飛秒激光在硅表面微結(jié)構(gòu)加工的研究.pdf

1、激光微加工技術(shù)在半導(dǎo)體工業(yè)中有著很好的應(yīng)用前景。作為新的加工手段，飛秒激光以其物質(zhì)移除的質(zhì)量高、亞微米量級(jí)的加工精度、高的深寬比等優(yōu)勢(shì)引起國(guó)內(nèi)外研究者的極大興趣。本文利用飛秒激光加工系統(tǒng)對(duì)飛秒激光應(yīng)用于硅表而微結(jié)構(gòu)加工的理論進(jìn)行了初步的探討，并使用波長(zhǎng)775nm、脈寬150fs、重復(fù)頻率1KHz的脈沖激光進(jìn)行了大量的硅材料表面微加工的實(shí)驗(yàn)研究，對(duì)加工工藝參數(shù)進(jìn)行了摸索。理論與實(shí)驗(yàn)研究表明，飛秒脈沖激光對(duì)硅材料具有很強(qiáng)的加工能力，加工的最

2、小直徑為0.8μm，最小線寬為1μm，深寬比超過(guò)15:1。 論文工作主要包括： 1、分析飛秒激光加工機(jī)理及其特征優(yōu)勢(shì)。討論了激光波長(zhǎng)，激光能流密度，脈沖寬度，脈沖個(gè)數(shù)，重復(fù)頻率，偏振態(tài)等光學(xué)參數(shù)對(duì)微加工的影響。這些為飛秒激光在硅材料進(jìn)行微加工提供了可靠的理論基礎(chǔ)。 2、利用飛秒激光加工系統(tǒng)對(duì)硅樣品表面進(jìn)行了一系列基礎(chǔ)燒蝕實(shí)驗(yàn)。利用原子力顯微鏡、掃描電鏡、聚焦離子束及光學(xué)顯微鏡對(duì)加工的微結(jié)構(gòu)進(jìn)行了測(cè)試。由實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)推

3、算出激光脈沖數(shù)與硅材料燒蝕閾值的關(guān)系，并得出了燒蝕區(qū)域面積與激光能量、激光脈沖數(shù)的關(guān)系曲線。 3、研究了激光脈沖數(shù)、激光能量、平臺(tái)移動(dòng)速度等參數(shù)對(duì)在硅材料表面進(jìn)行點(diǎn)結(jié)構(gòu)、線結(jié)構(gòu)和復(fù)雜圖形加工的影響。并通過(guò)各參數(shù)整合優(yōu)化得到了較好質(zhì)量微結(jié)構(gòu)，為今后飛秒激光加工工藝研究打下良好的實(shí)驗(yàn)基礎(chǔ)。 4、對(duì)飛秒激光作用下硅表面波紋的形成過(guò)程及走向的影響因素進(jìn)行了探索性實(shí)驗(yàn)，對(duì)波紋的形成機(jī)理進(jìn)行了初步的分析，為波紋的研究與應(yīng)用提供了有價(jià)