剑芯光电LCoS空间光调制器（SLM）：破解晶圆激光开槽核心痛点

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在半导体先进封测、 Chiplet 异构集成、晶圆薄化与晶圆精细加工产业升级的背景下，晶圆激光开槽（Laser Grooving）作为刀轮或激光切割前的关键预处理工序，直接决定芯片良率、可靠性及后道工序可行性。传统激光加工长期受制于热影响区难以控制、槽底不平整，多材料适配能力不足、对位精度有限以及加工质量与量产效率难以兼顾等问题。而LCoS空间光调制器（SLM）凭借光场精准调控能力，成为破解这些难题的核心光学器件。剑芯光电（苏州）有限公司依托剑桥大学博士团队四十余年LCoS技术积淀，以全链路自主可控的LCoS空间光调制器（SLM）为核心，配套定制光学系统解决方案，攻克晶圆开槽技术与工程落地双重难题，为晶圆开槽领域提供高精度、可信赖的一站式光学解决方案。

图1：Low-k开槽，高斯光斑（左）开槽底部不平整，截面易呈V形，平顶光斑（右）开槽具有均匀的底面形态，侧壁陡直。

一、晶圆开槽的五大核心痛点

热影响区（HAZ）失控，伤及底层电路：激光是高能热源，加工Low-K介质、金属层时热量易向四周扩散。传统方案热影响区常超5μm，引发微裂纹或材料退化，极易损伤下层有效电路，埋下可靠性隐患。

多材料异质去除难，工艺适配性差：切割道（Street）集成硅、聚酰亚胺（PI）、铜、Low-K介质等迥异材料，单一光斑难以同时满足去除效率和质量，固定激光参数易导致金属过烧、聚合物残留，需复杂多遍扫描，效率低下。

微米级对位精度不足，易损密封环：75μm甚至更薄的晶圆刚性极低，激光焦点稍有偏差就可能导致槽底不平或损伤有效电路，开槽需严格限定在切割道内，距密封环（Seal Ring）安全距离＞5μm，偏移量要求＜2μm。12寸晶圆翘曲、伸缩进一步加大对位难度，易引发芯片边缘损伤。

先进封装与超薄晶圆加工风险高：Chiplet、2.5D/3D封装的切割道布满测试焊盘、RDL线路、TSV开口，传统加工易造成结构损伤或层间分层；晶圆减薄至75μm以下时，热应力与冲击易引发微裂纹、变形，加剧后续背崩缺陷。

量产效率与质量矛盾突出：量产要求扫描速度达250~600mm/s，高速下易出现槽底不平、侧壁粗糙、碎屑污染焊盘等问题，传统方案只能牺牲效率换质量，产能受限。

图2：晶圆开槽第一步

图3：晶圆开槽第二步

二、LCoS空间光调制器（SLM）：精准破解痛点的光学利器

LCoS（硅基液晶）空间光调制器（SLM）是一种可对激光光场（振幅、相位、形态）进行动态、数字化、亚微米级精准调控的核心光学器件，从原理上突破传统激光加工瓶颈，精准匹配晶圆开槽的严苛需求。

极致压制热影响区，守护电路安全

配合皮秒/飞秒等超快激光，通过 SLM 加载全息图，将高斯光整形为平顶光（能量均匀）。理论上可将 HAZ 控制在 2~5μm 的目标窗口，实现“冷加工”，杜绝下层电路热损伤。

动态光束整形，免光路切换实现平坦槽底
LCoS-SLM无需改动光路，便能在双焦点细线加工与平顶光平坦开槽之间动态切换。双焦点模式可独立调控各焦点能量与位置，应对精细切割；切换至平顶光后，直接在Low-K介质、金属、硅等异质叠层上加工出平坦的槽底形貌，各层材料均匀去除，根除过烧与残留，彻底突破多材料多次扫描的效率瓶颈，大幅简化制程。

平顶光实现无残留去除与高效加工

平顶光束能量分布均匀，能一次性彻底剥离沟槽内的 low-k 材料，从源头杜绝槽底残留引发的芯片报废风险。均匀的能量使光斑重叠率大幅降低，从而将开槽速度提升至更高水平，直接带来产能的成倍增长。

晶圆开槽场景下SLM与DOE核心差异总结：

DOE作为固定式衍射光学元件，光斑形态、分束布局均为固化设计，无法灵活适配不同晶圆规格与开槽工艺需求（槽宽等）。DOE对激光光束质量、光束模式要求极高，一旦光源参数发生波动或更换激光器，原有DOE便无法适配，必须重新定制加工，不仅拉长交付周期、耽误客户量产交期。

SLM是可编程空间光调制器，不用更换光学硬件，仅通过软件就能切换、改变光斑形貌、焦点排布与能量分布，既能避免DOE反复定制带来的交期延误与成本浪费，又能灵活适配多品类、小批量及新品研发的晶圆开槽场景。SLM还可以优化整体光路系统相差，适配非完美高斯光源，补偿光源漂移等，工艺柔性、光源兼容性和量产适配性都优于DOE。

三、剑芯光电：40年深耕，铸就LCoS-SLM技术领先实力

图4：剑芯光电LCoS空间光调制器(SLM)

晶圆激光开槽的升级，本质上是光学控制精度的升级。在半导体制造迈入Chiplet、3D IC及第三代半导体的全新阶段，工艺复杂度正呈指数级上升。LCoS空间光调制器（SLM）凭借动态光场调控、亚微米级精度与低应力加工三大核心能力，从物理层面破解了传统激光开槽在热影响、异质材料去除及对位精度上的长期痛点，成为先进制程与封装的关键光学支撑。

剑芯光电（苏州）有限公司，由剑桥大学博士团队创立，深耕LCoS技术40余载，是国内稀缺的掌握从底层核心材料开发、芯片设计、光学封装到全息算法应用的全链路核心技术能力的企业。依托历经多次迭代、可承受高功率皮秒/飞秒激光的优异产品性能，以及兼具光学设计与系统集成的顶尖团队，剑芯光电愿以40年的技术沉淀为基石，与合作伙伴携手探索从工艺实验到量产验证的全路径，为中国半导体装备打造自主可控的“光之引擎”。