Sublimationsschneiden von Silizium mit ultrakurz gepulster Laserstrahlung

Autor:
Fornaroli, Christian
ISBN
978-3-86359-453-4
39,00 €
Inkl. 7% MwSt.
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Quick Overview

Das Sublimationsschneiden mit ultrakurz gepulster Laserstrahlung ist aufgrund der sehr kurzen Wechselwirkungszeiten zwischen Strahl und Material eine vielversprechende Vereinzelungstechnologie für Halbleiterbauelemente. In dieser Arbeit wird, durch Erhöhung der Substrattemperatur in der Schnittfuge, die Absorption der einfallenden Laserstrahlung so lokalisiert, dass ein möglichst hohes Aspektverhältnis resultiert. Weiterhin wird untersucht, welche Prozessparameter das Aspektverhältnis beeinflussen.

Das Sublimationsschneiden mit ultrakurz gepulster Laserstrahlung ist aufgrund der sehr kurzen Wechselwirkungszeiten zwischen Strahl und Material und folglich einem bauteilschonenden Materialabtrag eine vielversprechende Vereinzelungstechnologie für Halbleiterbauelemente. Gegenüber mechanischen Trennverfahren kann die Substratbelastung beim Sublimationsschneiden mit UKP‑Laserstrahlung wesentlich verringert und die Wafereffizienz gesteigert werden. Da die Materialstärke von Chips aufgrund der mechanischen Belastung nicht beliebig dünn werden kann, führt eine möglichst geringe Schnittstraßenbreite und somit auch Schnittbreite zu großen Aspektverhältnissen.

In der vorliegenden Arbeit wird, durch gezielte Erhöhung der Substrattemperatur in der Schnittfuge, die Absorption der einfallenden Laserstrahlung so lokalisiert, dass ein möglichst hohes Aspektverhältnis resultiert. Die lokale Erhöhung der Substrattemperatur erfolgte dabei durch eine weitere Laserstrahlquelle. Die CW-Laserstrahlung dieser Quelle wird in die in die Abtragsgeometrie fokussiert wird und erwärmt die Schnittfuge. Weiterhin wird untersucht, durch welche Prozessparameter das Aspektverhältnis maßgeblich beeinflusst wird und welches Korrelationsverhältnis dabei vorliegt. Dabei werden die folgenden Prozessparameter betrachtet: Spitzenintensität, Wellenlänge, Pulsdauer, Strahlprofil, Polarisationsrichtung und Pulsabstand.

Das Aspektverhältnis kann durch eine Optimierung der Spitzenintensität um über 50 % gesteigert werden. Der Einfluss der untersuchten Wellenlänge von 355 nm, 532 nm und 1064 nm auf das Aspektverhältnis kann in zwei unterschiedliche Intensitätsbereiche aufgeteilt werden. Im geringen Intensitätsbereich nahe der Abtragsschwelle sind mit einer Wellenlänge von 355 nm die größten Aspektverhältnisse zu erzielen. Bei Intensitäten die signifikant über der Abtragsschwelle liegen, ist die Verwendung von Laserstrahlung mit 1064 nm vorteilhaft. Mit p‑polarisierter Laserstrahlung können größere Aspektverhältnisse erzielt werden, als mit s-polarisierter Strahlung. Mit einer Erhöhung der Substrattemperatur geht eine Steigerung des Aspektverhältnisses einher. Eine Reduzierung des räumlichen Pulsabstandes auf wenige Mikrometer führt zu thermischen Akkumulationseffekten und damit verbunden zu einer Erhöhung der Substrattemperatur. Die Untersuchung zum Einfluss der Pulsdauer und der Strahlform auf das Aspektverhältnis liefern keine eindeutige Aussage.

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Autor Fornaroli, Christian
Lieferzeit 3-4 Tage
Erscheinungsdatum 06.09.2016
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Das Sublimationsschneiden mit ultrakurz gepulster Laserstrahlung ist aufgrund der sehr kurzen Wechselwirkungszeiten zwischen Strahl und Material und folglich einem bauteilschonenden Materialabtrag eine vielversprechende Vereinzelungstechnologie für Halbleiterbauelemente. Gegenüber mechanischen Trennverfahren kann die Substratbelastung beim Sublimationsschneiden mit UKP‑Laserstrahlung wesentlich verringert und die Wafereffizienz gesteigert werden. Da die Materialstärke von Chips aufgrund der mechanischen Belastung nicht beliebig dünn werden kann, führt eine möglichst geringe Schnittstraßenbreite und somit auch Schnittbreite zu großen Aspektverhältnissen.

In der vorliegenden Arbeit wird, durch gezielte Erhöhung der Substrattemperatur in der Schnittfuge, die Absorption der einfallenden Laserstrahlung so lokalisiert, dass ein möglichst hohes Aspektverhältnis resultiert. Die lokale Erhöhung der Substrattemperatur erfolgte dabei durch eine weitere Laserstrahlquelle. Die CW-Laserstrahlung dieser Quelle wird in die in die Abtragsgeometrie fokussiert wird und erwärmt die Schnittfuge. Weiterhin wird untersucht, durch welche Prozessparameter das Aspektverhältnis maßgeblich beeinflusst wird und welches Korrelationsverhältnis dabei vorliegt. Dabei werden die folgenden Prozessparameter betrachtet: Spitzenintensität, Wellenlänge, Pulsdauer, Strahlprofil, Polarisationsrichtung und Pulsabstand.

Das Aspektverhältnis kann durch eine Optimierung der Spitzenintensität um über 50 % gesteigert werden. Der Einfluss der untersuchten Wellenlänge von 355 nm, 532 nm und 1064 nm auf das Aspektverhältnis kann in zwei unterschiedliche Intensitätsbereiche aufgeteilt werden. Im geringen Intensitätsbereich nahe der Abtragsschwelle sind mit einer Wellenlänge von 355 nm die größten Aspektverhältnisse zu erzielen. Bei Intensitäten die signifikant über der Abtragsschwelle liegen, ist die Verwendung von Laserstrahlung mit 1064 nm vorteilhaft. Mit p‑polarisierter Laserstrahlung können größere Aspektverhältnisse erzielt werden, als mit s-polarisierter Strahlung. Mit einer Erhöhung der Substrattemperatur geht eine Steigerung des Aspektverhältnisses einher. Eine Reduzierung des räumlichen Pulsabstandes auf wenige Mikrometer führt zu thermischen Akkumulationseffekten und damit verbunden zu einer Erhöhung der Substrattemperatur. Die Untersuchung zum Einfluss der Pulsdauer und der Strahlform auf das Aspektverhältnis liefern keine eindeutige Aussage.

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