Anàlisi dels paràmetres clau del làser per GaAs Stealth Dicing

L'anàlisi teòrica dels paràmetres làser és crucial per al programa de demanda del procés i els requisits tècnics, el tall invisible s'ha de basar en les propietats del material de l'hòstia per seleccionar la longitud d'ona del làser adequada, de manera que el làser es pugui transmetre a través de la capa superficial de l'hòstia, formant un punt focal. dins de l'hòstia (l'anomenada longitud d'ona semitransparent). La condició principal és que l'energia del fotó làser sigui inferior a la bretxa de la banda d'absorció del material GaAs, que és òpticament transparent. Només quan els fotons no són absorbits pel material o una petita quantitat d'aquest, l'òptica mostrarà característiques transparents. L'absorció de fotons pot provocar electrons en diferents estats entre el salt, de manera que els electrons del nivell d'energia baix salten al nivell d'energia alt. La força de l'absorció d'energia lluminosa en els semiconductors es descriu normalment pel coeficient d'absorció. Suposant una intensitat de llum de I(x) i un coeficient d'absorció de (en cm-1) per unitat de distància, l'energia absorbida en dx és:
dI(x)=- -I(x)dx (1)
Aleshores, la intensitat de la llum interna del semiconductor es pot expressar com I(x) {{0}} I(0)-e - -x) (2)
on el coeficient d'absorció és una funció de l'energia lluminosa, i la dependència del coeficient d'absorció de l'energia lluminosa (longitud d'ona, nombre d'ona o freqüència) s'anomena espectre d'absorció. La figura 1 mostra els espectres d'absorció de materials semiconductors comuns (per exemple, Si, Ge, GaAs, etc.), la longitud d'ona a les proximitats de 0.87 μm El coeficient d'absorció de GaAs experimenta un canvi dràstic es deu a l'absorció de energia fotònica pels portadors de GaAs, de manera que es genera saltant del nivell d'energia baix al nivell d'energia alt. En aquest sentit, un feix làser amb una longitud d'ona inferior a 0,87 μm no pot passar per una hòstia de GaAs, mentre que una longitud d'ona superior a 0,87 μm pot passar per GaAs. aquesta longitud d'ona és el límit de longitud d'ona llarga de λ0 per als materials GaAs.

La longitud d'ona de la llum corresponent al límit de longitud d'ona llarga λ0 determina l'energia fotònica mínima que pot provocar l'absorció intrínseca en els semiconductors, i existeix un límit de freqüència v 0 corresponent a la freqüència. Quan la freqüència és inferior a v 0 (o la longitud d'ona és més gran que λ0), és impossible produir absorció intrínseca, i el coeficient d'absorció disminueix ràpidament, i aquesta longitud d'ona λ{{5} } (o el límit de freqüència v 0) s'anomena límit d'absorció intrínsec dels semiconductors.
La longitud d'ona de l'ona de llum a la qual es pot produir l'absorció intrínseca és inferior o igual a l'amplada de banda prohibida, és a dir:
hν{{0}}Ex.=hc/λ0 (3)
On: Per exemple, és l'amplada de banda prohibida dels materials semiconductors; h és la constant de Planck; c és la velocitat de la llum. La substitució es pot obtenir:
λ0=1,24/p. ex. (4)
El càlcul es pot obtenir Si límit d'ona llarga λ0 ≈ 1,1 μm, GaAs límit d'ona llarga λ0 ≈ 0.867 μm per a la integració tridimensional del xip d'hòsties de GaAs, tot i que el gruix de l'hòstia, la composició d'impureses i el seu contingut en factors com l'absorbància espectral tenen un impacte en el material GaAs absorbeix principalment longituds d'ona de 0.87 μm o menys, incloses les longituds d'ona gairebé ultraviolada. de la llum i les longituds d'ona de l'infraroig proper de la llum més llarga La velocitat de pas és millor per a les longituds d'ona més llargues de la llum de l'infraroig proper. Per tant, les hòsties de material GaAs de tall furtiu, solen triar la longitud d'ona del làser infrarojo de 1064 nm (el tall làser complet en general trien làser ultraviolat); Hòsties de material Si de tall furtiu, solen triar la longitud d'ona del làser infrarojo de 1342 nm, de manera que la llum làser a través de la superfície de l'hòstia, a la lent d'enfocament, com ara el paper de les institucions òptiques, l'hòstia al mig de la part superior i superfícies inferiors de l'hòstia entre la superfície de l'enfocament del seleccionable. Al mateix temps, reduir en la mesura del possible la superfície incident i el focus làser entre la capa de material de l'efecte d'absorció del làser.
GaAs Stealth Dicing selecciona un feix làser infrarojo polsat ultracurt amb una freqüència de repetició elevada, una potència del làser superior a 5 W i un temps d'amplada del pols inferior a 100 ns, per comprimir l'energia d'absorció del làser fins al nivell del llindar per obtenir un efecte més desitjable de la capa de modificació i controlar la regió afectada per la calor. El coeficient d'absorció augmenta de manera exponencial amb l'augment de la temperatura. Per tant, el paràmetre d'amplada del pols també és molt crític, no massa petit per garantir que s'absorbeixi prou energia a la regió d'enfocament per formar la capa modificada, i no massa gran per permetre que la temperatura de la regió al voltant de la capa modificada sigui massa alta. . La figura 2 (a) mostra la mostra d'hòstia de GaAs després d'un tall invisible, i la figura 2 (b) mostra la secció de tall de la mostra d'hòstia GaAs després d'un tall invisible amb microscopi, que mostra que al llarg de la direcció del gruix de la mostra de 100 μm de gruix, un Es forma una capa de modificació d'uns pocs micròmetres d'ample i 30 μm de gruix a la capa mitjana de l'hòstia. A la figura 16(b), es pot observar una línia d'esquerda vertical que s'estén des de la part superior i inferior de la capa SD fins a les superfícies frontal i posterior del xip. L'efecte de separació de l'encenall depèn molt de fins a quin punt s'estén aquesta esquerda vertical a les superfícies frontal i posterior de l'encenall.