Analiza ključnih laserskih parametara za GaAs Stealth Dicing

Teorijska analiza laserskih parametara presudna je za program zahtjeva procesa i tehničke zahtjeve, nevidljivo rezanje treba se temeljiti na svojstvima materijala pločice za odabir odgovarajuće valne duljine lasera, tako da se laser može prenositi kroz površinski sloj pločice, tvoreći žarišnu točku unutar pločice (tzv. poluprozirna valna duljina). Primarni uvjet je da energija laserskog fotona bude manja od apsorpcijskog zazora GaAs materijala, što je optički prozirna karakteristika. Samo kada materijal ne apsorbira fotone ili ih malo apsorbira, optika će pokazati transparentne karakteristike. Apsorpcija fotona može uzrokovati elektrone u različitim stanjima između skokova, tako da elektroni s niske energetske razine skoče na visoku energetsku razinu. Jačina apsorpcije svjetlosne energije u poluvodičima obično se opisuje koeficijentom apsorpcije. Uz pretpostavku intenziteta svjetlosti od I(x) i koeficijenta apsorpcije od (u cm-1) po jedinici udaljenosti, apsorbirana energija u dx je:
dI(x)=- -I(x)dx (1)
Tada se unutarnji intenzitet svjetlosti poluvodiča može izraziti kao I(x) {{0}} I(0)-e - -x) (2)
gdje je koeficijent apsorpcije funkcija svjetlosne energije, a ovisnost koeficijenta apsorpcije o svjetlosnoj energiji (valnoj duljini, valnom broju ili frekvenciji) naziva se apsorpcijski spektar. Slika 1 prikazuje apsorpcijske spektre uobičajenih poluvodičkih materijala (npr. Si, Ge, GaAs, itd.), valnu duljinu u blizini 0. Koeficijent apsorpcije GaAs od 87 μm podvrgava se drastičnoj promjeni zbog apsorpcije energiju fotona nositeljima GaAs, tako da nastaje preskakanjem s niske razine energije na visoku razinu energije. S tim u vezi, laserska zraka valne duljine kraće od 0.87 μm ne može proći kroz GaAs pločicu, dok valna duljina veća od 0.87 μm može proći kroz GaAs. ova valna duljina je granica dugih valnih duljina od λ0 za GaAs materijale.

Valna duljina svjetlosti koja odgovara granici dugih valnih duljina λ0 određuje minimalnu energiju fotona koja može uzrokovati intrinzičnu apsorpciju u poluvodičima, a postoji i frekvencijska granica v 0 koja odgovara frekvenciji. Kada je frekvencija niža od v 0 (ili je valna duljina duža od λ0), nemoguće je proizvesti intrinzičnu apsorpciju, a koeficijent apsorpcije se brzo smanjuje, a ta valna duljina λ{{5} } (ili granica frekvencije v 0) naziva se intrinzična granica apsorpcije poluvodiča.
Valna duljina svjetlosnog vala na kojoj može doći do intrinzične apsorpcije manja je ili jednaka zabranjenoj širini pojasa, to jest:
hν{{{0}}}Eg=hc/λ0 (3)
Gdje je: npr. zabranjena širina pojasa poluvodičkih materijala; h je Planckova konstanta; c je brzina svjetlosti. Zamjena se može dobiti:
λ0=1.24/Npr. (4)
Izračun se može dobiti Si dugovalna granica λ0 ≈ 1,1 μm, GaAs dugovalna granica λ0 ≈ 0.867 μm za trodimenzionalnu integraciju čipa GaAs pločica, iako debljina pločice, sastav nečistoća i sadržaj čimbenika kao što je spektralna apsorbancija utječu na GaAs materijal koji uglavnom apsorbira valne duljine od 0.87 μm ili manje, uključujući valne duljine blizu ultraljubičastog svjetlosti, a bliske infracrvene valne duljine dužeg svjetla Prolaznost je bolja za duže valne duljine bliskog infracrvenog svjetla. Stoga, stealth rezanje GaAs materijalnih ploča, obično odabire valnu duljinu od 1064 nm infracrvenog lasera (laserski puni rez općenito odabire ultraljubičasti laser); stealth rezanje Si materijalnih pločica, obično odabire valnu duljinu od 1342 nm infracrvenog lasera, tako da lasersko svjetlo prolazi kroz površinu pločice, u leći za fokusiranje, kao što je uloga optičkih institucija, pločica u sredini gornjeg dijela i donje površine pločice između površine fokusiranja odabira. U isto vrijeme, što je više moguće kako bi se smanjila upadna površina i laserski fokus između sloja materijala učinka laserske apsorpcije.
GaAs stealth dicing odabire ultrakratku pulsirajuću infracrvenu lasersku zraku s visokom frekvencijom ponavljanja, snagom lasera većom od 5 W i vremenom širine impulsa manjim od 100 ns, kako bi se komprimirala energija apsorpcije lasera na razinu praga kako bi se dobio poželjniji učinak modifikacijski sloj i za kontrolu područja pod utjecajem topline. Koeficijent apsorpcije zapravo eksponencijalno raste s porastom temperature. Stoga je parametar širine impulsa također vrlo kritičan, ne premalen da osigura da se dovoljno energije apsorbira u području fokusiranja za formiranje modificiranog sloja, a ne prevelik da dopusti da temperatura područja oko modificiranog sloja bude previsoka . Slika 2(a) prikazuje uzorak GaAs pločice nakon nevidljivog rezanja, a Slika 2(b) prikazuje presjek uzorka GaAs pločice nakon nevidljivog rezanja mikroskopom, što pokazuje da duž smjera debljine uzorka debljine 100 μm, a nekoliko mikrometara širok i 30 μm debeo modifikacijski sloj formira se u srednjem sloju pločice. Na slici 16(b) može se uočiti vertikalna linija pukotine koja se proteže od vrha i dna SD sloja do prednje i stražnje površine čipa. Učinak odvajanja strugotine uvelike ovisi o tome koliko se ova vertikalna pukotina proteže do prednje i stražnje površine strugotine.