如今，有几个关键行业在很大程度上推动了这种需求。一个是汽车行业，汽车正在成为一种装有轮子的智能手机，重点在于动力传动系统的电气化以及增加车辆自动化的计算能力。另一个推动增长的领域是高性能计算，主要是为了满足人工智能（AI）和云计算不断扩展的需求。随着这些市场的发展，5G网络激增带来的无线基础设施需求也随之出现，功率半导体和处理器在网络基站和最终用户解决方案（如智能手机、家庭以及办公室计算）中占据主导地位。最后，半导体在工业市场，如工厂自动化、物流等方面也发挥着巨大作用。对于半导体行业，尽管相对于其他行业，特别是汽车和高性能计算行业，其增长相对较低，但这是一个非常稳定和可持续的市场。

所有这些市场都要求在采用特定工艺技术节点的晶圆厂中制造集成电路(IC)。通常，大多数工业和汽车电子解决方案采用成熟的工艺节点，即28 nm或更大尺寸，而高性能计算和无线解决方案则需要最先进的节点。

无论技术节点如何，Coherent高意都有解决方案，可以在IC制造的前端和后端多个工艺步骤中提供激光器、光学元件和材料。以下是对一些关键工艺步骤的回顾…

实现极紫外（EUV）光刻

光刻是半导体制造中的核心工艺，将掩模上的电路图案投影到硅片上的感光层上，以创建实际的器件（例如晶体管）结构。传统的半导体光刻使用248 nm或193 nm的准分子激光器来实现这一工艺。这些激光器已经将半导体行业带到了"10 nm工艺节点"（节点是与电路元件最小特征尺寸相关的术语）。然而，为了实现更小的特征尺寸，基于物理学常识，需要使用更短波长的光。

极紫外光刻（EUV）代表了这一领域的一个关键进步。EUV光刻技术使用波长约为13.5 nm的光。这使得芯片制造商能够达到7 nm、5 nm、3 nm和2 nm工艺节点。

要产生这种极紫外光，一个高功率的红外CO₂激光器照射一束微小的熔融锡滴液。激光使锡蒸发并形成等离子体（一种气体，其电子从原子中被剥离出来）。这种等离子体发射极紫外光。

产生并传输极紫外光的过程是极其复杂且具有挑战性的，需要令人难以置信的精确度，以及在极端条件下确保可靠运行。可靠性是关键，因为半导体制造工厂一旦出现宕机，每小时可能造成数十万甚至数百万美元的损失。

EUV光刻设备中的CO₂激光器和光束传输系统包含许多光学元件，如透镜和镜片。当然，Coherent高意（原II-VI）自20世纪70年代以来一直是红外光学领域的行业标杆。这是公司的立业之本，没有人比我们更了解这项技术。这就是为什么我们是EUV CO₂激光系统中CO₂激光光学元件的主要供应商。

EUV系统中另一个重要的光学元件是金刚石窗口。这些窗口用于密封激光系统，保护其内部各种模块免受环境影响，同时允许极高功率的CO₂激光无衰减地通过。

虽然ZnSe材料通常用于制作CO₂激光波长和EUV系统中的保护窗口，但在一些要求极为苛刻的位置，金刚石材料窗口更受青睐，原因有几个。一个主要原因是金刚石在极高激光功率水平下具有低热透镜效应。热透镜效应会导致光束畸变、像差和焦点位置变化，所有这些都会影响系统性能。

此外，金刚石在所有已知材料中具有最高的热导率，低热膨胀系数（CTE），以及非凡的高硬度。这意味着金刚石可以处理高功率的激光光束，最小限度地畸变或恶化。并且，它可以承受并有效散发由吸收激光引起的任何加热。

得益于我们的垂直整合制造能力，Coherent高意是这些大面积多晶金刚石窗口的主要供应商。我们使用化学气相沉积（CVD）在我们的反应器中生长金刚石晶体，这些反应器基于我们自己的专有设计和工艺技术。这使我们能够精准控制晶体生长过程，确保EUV光刻系统窗口所需特性。

我们的专业技能还包括为EUV光刻系统制造结构机械组件。这些组件由特殊的陶瓷材料制成，如反应键合碳化硅（RB-SiC）。

RB-SiC具备卓越的机械和热稳定性，使其非常适合用于检测、计量和光刻等半导体应用。支撑EUV光学系统结构的稳定性至关重要，只有使用这种RB-SiC陶瓷才能实现。

