Sublimationsschneiden von Silizium mit ultrakurz gepulster Laserstrahlung

Fornaroli, Christian; Poprawe, Reinhart (Thesis advisor); Klocke, Fritz (Thesis advisor)

1. Auflage. - Aachen : Apprimus Verlag (2016)
Doktorarbeit

In: Ergebnisse aus der Lasertechnik
Seite(n)/Artikel-Nr.: 1 Online-Ressource (Seite i-xix, Seite 1-143) : Illustrationen, Diagramme

Kurzfassung

Das Sublimationsschneiden mit ultrakurz gepulster Laserstrahlung ist aufgrund der sehrkurzen Wechselwirkungszeiten zwischen Laserstrahl 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 Wafereffizienzdadurch gesteigert werden. Da die Materialstärke von Chips aufgrund der mechanischenBelastung nicht beliebig dünn werden kann, führt eine möglichst geringe Schnittstraßenbreiteund somit auch Schnittbreite zu großen Aspektverhältnissen. In der vorliegenden Arbeit wird, durch gezielte Erhöhung der Substrattemperatur in derSchnittfuge, die Absorption der einfallenden Laserstrahlung so lokalisiert, dass ein möglichsthohes Aspektverhältnis resultiert. Die lokale Erhöhung der Substrattemperatur erfolgt dabeidurch eine weitere Laserstrahlquelle, deren CW-Laserstrahlung in die Abtragsgeometriefokussiert wird. In Abhängigkeit der Verfahrensparameter zur Einkopplung der Laserstrahlungergeben sich unterschiedliche Temperaturverteilungen innerhalb der Schnittfuge. Weiterhinwird untersucht, durch welche Prozessparameter das Aspektverhältnis maßgeblich beeinflusst wird und welches Korrelationsverhältnis dabei vorliegt. Dabei werden die folgendenProzessparameter 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 und1064 nm auf das Aspektverhältnis kann in zwei unterschiedliche Intensitätsbereiche aufgeteiltwerden. Im geringen Intensitätsbereich nahe der Abtragsschwelle sind mit einer Wellenlängevon 355 nm die größten Aspektverhältnisse zu erzielen. Bei Intensitäten die signifikantüber der Abtragsschwelle liegen, ist die Verwendung von Laserstrahlung mit1064 nm vorteilhaft. Mit p-polarisierter Laserstrahlung können größere Aspektverhältnisseerzielt werden, als mit s-polarisierter Strahlung. Mit einer Erhöhung der Substrattemperatur geht eine Steigerung des Aspektverhältnisses einher. Eine Reduzierung des räumlichenPulsabstandes auf wenige Mikrometer führt zu thermischen Akkumulationseffekten unddamit verbunden zu einer Erhöhung der Substrattemperatur. Die Untersuchung zum Einflussder Pulsdauer und der Strahlform auf das Aspektverhältnis liefern keine eindeutige Aussage.

Identifikationsnummern