED激光剥离的基本原理是利用外延层材料与蓝宝石材料对紫外激光具有不同的吸收效率。蓝宝石具有较高的带隙能量（9.9eV），所以蓝宝石对于248nm的氟化氪（KrF）准分子激光（5eV辐射能量）是透明的，而氮化镓（约3.3eV的带隙能量）则会强烈吸收248nm激光的能量。正如图2所示，激光穿过蓝宝石到达氮化镓缓冲层，产生一个局部的爆炸冲击波，在氮化镓与蓝宝石的接触面进行激光剥离。基于同样的原理，193nm的氟化氩（ArF）准分子激光可以用于分离氮化铝（AlN）与蓝宝石。具有6.3eV带隙能量的氮化铝可以吸收6.4eV的ArF激光辐射，而9.9eV带隙能量的蓝宝石对于ArF准分子激光则是透明的。

　　光束均匀性和晶圆制备对于实现成功剥离都很重要。JPSA公司采用创新的光束均匀化专利技术使得准分子激光束在晶圆上可以产生最大面积达5×5毫米的均匀能量密度分布的平顶光束。设计人员通过激光剥离（LLO）工艺可以实现垂直结构的LED,它克服了传统的横向结构的各种缺陷。垂直结构LED可以提供更大的电流，消除电流拥挤问题以及器件内的瓶颈问题，显着提高LED的最大输出光功率与最大效率。图3展示了一个典型的剥离效果。

图5、JPSA薄膜太阳能电池优化划片（左）与非JPSA薄膜太阳能电池划片（右）的比较。

　　DPSS激光器与光纤激光器在薄膜太阳能电池划片中的应用

　　光纤激光器是指用掺稀土元素玻璃光纤作为增益介质的激光器，光纤激光器可在光纤放大器的基础上开发出来：在泵浦光的作用下光纤内极易形成高功率密度，造成激光工作物质的激光能级"粒子数反转",当适当加入正反馈回路（构成谐振腔）便可形成激光振荡输出。光纤激光器应用范围非常广泛，包括激光光纤通讯、激光空间远距通讯、工业造船、汽车制造、激光雕刻激光打标激光切割、印刷制辊、金属非金属钻孔/切割/焊接（铜焊、淬水、包层以及深度焊接）、军事国防安全、医疗器械仪器设备、大型基础建设等等。

　　DPSS激光器与光纤激光器具有体积小、功率大、倍频波长范围多等特点，适合在太阳能电池划片中的应用。

　　由于硅材料的成本增加，很多光伏（PV）平板制造商从制造第一代的硅晶太阳能电池转为制造第二代的薄膜太阳能电池。薄膜太阳能电池包括非晶硅（a-Si）太阳能电池、碲化镉（CdTe）和铜铟镓硒（CIGS）化合物半导体电池。相比硅晶电池的几百微米硅晶厚度，薄膜太阳能电池薄膜厚度只有几个微米，大大降低了材料的成本。薄膜太阳能电池具有材料用量少、加工工序少、有弹性、半透明、制造成本低等优点。

　　JPSA设计的薄膜太阳能电池激光划片加工系统采用创新的光束均匀化专利技术使得DPSS激光束产生均匀能量密度分布的平顶光束，根据加工材料可选择1064nm、352nm、355nm或266nm波长的激光，多光路快速加工，可以对非平面玻璃板薄膜自动聚焦，无HAZ热影响区，可以高产量、高效地进行薄膜太阳能电池的P1、P2、P3划片与P4边缘隔离，扫描速度可达1.5米/秒。