Coherent高意综合使用传统的陶瓷制造工艺和新开发的增材制造技术生产RB-SiC。采用这些方法，可以生产出大型和复杂的形状，达到接近完美的纯几何外形，仅需要极少的后续精密加工。这些大型光学组件结构支撑EUV设备内的光学系统，即使在恶劣的高功率等离子体源环境中，也能确保系统保持精确的光学对准。

为什么小型集成电路为检测带来巨大挑战

晶圆检测——在生产过程中识别缺陷的工艺——自从半导体行业初期就非常重要，并且随着每一代芯片的推出而变得越来越关键。这是因为随着工艺节点尺寸的每一次减小，芯片架构变得更加复杂，包括新材料的引入，以及更小、更精密的特征。这些进步拓展了性能边界，却也为新型缺陷的产生创造了机会。而在如此小的尺度上执行工艺，即使是晶圆上最微小的缺陷也可能导致芯片无法正常工作。

因此，制造商必须在每个工艺步骤后进行严格的检测，以便尽早发现缺陷。进行这些检测有助于优化良率（每片晶圆的可用芯片）、吞吐率（生产速度）以及最终的盈利能力。

激光器是晶圆检测的理想工具，自半导体行业初期就开始使用。这是因为激光检测是一种非接触方法，提供了无与伦比的灵敏度和速度。此外，激光的通用性极高，可以被优化用以执行各种不同的检测任务。

二十年前，当晶体管尺寸为110 nm或更大时，可见光波段绿光激光器（532 nm）和紫外（UV）激光器足以胜任缺陷检测。随着电路特征尺寸缩小，需要使用更短的激光波长来检测越来越小的缺陷。这种转变推动了行业向深紫外（DUV）激光方案发展，Coherent高意在2002年推出了开创性的Azure激光器（266 nm）来应对这一挑战。

随着行业向更小的节点尺寸发展，对检测激光器的要求变得更加严格。幸运的是，这与我们的核心优势完全一致。我们与先进的晶圆厂设备制造商保持密切合作，确保我们的产品不仅满足当今的半导体制造工艺需求，而且可以预见未来。因此，无论是现在还是未来，Coherent高意致力于帮助半导体制造商克服检测工艺的挑战。

用于后端工艺制造的光

半导体"后端"工艺是指在晶圆上完全形成电路后所需的工艺。它们包括晶圆划片、器件剥离和先进封装。虽然这些步骤的精度要求不及晶圆制造的"前端"工艺，但仍然非常有挑战性。随着电路尺寸变得更小，引入新材料，以及封装方式变得更加复杂，后段工艺也变得越来越精密。

Coherent高意满足这些需求的一种方式是使用超短脉冲（USP）激光器，这些激光器非常适用于晶圆划片、钻孔和分板工艺。Coherent高意还提供一系列激光器和光学元件，以解决先进封装中许多基于激光的应用，包括印刷电路板（PCB）和基板钻孔、键合、剥离和打标。这些激光器提供了必要的精度—最重要的是，避免损伤热敏感电路—从而不影响工艺速度或效率。此外，它们适用于包括金属、半导体和有机物等多种材料的加工。

Coherent高意还提供创新的陶瓷材料，这些材料用于制造前端和后端工艺设备。像金属基复合材料这样的陶瓷结合了钢的强度和铝的轻盈，可提供高性能、快速运行机器人系统所需的必要刚度和热导率。随着行业向更快的生产节拍推进，以及为了满足对智能手机和计算机等电子设备日益增长的消费者需求，确保设备能够在不牺牲精度的情况下以更高速度运行，这一点尤为重要。

Coherent高意：助力您创新和成功的合作伙伴

迄今为止，我们专注于为半导体设备制造商提供兼具创新技术及高性能的产品。也有其他公司可以提供高性能产品。通常，我们的客户选择Coherent高意不仅仅是因为这个原因。

其中一个是使用成本。在半导体业务中，与产品相关的运营成本通常对用户来说比其原始购买价格更为重要。这有几个原因。

首先是宕机时间，前面已经提到过。半导体产线中，即使短暂的计划外宕机，其造成的损失也可能比大多数设备的原始购买价格高几个数量级。因此，可靠性和正常运行时间至关重要，因为它们可以帮助用户节省资金，确保满足生产计划。

