砷化鎵電池的激光加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于激光加工領(lǐng)域，尤其涉及一種砷化鎵電池的激光加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]太陽能光伏發(fā)電在全球取得長(zhǎng)足發(fā)展，但常用薄膜電池轉(zhuǎn)化率較低，晶硅電池由于原材料供應(yīng)能力有限價(jià)格一路攀升，由于高倍聚光太陽電池具有轉(zhuǎn)化率高，電池占地面積小和耗材少的優(yōu)點(diǎn)，受到研宄者的重視。其中，高倍聚光電池具有代表性的是砷化鎵(GaAs)太陽電池。GaAs屬于II1-V族化合物半導(dǎo)體材料，其能隙與太陽光譜的匹配較適合，且耐高溫。
[0003]砷化鎵晶片因?yàn)椴牧媳容^脆，在采用機(jī)械切割刀片切割時(shí)，容易發(fā)生破裂或缺損，所以難以提高切割的進(jìn)給速度，且機(jī)械切割刀片磨損快，在切割過程中要求對(duì)砂輪及芯片不間斷噴灑去離子水，生產(chǎn)成本高；機(jī)械切割時(shí)刀片直接與芯片接觸，芯片側(cè)邊容易產(chǎn)生崩邊、崩角和裂紋，產(chǎn)品合格率低。如果利用激光切割技術(shù)，加工進(jìn)給速度可以達(dá)到磨輪刀片切割進(jìn)給速度的10倍以上，從而提高生產(chǎn)效率。采用激光切割工藝，加工后的切割槽寬度小，與刀片相比切割槽損失少，所以可以減小芯片間的間隔。對(duì)于為了切割出更多小型芯片而致使加工線條數(shù)增多的化合物半導(dǎo)體晶片而言，通過減小芯片間的間隔，可以提高單枚晶片中可生產(chǎn)的芯片數(shù)量。但傳統(tǒng)的激光切割砷化鎵晶片方法也存在一些問題，例如激光切割產(chǎn)生熱效應(yīng)區(qū)域，不僅會(huì)破壞原材料，甚至?xí)茐那懈钐庎徑男酒Y(jié)構(gòu)，對(duì)芯片品質(zhì)造成影響，當(dāng)切割槽的寬度越小，鄰近的芯片受到熱影響也就越大。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明實(shí)施例的目的在于提供一種砷化鎵電池的激光加工方法，以解決現(xiàn)有激光加工熱影響大、單個(gè)晶片切割的芯片數(shù)量少的問題。
[0005]本發(fā)明實(shí)施例是這樣實(shí)現(xiàn)的，一種砷化鎵電池的激光加工方法，通過對(duì)砷化鎵晶片進(jìn)行切割形成砷化鎵電池，采用紫外激光對(duì)所述GaAs層進(jìn)行加工，形成多個(gè)隔離槽；采用紫外激光延所述隔離槽至少一次對(duì)所述金屬襯底加工，直到將所述金屬襯底切斷，產(chǎn)生多個(gè)子電池。
[0006]進(jìn)一步地，所述紫外激光的脈寬為20_60ns，功率彡1ffo
[0007]進(jìn)一步地，對(duì)所述GaAs層進(jìn)行加工時(shí)，速度為100-200mm/s，頻率為20_30KHz，功率為71
[0008]進(jìn)一步地，對(duì)所述金屬襯底加工時(shí)，速度為200-300mm/s，頻率為20_30ΚΗζ，功率為 1ffo
[0009]進(jìn)一步地，所述紫外激光通過遠(yuǎn)心鏡頭聚焦。
[0010]進(jìn)一步地，所述砷化鎵晶片采用帶有鏤空的格子?xùn)艩罟ぱb夾具吸附固定。
[0011]進(jìn)一步地，在對(duì)所述砷化鎵晶片激光加工的同時(shí)采用除塵裝置對(duì)激光加工產(chǎn)生的殘?jiān)驈U氣進(jìn)行抽除。
[0012]本發(fā)明提供了砷化鎵電池的激光加工方法，通過紫外激光分兩步對(duì)砷化鎵晶片進(jìn)行切割，首先形成寬度較小的隔離槽，再延隔離槽進(jìn)行加工，最終形成多個(gè)芯片，由于降低了隔離槽的寬度，增加了單枚晶片生產(chǎn)子電池的數(shù)量，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)，采用紫外激光進(jìn)行加工，避免了熱效應(yīng)對(duì)芯片的影響，提高了良品率。
