Yarım iletken üretiminde, hassasiyet kraldır. Gelişmiş mantık yongalarından yüksek güçlü cihazlara kadar, wafer bütünlüğü doğrudan verimi, performansı ve uzun vadeli güvenilirliği etkiler. One of the most subtle but critical challenges in laser-based microfabrication is controlling the Heat Affected Zone (HAZ)—the microscopic region surrounding a laser-processed area where thermal energy alters material propertiesHAZ'ları en aza indirmek özellikle silikon karbid (SiC), galyum nitrit (GaN) ve diğer geniş bant aralığı yarı iletken levhalar için gereklidir.Küçük bir termal çarpıtmanın bile çatlamasına veya çarpmalarına neden olabileceği yer..

Geleneksel Nanosaniye Lazerlerle Sorun

Geleneksel nanosaniye (ns) titreşimli lazerler, onlarca nanosaniye boyunca enerji verir.Bir nanosaniye darbesinin bir yarı iletken levha ile çarpması, ısı çevredeki kristal ızgara içine yayılmak için zaman vardır.

1. Termal Genişleme ve Mikro Çatlaklar Yerelleştirilmiş ısıtma geçici genişlemeye neden olur, bu da SiC gibi kırılgan malzemelerde mikroskopik kırıklara neden olabilir.

2. Malzeme Yeniden Yapılandırma ve Enkaz ️ Erimiş malzemeler eşitsiz bir şekilde yeniden sertleşebilir ve daha sonraki işleme veya cihaz performansına müdahale eden yeniden yapılandırma katmanları bırakabilir.

3. Geri kalan gerginlik ve çarpıklık ️ Eşsiz ısıtma, özellikle büyük çaplı waferler için sorunlu olan iç gerginlikleri ortaya çıkarır.

Yüksek hacimli yarı iletken fabrikalarında, bu etkiler daha düşük verime ve çip başına artan maliyete dönüşür.

GirişPiko saniye lazerleriÇok hızlı, çok hassas.

Piko saniye (ps) lazerleri, nanosaniye lazerlerinden yaklaşık 1000 kat daha kısa olan 10 ^-12 saniye düzeninde darbeler yayar.Bu ultra kısa darbe süresi, enerjinin wafer ile etkileşimini temel olarak değiştirir.:

• Athermal Material Removal (Atermal Malzeme Taşıma) ️ Dövme süresi, önemli bir termal difüzyon için gerekli zamandan daha kısa.Bağları neredeyse anında kırıyor.Bu işlem, genellikle “soğuk ablasyon” olarak adlandırılır, çevre alanlarına minimum ısı iletkenliği ile malzemeyi çıkarır.

• Minimum Isı Etkilenen Bölge Bu hassasiyet, yüksek voltajlı SiC cihazları veya yüksek frekanslı GaN tranzistörlerindeki hassas desenler için çok önemlidir..

• Geliştirilmiş Mikrostrüktüel Bütünlük ️ Uzun süreli erimeyi önleyerek, pikosaniye lazerler kristal ızgarayı korur, mikro çatlaklar, stres birikimi ve bükülmeyi önler.

Vaka Çalışması: SiC Wafer Yazma

Nanosaniye lazerleri genellikle yazıcı çizgisinin ötesine onlarca mikron uzanan mikro çatlaklar yaratır.picosecond lazerleri HAZ'ı birkaç mikronun altında kısıtlarkenBu farklılık sadece kozmetik değildir; doğrudan ölçeklenme verimini arttırır, kenar kırılmalarını azaltır ve özellikle yüksek güç uygulamalarında cihaz güvenilirliğini artırır.

HAZ'ın ötesinde: Piko saniye lazerleri yeni işleme olanakları sağlar

Üstün HAZ kontrolüne ek olarak, pikosaniye lazerleri yarı iletken üretiminde yeniliği yönlendiren yardımcı faydalar sunar:

• 3 boyutlu mikroyapılama ️ Kesinlik, GaN-on-Si veya SiC substratlarındaki mikroplar, kanallar veya dalga kılavuzları gibi karmaşık geometriyi mümkün kılar.

• Daha az işleme sonrası Daha az termal hasar, kimyasal kazım veya mekanik cilalama gereksinimini azaltır, zamandan tasarruf eder ve kontaminasyon riskini azaltır.

• Şeffaf Substratlar ile uyumluluk Ultra hızlı darbeler, safir veya diğer optik substratları çatlamadan işleyebilir ve optoelektronik ve lazer optik entegrasyonu için yollar açabilir.

Sonuçlar

Termal hassasiyetinin, malzemenin kırılganlığının ve mikroskobik hassasiyetin çok önemli olduğu bir sonraki nesil yarı iletken levhalar için, pikosekond lazerleri bir paradigma değişikliğini temsil eder.Sıcaklıktan etkilenen bölgeyi sıfıra yakın boyutlara sınırlayarak, bu ultra hızlı lazerler wafer bütünlüğünü korur, verimi en üst düzeye çıkarır ve daha önce nanosaniye teknolojisiyle imkansız olan işleme olanaklarını sağlar.ve daha güvenilir cihazlar, pikosaniye lazerleri sadece bir araç değil, yarı iletken üretiminin geleceğinin bir aracıdır.