第二个原因是操作一致性和稳定性。半导体制造有许多步骤。在这些步骤中，设备操作的任何变化，都可能以一种不会被立即注意到的方式改变正在生产中电路的特性。这意味着在问题被发现之前，制造商可能已经生产一段时间的次品了。这就会造成废品或返工，而这两种情况都会导致高昂的成本损失且耗时长久。

因此，设备制造商优先考虑那些在技术方面深入专业并有着悠久成功历史的供应商。能够提供符合规格的产品、按时交付并在苛刻的半导体制造环境中表现始终如一，这样的公司更容易获得设备制造商的青睐与之合作。Coherent 高意在这些方面脱颖而出，几十年来一直保持着超出预期的业绩记录。

随着技术变革的步伐加快，另一个因素也出现了。半导体设备制造商寻求那些拥有大量内部资源和运营规模，并且承诺会在技术上进行重大投资的供应商。这些考虑是非常必要的，半导体行业在制造越来越小的集成电路，设备制造商必须保持工艺设备的持续创新周期。

他们还想知道供应商可能会在未来几十年内持续经营，提供服务并维持备件供应。而且，说到服务，他们希望无论何时何地需要，都能立即提供服务。Coherent高意的规模和稳定性，以及我们庞大的全球服务基础设施，让我们的客户对我们能够在今后的日子里履行所有这些承诺充满信心。

了解更多关于Coherent高意为半导体行业提供的产品和服务，请访问我们的网站https://www.coherent.com/industrial/semiconductor-manufacturing。

上海2024年6月26日 /美通社/ -- MicroLED 显示作为LED领域最重要的发展历程之一，其魅力除了美观之外，相比于其他显示技术（例如 LED 和 OLED），更具备诸多优势，包括提升的能耗效率、更长的使用寿命、更高的亮度和更好的色彩精准度。此外，采用 MicroLED 技术，制造商能够轻松修改面板尺寸、形状和分辨率，以创建新的显示设计，而无需专门采购新设备。

尽管有上述诸多优点，但目前 microLED 尚未普及。这是因为其制造工艺通常比其他显示技术更复杂。要使该技术成功商业化，仍然必须克服一些重大挑战。

准分子激光为 MicroLED 发展提供动力

为了帮助理解这些挑战来自哪里，下面这张图展示了 MicroLED 显示制造中的一些关键步骤。这些步骤完成后，还有各种其他测试步骤和"老化"工艺。大型显示器通过组合多个较小尺寸面板制作而成，在这种情况下，需要额外的组装和封装步骤。 

与大多数半导体器件一样，LED 最初是在晶圆上做外延生长的，通常采用蓝宝石基板。MicroLED 显示的每个像素都需要独立的 LED，分别发出红、绿、蓝三原色，但每个生长晶圆仅包含单一颜色的 LED 发光器件。因此，必须将 LED 外延层分割成一颗颗单独的裸芯片，然后按照必要的设计图案排列在一起，以形成最终的显示屏。 

准分子激光已经被业界认可是前两个主要工艺的高效方案，且兼具经济性。其中，激光剥离技术 (LLO) 首先将单颗 LED 芯片从蓝宝石晶圆上分离出来，并将其转移到临时载板上。

接下来，激光诱导前向转移 (LIFT) 被用作"巨量转移"。此工艺将 LED 芯片从临时载板转移到最终显示基板。很重要的是，巨量转移可以将 LED 芯片排列匹配到所需的像素图案。

MicroLED 组装挑战

LED 在转移到基板后，必须通过键合工艺将其电气连接到基板上。否则，显示屏无法点亮，并且在移动时 LED 芯片会从上面掉落！

为了执行键合工艺，首先要将焊料"凸块"（小焊球）放置在基板上所有预设的电气连接点上。然后，使用 LIFT 转移设备将 LED 芯片放置到位，再将焊料加热直至熔化。在此状态下，焊料在基板和芯片上的电气触点周围流动，随后焊料冷却并重新凝固，在它们之间形成电气和机械连接。这是整个电子材料行业的标准组装技术。 

最常见的熔化焊料的方法称为"批量回流焊"（MR），其工艺过程中，将包含焊球和芯片的整个基板组件放入烤箱中，通过循环温度以熔化焊料，然后重新冷却。 

但批量回流焊对于 MicroLED 显示制造帮助不大，其用到的 LED 芯片尺寸极小，彼此间距很近且位置精度极高。回流焊的关键问题是加热周期需要几分钟，这会在所有部件上产生大量热负载，并可能导致部件变形、引入热机械应变，并移动 LED 芯片在基板上的位置。回流焊加热炉中的较长处理时间则增加了电气连接不良的风险。该工艺本身也是能源密集型的。