【附圖說明】
[0013]為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0014]圖1是本發(fā)明實(shí)施例提供的砷化鎵電池加工的剖面示意圖；
[0015]圖2是本發(fā)明實(shí)施例提供的砷化鎵電池的GaAs層加工的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0017]如圖1所示，砷化鎵晶片包括金屬襯底11和位于所述金屬襯底上的GaAs層12，通過對(duì)所述砷化鎵晶片進(jìn)行切割分離，將產(chǎn)生多個(gè)小芯片，每個(gè)小芯片即為砷化鎵電池，一枚砷化鎵晶片切割的芯片越多，成本就相對(duì)越小，而芯片的大小一般相對(duì)固定，為了能夠在單枚晶片上切割更多的芯片，就需要減小切割槽的寬度。
[0018]如圖2所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種砷化鎵電池的激光加工方法，采用紫外激光對(duì)所述砷化鎵晶片分兩步進(jìn)行加工，第一步，對(duì)所述GaAs層12進(jìn)行加工，形成多個(gè)隔離槽13，將所述GaAs層12分成多個(gè)獨(dú)立的部分；第二步，紫外激光延所述隔離槽13至少一次對(duì)所述金屬襯底11加工，直到將所述金屬襯底11切斷，產(chǎn)生多個(gè)子電池。
[0019]通過減小所述隔離槽13的寬度，在所述砷化鎵晶片大小一定的情況下，得到更多的子電池，降低生產(chǎn)成本。
[0020]為了實(shí)現(xiàn)所述隔離槽13寬度的減小，本實(shí)施例采用波長(zhǎng)較短的紫外激光進(jìn)行加工，由于光子的能量大于化學(xué)鍵或金屬鍵的鍵能，直接汽化，不會(huì)產(chǎn)生熱效應(yīng)，使得寬度較小的隔離槽13鄰近的芯片不會(huì)受到熱影響而產(chǎn)生燒蝕，提高了成品率。同時(shí)由于不會(huì)產(chǎn)生熱應(yīng)力，避免了 GaAs的破裂，金屬襯底上不會(huì)產(chǎn)生較大的火山口和卷邊等缺陷。
[0021]具體的，本實(shí)施例中，所述紫外激光的脈寬為20_60ns，功率< 10W。
[0022]當(dāng)對(duì)所述GaAs層12進(jìn)行加工時(shí)，速度為100-200mm/s，頻率為20_30KHz，功率為7W，燒蝕隔離槽的寬度為lOOum。
[0023]當(dāng)對(duì)所述金屬襯底11進(jìn)行加工時(shí)，速度為200-300臟/8，頻率為20-301(取，功率為1ffo由于本實(shí)施例中的激光能量較小，需要多次對(duì)所述金屬襯底進(jìn)行切割加工，如對(duì)4或6寸的砷化鎵晶片加工時(shí)，需要對(duì)所述金屬襯底進(jìn)行至少10次的切割。
[0024]當(dāng)然在其他實(shí)施例中，也可以采用其他大小功率，速度對(duì)應(yīng)的進(jìn)行調(diào)整。
[0025]在本實(shí)施例中，采用視覺系統(tǒng)對(duì)砷化鎵晶片進(jìn)行拍照，然后根據(jù)獲取到照片信息旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)或夾具，實(shí)現(xiàn)砷化鎵晶片的定位。然后紫外激光出光加工，清除GaAs層，形成10um寬的隔離槽。多個(gè)所述隔離槽交錯(cuò)呈格子?xùn)艩睢?br>[0026]進(jìn)一步地，所述紫外激光采用焦距較小的遠(yuǎn)心鏡頭聚焦。
[0027]進(jìn)一步地，所述砷化鎵晶片采用帶有鏤空的格子?xùn)艩罟ぱb夾具(圖未示)吸附固定，以免激光切割金屬襯底時(shí)對(duì)夾具的損傷，同時(shí)避免夾具對(duì)金屬襯底的劃傷和擠壓。
