В полупроводниковом производстве точность - главная вещь. От передовых логических чипов до высокомощных устройств целостность пластин напрямую влияет на производительность, производительность и долгосрочную надежность. 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 propertiesМинимизация HAZ имеет важное значение, особенно для карбида кремния (SiC), нитрида галлия (GaN) и других полупроводниковых пластин с широким диапазоном,где даже крошечные тепловые искажения могут вызвать трещины или изгибы.

Проблема обычных наносекундных лазеров

Традиционные наносекундные (ns) импульсные лазеры доставляют энергию в течение десятков наносекунд.Когда наносекундный импульс попадает в полупроводниковую пластинкуВ результате тепло имеет время диффузировать в окружающую кристаллическую решетку.

1. Тепловое расширение и микротрещины ️ Локальное нагревание вызывает временное расширение, которое в хрупких материалах, таких как SiC, может привести к микроскопическим переломам.

2. Материал переработки и обломков ️ Расплавленный материал может резастенчиваться неравномерно, оставляя переработанные слои, которые мешают последующей обработке или производительности устройства.

3. Остатковое напряжение и изгиб Неравномерное нагревание приводит к внутренним напряжениям, которые особенно проблематичны для пластинок большого диаметра.

На заводах по производству полупроводников с большим объемом, эти эффекты приводят к снижению производительности и увеличению затрат на чип.

ВведитеПикосекундные лазерыУльтрабыстрое, ультраточное

Пикосекундные (ps) лазеры излучают импульсы порядка 10^-12 секунд, примерно в 1000 раз короче, чем наносекундные лазеры.Эта сверхкороткая длительность импульса кардинально меняет то, как энергия взаимодействует с пластиной.:

• Удаление атермального материала почти мгновенно разрывая связиЭтот процесс, часто называемый "холодной абляцией", удаляет материал с минимальной теплопроводностью в окружающие области.

• Минимальная зона, пораженная теплом. При отсутствии возможности для перемещения тепла далеко от облученной зоны HAZ резко сокращается, часто до микрометров.Эта точность имеет решающее значение для деликатных рисунков в высоковольтных устройствах SiC или высокочастотных транзисторах GaN.

• Улучшенная микроструктурная целостность ∙ Избегая длительного плавления, пикосекундные лазеры сохраняют кристаллическую решётку, предотвращая микрорастрескивания, накопление напряжения и изгиб.

Тематическое исследование: Скрипинг на Си-Си-Вейферах

Наносекундные лазеры часто создают микротрещины, простирающиеся на десятки микронов за пределы линии пишущей.в то время как пикосекундные лазеры ограничивают HAZ менее чем на несколько микронЭто отличие не только косметическое; оно напрямую улучшает производительность штамповки, уменьшает отломки краев и повышает надежность устройства, особенно в высокопроизводительных приложениях.

Помимо HAZ: пикосекундные лазеры позволяют использовать новые возможности обработки

В дополнение к превосходному управлению HAZ пикосекундные лазеры предлагают дополнительные преимущества, которые стимулируют инновации в производстве полупроводников:

• 3D-микроструктурирование

• Уменьшение послепереработки меньше тепловых повреждений уменьшает потребность в химическом гравировании или механической полировке, экономия времени и снижение рисков загрязнения.

• Совместимость с прозрачными субстратами Ультрабыстрые импульсы могут обрабатывать сапфир или другие оптические субстраты без трещин, открывая пути для интеграции оптоэлектроники и лазерной оптики.

Заключение

Для полупроводниковых пластин следующего поколения, где тепловая чувствительность, хрупкость материала и микроскопическая точность имеют первостепенное значение, пикосекундные лазеры представляют собой сдвиг парадигмы.Ограничивая зону, пораженную теплом, почти нулевыми размерамиЭти ультрабыстрые лазеры защищают целостность пластины, максимизируют производительность и позволяют возможности обработки, которые ранее были невозможны с помощью технологии наносекунд.и более надежные устройстваПикосекундные лазеры - это не просто инструмент, они способствуют будущему производства полупроводников.