热压键合 （TCB）是一种替代方法，可以降低因回流焊引起的翘曲风险。 热压键合在施加热量的同时施加压力，从而更好地控制了所形成互连的高度和形状。但它需要一个复杂的喷嘴，该喷嘴是针对特定芯片和封装尺寸定制的，并且每次只能键合一颗芯片。由于MicroLED 技术可能需要键合数百万颗 LED 芯片来制作一个显示屏，这使得热压键合工艺不太适合。 

激光辅助键合

激光辅助键合（LAB）解决了所有这些问题。在 LAB 工艺中，高功率红外波段半导体激光整形为矩形光斑，经过匀化处理后，整个光斑区域的强度分布实现高度一致性。矩形光斑尺寸因应用而异，其面积可以一次性覆盖基板上数千甚至数百万颗 LED。

在 LAB 工艺期间，激光器的开启时间非常短——不到一秒钟，但这足以将足够的热量传递到组件中以熔化焊料。由于时间极短，LAB 不会产生任何能导致基板翘曲或 LED 芯片位置偏移的整体加热。激光工艺能够精确控制加热周期，并根据需要控制冷却阶段，因此焊接过程可以快速执行，并且不会产生任何明显的负面结果。LAB 的周期时间短也使其比回流焊或热压键合更加节能。 

改进 LAB 的更好激光器

就激光而言，LAB 的一个关键且必要的要求是光束强度在整体区域内的高度一致性，以实现焊料加热过程的一致和均匀，并获得一致的键合结果。其目标是只选择性地加热所需的区域（包含特定数量的LED 芯片），而完全不加热周围区域。因此，输出一个优质的矩形光斑尤为重要，这要求在靠近光斑边缘的位置光束强度不会下降太多，否则该区域的 LED 芯片可能根本无法键合。与此同时，矩形光斑的光束强度必须在照射区域外迅速下降。

Coherent HighLight DL 系列半导体激光器，通过光纤耦合输出方式，可与我们的 PH50 DL Zoom Optic变焦光学组件搭配使用，以产生这种高匀化度矩形光斑。通常，典型功率为 4 kW 的HighLight DL 激光器可用于 MicroLED 激光辅助键合工艺。

通过使用我们自己的专有光学设计，上述组合可提供比任何竞品更好的光束强度一致性。具体来说，光束匀化是通过使用微透镜阵列将入射激光分成许多"小光束"来实现的，这些小光束随后被扩展并重叠以产生高度一致的强度分布。

Coherent PH50 DL Zoom Optic 变焦光学组件的另一大优点是，在加工过程中可以"即时"调节，即矩形光斑的长度和宽度都可以根据需要在大范围内独立调节。这种缩放功能对于制造商开发和验证工艺非常有用，这使他们能够尝试各种配置以寻找最优工艺条件。当然，Coherent 也可以采用同样方法生产固定（非变焦）光学组件以满足客户特定要求，线光斑的长度范围可以从几毫米到 1000 毫米不等。

LLO 和 LIFT 已成为赋能 MicroLED 显示制造的两项关键技术。现在看来，基于Coherent激光器的另一种工艺--LAB--将促进高分辨率 MicroLED 显示屏的批量生产。

Coherent Glasgow是一家专注于精益制造的先进的批量生产工厂，为满足统一运营这一重要工作要求于近期进行了扩建。现在，Coherent旗舰飞秒激光器（如Coherent Monaco）和皮秒激光器（如Rapid和HyperRapid系列）都将在格拉斯哥制造。

激光业务部门执行副总裁Chris Dorman表示，扩建卓越中心以进行变革将实现令人难以置信的跨产品协同发展以及组件和流程标准化，并将实现集成资源规划。更重要的是，这将为我们的客户，特别是我们的批量OEM带来许多重大利好，包括：

• 一站式提供所有超短脉冲 (USP) 激光器
• 加速产品开发
• 缩短交货时间
• 提高批量处理能力
• 提升运营灵活性
• 以及其他一些切实的好处

"公司结构的这一重大转变证明了当今飞秒激光器技术已趋于成熟，飞秒激光器在稳定性和长期可靠性、操作简便性和紧凑坚固的封装方面都与皮秒激光器相当。这种成熟体现在激光器本身及其应用方式上，包括24/7的高量产工业应用（如切割柔性显示屏）、生命科学应用（如癌细胞分析）以及"硬核"实验室科学研究领域（如阿秒物理学）。" 