[0028]進(jìn)一步地，在對(duì)所述砷化鎵晶片激光加工的同時(shí)采用除塵裝置(圖未示)對(duì)激光加工產(chǎn)生的殘?jiān)驈U氣進(jìn)行抽除。
[0029]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本發(fā)明的具體實(shí)施只局限于這些說明。對(duì)于本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下做出若干等同替代或明顯變型，而且性能或用途相同，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本發(fā)明由所提交的權(quán)利要求書確定的專利保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種砷化鎵電池的激光加工方法，通過對(duì)砷化鎵晶片進(jìn)行切割形成砷化鎵電池，其特征在于，采用紫外激光對(duì)所述GaAs層進(jìn)行加工，形成多個(gè)隔離槽；采用紫外激光延所述隔離槽至少一次對(duì)所述金屬襯底加工，直到將所述金屬襯底切斷，產(chǎn)生多個(gè)子電池。
2.如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述紫外激光的脈寬為20-60ns，功率< 10W。
3.如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，對(duì)所述GaAs層進(jìn)行加工時(shí)，速度為100-200mm/s，頻率為 20_30KHz，功率為 7W。
4.如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，對(duì)所述金屬襯底加工時(shí)，速度為200-300mm/s，頻率為 20_30KHz，功率為 10W。
5.如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述紫外激光通過遠(yuǎn)心鏡頭聚焦。
6.如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，所述砷化鎵晶片采用帶有鏤空的格子?xùn)艩罟ぱb夾具吸附固定。
7.如權(quán)利要求1所述的激光加工方法，其特征在于，在對(duì)所述砷化鎵晶片激光加工的同時(shí)采用除塵裝置對(duì)激光加工產(chǎn)生的殘?jiān)驈U氣進(jìn)行抽除。
【專利摘要】本發(fā)明適用于砷化鎵電池加工領(lǐng)域，提供了一種砷化鎵電池的激光加工方法，通過對(duì)砷化鎵晶片進(jìn)行切割形成多個(gè)砷化鎵電池，首先采用紫外激光對(duì)所述GaAs層進(jìn)行加工，形成多個(gè)隔離槽；其次采用紫外激光延所述隔離槽至少一次對(duì)所述金屬襯底加工，直到將所述金屬襯底切斷，產(chǎn)生多個(gè)子電池。本實(shí)施例通過紫外激光分兩步對(duì)砷化鎵晶片進(jìn)行切割，首先形成寬度較小的隔離槽，再延隔離槽進(jìn)行加工，最終形成多個(gè)芯片，由于降低了隔離槽的寬度，增加了單枚晶片生產(chǎn)子電池的數(shù)量，降低了生產(chǎn)成本，同時(shí)，采用紫外激光進(jìn)行加工，避免了熱效應(yīng)對(duì)芯片的影響，提高了良品率。
【IPC分類】H01L31-18
【公開號(hào)】CN104868017
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510292041
【發(fā)明人】王振華, 謝建, 樂安新, 鄭付成, 黃東海, 黃秋香, 高云峰
【申請(qǐng)人】大族激光科技產(chǎn)業(yè)集團(tuán)股份有限公司
【公開日】2015年8月26日
【申請(qǐng)日】2015年6月1日