GaAs स्टील्थ डाइसिंग के लिए प्रमुख लेजर पैरामीटर्स का विश्लेषण

लेजर मापदंडों का सैद्धांतिक विश्लेषण प्रक्रिया मांग कार्यक्रम और तकनीकी आवश्यकताओं के लिए महत्वपूर्ण है, उचित लेजर तरंग दैर्ध्य का चयन करने के लिए अदृश्य कटिंग वेफर सामग्री गुणों पर आधारित होनी चाहिए, ताकि लेजर को वेफर सतह परत के माध्यम से प्रेषित किया जा सके, जिससे एक केंद्र बिंदु बनता है। वेफर के अंदर (तथाकथित अर्ध-पारदर्शी तरंग दैर्ध्य)। प्राथमिक शर्त यह है कि लेजर फोटॉन ऊर्जा GaAs सामग्री के अवशोषण बैंड गैप से कम है, जो ऑप्टिकली पारदर्शी विशेषता है। केवल जब फोटॉन सामग्री या इसकी थोड़ी मात्रा द्वारा अवशोषित नहीं होते हैं, तो प्रकाशिकी पारदर्शी विशेषताएं दिखाएगी। फोटॉन अवशोषण छलांग के बीच इलेक्ट्रॉनों को विभिन्न अवस्थाओं में ला सकता है, जिससे इलेक्ट्रॉन निम्न ऊर्जा स्तर से उच्च ऊर्जा स्तर तक कूद जाते हैं। अर्धचालकों में प्रकाश ऊर्जा अवशोषण की ताकत आमतौर पर अवशोषण गुणांक द्वारा वर्णित की जाती है। प्रकाश की तीव्रता I(x) और अवशोषण गुणांक (सेमी-1 में) प्रति इकाई दूरी मानते हुए, dx में अवशोषित ऊर्जा है:
dI(x)=- -I(x)dx (1)
तब अर्धचालक की आंतरिक प्रकाश तीव्रता को I(x) {{0}} I(0)-e - -x) (2) के रूप में व्यक्त किया जा सकता है
जहां अवशोषण गुणांक प्रकाश ऊर्जा का एक कार्य है, और प्रकाश ऊर्जा (तरंग दैर्ध्य, तरंग संख्या या आवृत्ति) पर अवशोषण गुणांक की निर्भरता को अवशोषण स्पेक्ट्रम कहा जाता है। चित्र 1 सामान्य अर्धचालक सामग्रियों (उदाहरण के लिए, Si, Ge, GaAs, आदि) के अवशोषण स्पेक्ट्रा को दर्शाता है, तरंग दैर्ध्य 0 के आसपास है। 87 μm GaAs अवशोषण गुणांक में भारी परिवर्तन होता है, जो अवशोषण के कारण होता है GaAs के वाहकों द्वारा फोटॉन ऊर्जा, ताकि यह निम्न ऊर्जा स्तर से उच्च ऊर्जा स्तर तक कूदकर उत्पन्न हो। इस संबंध में, 0.87 μm से कम तरंग दैर्ध्य वाली लेजर किरण GaAs वेफर से नहीं गुजर सकती है, जबकि 0.87 μm से अधिक तरंग दैर्ध्य GaAs से गुजर सकती है। यह तरंगदैर्घ्य GaAs सामग्रियों के लिए λ0 की दीर्घ-तरंगदैर्घ्य सीमा है।

दीर्घ-तरंगदैर्घ्य सीमा λ0 के अनुरूप प्रकाश की तरंगदैर्ध्य न्यूनतम फोटॉन ऊर्जा निर्धारित करती है जो अर्धचालकों में आंतरिक अवशोषण का कारण बन सकती है, और आवृत्ति के अनुरूप एक आवृत्ति सीमा v 0 मौजूद होती है। जब आवृत्ति v 0 से कम होती है (या तरंग दैर्ध्य λ 0 से अधिक लंबी होती है), तो आंतरिक अवशोषण उत्पन्न करना असंभव होता है, और अवशोषण गुणांक तेजी से घटता है, और यह तरंग दैर्ध्य λ {{5} } (या आवृत्ति सीमा v 0) को अर्धचालकों की आंतरिक अवशोषण सीमा कहा जाता है।
प्रकाश तरंग की तरंग दैर्ध्य जिस पर आंतरिक अवशोषण हो सकता है वह निषिद्ध बैंडविड्थ से कम या उसके बराबर है, अर्थात:
hν{{0}}उदाहरणार्थ=hc/λ0 (3)
