硅晶圆广泛应用于半导体器件制造,硅晶圆划片是封装过程中的关键工序。传统的超薄金刚石砂轮切割方式加工效率较低,成品切口易出现崩边现象。激光热裂法切割硅晶圆是一种高效环保的新加工方式,通过裂纹的扩展实现材料的分离,成品切口光滑平整,有潜力取代传统的加工形式。目前激光热裂法还存在端面预制裂纹引起的边缘效应、非对称切割轨迹偏移等一些问题,所以针对这些问题的解决,研究表面预制微裂纹激光热裂切割硅晶圆技术具有重要的工程意义。首先,根据传热学、热弹性力学以及断裂力学理论分析了1064nm半导体激光与单晶硅的相互作用、表面微裂纹扩展机理与扩展条件。建立硅晶圆预制微裂纹热裂切割有限元模型,通过温度场与应力场对裂纹扩展过程进行分析,并通过测温实验对模型进行验证。其次,搭建试验平台并设计激光对准表面预制微裂纹的方案,通过上方激光对焦,下方激光透过玻璃平台间隙进行切割。通过对比超薄金刚石砂轮、紫外纳秒激光与飞秒激光三种方式预制划槽后热裂切割质量,综合考虑之后确定超薄金刚石砂轮为最合适的裂纹预制方式。针对目前激光热裂法切割存在的边缘效应以及非对称切割轨迹偏移的问题,通过表面预制微裂纹激光热裂切割硅晶圆的试验,证明了表面预制微裂纹对边缘效应有改善作用,并在非对称切割时有校正切割轨迹的作用,但在单颗粒宽度条形芯片的切割过程中由于较大的横向拉力作用,条形芯片会发生撕断的现象。最后,利用超薄金刚石砂轮在硅晶圆表面预制微裂纹,改变预制划槽深度与激光工艺参数,研究切入口起裂条件。进一步通过单因素试验研究工艺参数与硅晶圆厚度对热裂切割加工质量的影响规律。通过超薄金刚石砂轮、激光烧蚀切割与激光热裂法切割对比试验,可知激光热裂法切割硅晶圆切口质量较其他两种加工方式的切口质量更好。