연속파(CW) 1070nm 파이버 레이저를 사용하여 단결정 실리콘, 인듐 인화물 및 안티몬화 인듐에 미세 구멍 레이저 드릴링
Apr 19 , 2021Si, InP 및 InSb 반도체 웨이퍼에서 비아 홀이라고도 하는 "스루" 홀의 레이저 마이크로 드릴링은 IPG 레이저 모델 YLR-2000 CW 멀티모드 2kW 이터븀 파이버 레이저 및 JK400의 밀리초 펄스 길이를 사용하여 연구되었습니다. 400W) 파이버 레이저, 둘 다 1070nm 파장. 1.1eV의 광자 에너지에 대해 좁은(InSb Eg 0.17eV) 및 넓은(InP Eg 1.35eV)) 실온 밴드갭 Eg의 반도체 기판에 대해 이 레이저 파장 및 간단한 펄싱 체계의 유연성이 입증되었습니다. 광학 현미경 및 단면 분석을 사용하여 구멍 치수와 모든 웨이퍼에 대한 재주조 재료의 분포, 실리콘의 경우 (100) 및 (111) 단결정 표면 Si 웨이퍼 배향에 대한 모든 미세 균열을 정량화했습니다. 열확산율은 연구된 Si, InP 및 InSb 단결정 반도체의 상대적 홀 크기를 예측하는 데 충분한 매개변수가 아님이 밝혀졌습니다. Si에 대한 자세한 관찰은 표면 용융에 대한 임계 에너지와 전면에서 후면으로 "스루" 구멍을 드릴링하기 위한 방사 조도 사이에 구멍 둘레 근처에서 미세 균열이 발생하는 방사 조도 범위가 있음을 보여주었습니다. 이러한 미세균열의 방향성과 길이는 (100)과 (111) 방향에 대해 연구되었고 미세균열에 대한 Griffith 기준과 일반적으로 금속 용접에 적용되는 피로의 파괴 메커니즘을 포함하여 가능한 형성 메커니즘이 논의되었습니다. Si의 경우 스루홀 형성을 위한 조도 이상에서는 크랙이 거의 관찰되지 않았다. 향후 작업은 다른 좁은 밴드갭 및 넓은 밴드갭 반도체 웨이퍼 기판에서 유사한 관찰 및 측정을 비교할 것입니다. 우리는 반도체 리소그래피 기술을 사용하여 패터닝된 실리콘 기반 원자 칩의 중앙에 정확하게 위치한 스루 홀의 미세 가공을 위한 이 레이저 미세 드릴 공정의 한 가지 응용 프로그램을 시연했습니다. 최종 사용자 응용 프로그램은 MOT(자기 광학 트랩) 냉원자 소스였습니다.