कहा पे: उदाहरण के लिए अर्धचालक सामग्री की निषिद्ध बैंडविड्थ है; h प्लैंक स्थिरांक है; c प्रकाश की गति है. प्रतिस्थापन प्राप्त किया जा सकता है:
λ0=1.24/उदाहरण (4)
गणना प्राप्त की जा सकती है Si लंबी-तरंग सीमा λ0 ≈ 1.1 μm, GaAs लंबी-तरंग सीमा λ0 ≈ 0.867 μm चिप त्रि-आयामी एकीकरण के लिए GaAs वेफर्स की, हालांकि वेफर की मोटाई, अशुद्धता संरचना और वर्णक्रमीय अवशोषण जैसे कारकों की इसकी सामग्री GaAs सामग्री पर प्रभाव डालती है, जो मुख्य रूप से 0.87 μm या उससे कम की तरंग दैर्ध्य को अवशोषित करती है, जिसमें निकट-पराबैंगनी तरंग दैर्ध्य भी शामिल है। प्रकाश की, और लंबी रोशनी की निकट-अवरक्त तरंग दैर्ध्य पास दर निकट-अवरक्त प्रकाश की लंबी तरंग दैर्ध्य के लिए बेहतर है। इसलिए, स्टील्थ कटिंग GaAs सामग्री वेफर्स, आमतौर पर 1064 एनएम इन्फ्रारेड लेजर की तरंग दैर्ध्य का चयन करते हैं (लेजर फुल कट आमतौर पर पराबैंगनी लेजर का चयन करते हैं); स्टील्थ कटिंग सी मटेरियल वेफर्स, आमतौर पर 1342 एनएम इन्फ्रारेड लेजर की तरंग दैर्ध्य का चयन करते हैं, ताकि वेफर की सतह के माध्यम से लेजर प्रकाश, फोकसिंग लेंस में, जैसे कि ऑप्टिकल संस्थानों की भूमिका, ऊपरी के बीच में वेफर और चयन योग्य फोकस की सतह के बीच वेफर की निचली सतहें। साथ ही, लेजर अवशोषण प्रभाव की सामग्री परत के बीच घटना सतह और लेजर फोकस को कम करने के लिए जहां तक ​​संभव हो।
GaAs स्टील्थ डाइसिंग अधिक वांछनीय प्रभाव प्राप्त करने के लिए लेजर अवशोषण ऊर्जा को थ्रेशोल्ड स्तर तक संपीड़ित करने के लिए उच्च पुनरावृत्ति आवृत्ति, 5 डब्ल्यू से अधिक लेजर शक्ति और 100 एनएस से कम पल्स चौड़ाई समय के साथ एक अल्ट्राशॉर्ट स्पंदित अवरक्त लेजर बीम का चयन करता है। संशोधन परत और गर्मी प्रभावित क्षेत्र को नियंत्रित करने के लिए। बढ़ते तापमान के साथ अवशोषण गुणांक वास्तव में तेजी से बढ़ता है। इसलिए, पल्स चौड़ाई पैरामीटर भी बहुत महत्वपूर्ण है, यह सुनिश्चित करने के लिए बहुत छोटा नहीं है कि संशोधित परत बनाने के लिए फोकसिंग क्षेत्र में पर्याप्त ऊर्जा अवशोषित हो, और संशोधित परत के आसपास के क्षेत्र का तापमान बहुत अधिक होने की अनुमति देने के लिए बहुत बड़ा नहीं है। . चित्रा 2 (ए) अदृश्य काटने के बाद GaAs वेफर नमूना दिखाता है, और चित्रा 2 (बी) माइक्रोस्कोप द्वारा अदृश्य काटने के बाद GaAs वेफर नमूना का कट अनुभाग दिखाता है, जो दर्शाता है कि 100 माइक्रोन मोटे नमूने की मोटाई दिशा के साथ, ए वेफर की मध्य परत में कुछ माइक्रोमीटर चौड़ी और 30 माइक्रोमीटर मोटी संशोधन परत बनाई जाती है। चित्र 16(बी) से, एक ऊर्ध्वाधर दरार रेखा देखी जा सकती है जो एसडी परत के ऊपर और नीचे से चिप की सामने और पीछे की सतहों तक फैली हुई है। चिप पृथक्करण प्रभाव काफी हद तक इस बात पर निर्भर करता है कि यह ऊर्ध्वाधर दरार चिप की सामने और पीछे की सतहों तक कितनी दूर तक फैली हुई है।