易于使用、超可靠的按键式飞秒激光器

Dorman指出，在所有这些领域，飞秒激光器已经成为易于使用、超可靠的按键式工具，这与几年前的工程创新大不相同。"它们比以往任何时候都更小、更强大，而且大多数类型现在都以坚固的密封形式提供先进的按钮式性能。" 

这些特性使得飞秒激光器能够深度集成到面向显示屏和半导体行业，必须保证全天候运行的诸多应用领域的生产工具和机器中。这些激光器还广泛用于医疗器械制造中的精密切割，例如下一代冠状动脉支架。 

飞秒激光器的功率也得到了提升，Coherent最新推出的Monaco型号可提供高达150瓦的红外输出，或高达50瓦的紫外输出。后者是实现柔性显示屏批量切割的重要性能里程碑。

工业超短脉冲激光器产品线经理Fabian Soerensen解释说，这种应用实用性的演变与激光器制造方式的变化同时发生。

他表示："尽管超短脉冲激光器具有一些令人难以置信的独特功能，但一个关键方面是，它们现在作为整套材料加工工具已逐渐趋于成熟。从大型制造商到小型加工车间等众多客户都不再需要内部激光工程师。高效的方法已经在我们的皮秒工业激光器和科学飞秒激光器（如Chameleon）的批量生产中得到充分验证。现在，我们的所有USP超快激光器都将受益于完全相同的精益制造方法。"

Soerensen补充说，这种统一背后的另一个推动因素是显示屏和半导体行业对Monaco激光器快速增长的OEM需求。他解释说："这些激光器在这两个行业都很受欢迎，它们将飞秒脉冲宽度与数十瓦的紫外功率或高达150瓦的近红外功率相结合，以便与高量产应用中的上下游工艺保持同步，并满足高质量要求。"

"到目前为止，我们在加利福尼亚州圣克拉拉制造这些激光器已取得了巨大成功。现在是将生产转移到苏格兰的最佳时机，在那里我们拥有完备的技术和专业知识，能够以极高的设备间一致性来提高产量。我们可以提供OEM客户所需的灵活性，同时提高产品的可靠性和整体性能，将科学好奇心转变为今天的工业基石。"

垂直整合，提供一站式解决方案

2022年7月1日，II-VI 高意和Coherent 相干合并成为一家：Coherent 高意。得益于强强联手后几乎无可匹敌的行业知识、大量的研发预算、遍布全球的生产经营规模以及垂直整合带来的致胜战略，Coherent 高意现已覆盖从材料、组件、激光光源到子系统、系统和服务的完整价值链。此次上海光博会上，Coherent 高意将展示广泛的产品组合，为汽车、消费类电子、工业、半导体设备、医疗和生命科学等市场领域提供最新的研究成果和高效的一站式解决方案。这也是其践行新品牌承诺的重要表现：通过突破性技术，助力客户定义成功未来。

众多新品重磅首发

Coherent 高意认为持续的创新产品将为行业带来新的发展机遇，为客户提供更多的选择和竞争优势。为此，Coherent 高意将在展会期间推出众多令人振奋的新产品。

组件

行业首款65W半导体泵浦模块，可支持各种极低成本的光纤激光器设计构架，在进一步降低工作电流的同时，输出功率还比现有产品提升了30%。

激光源

Monaco新款50W紫外飞秒激光器，助力晶圆和堆叠OLED显示屏的高效切割。

HyperRapid NXT 266nm工业级深紫外皮秒激光器，可提供小至5µm的非凡精密制造技术。

新款超低成本Matrix纳秒级脉冲式紫外激光器，非常适合于消费品、工业电子产品和包装材料的打标。

子系统

针对电动汽车中的电池生产应用，进一步增强了先进的可调环模光纤激光器ARM的光束特性，并配备新款HIGHmotion 2D激光加工头。额定输出功率达到8kW，面向电动汽车（EV）制造应用场景，专门针对宽作业面的深度铜焊应用进行了产品优化。

此外，更有多款性能优异的子系统产品陆续推出，在精密焊接、切割和打标应用中均有表现出色。

现场论坛，聚焦6大热点市场

此次光博会期间，Coherent高意还将在展台举行一系列专题论坛，聚焦新能源汽车、3D雷达、半导体制造、平板显示、医疗、生命科学等热点行业，共同探讨该领域的最新趋势和技术创新。