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、亞微米量級的加工精度、高的深寬比等優(yōu)勢引起國內(nèi)外研究者的極大興趣。本文利用飛秒激光加工系統(tǒng)對飛秒激光應(yīng)用于硅表而微結(jié)構(gòu)加工的理論進行了初步的探討，并使用波長775nm、脈寬150fs、重復頻率1KHz的脈沖激光進行了大量的硅材料表面微加工的實驗研究，對加工工藝參數(shù)進行了摸索。理論與實驗研究表明，飛秒脈沖激光對硅材料具有很強的加工能力，加工的最

2、小直徑為0.8μm，最小線寬為1μm，深寬比超過15:1。 論文工作主要包括： 1、分析飛秒激光加工機理及其特征優(yōu)勢。討論了激光波長，激光能流密度，脈沖寬度，脈沖個數(shù)，重復頻率，偏振態(tài)等光學參數(shù)對微加工的影響。這些為飛秒激光在硅材料進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)對硅樣品表面進行了一系列基礎(chǔ)燒蝕實驗。利用原子力顯微鏡、掃描電鏡、聚焦離子束及光學顯微鏡對加工的微結(jié)構(gòu)進行了測試。由實驗數(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、平臺移動速度等參數(shù)對在硅材料表面進行點結(jié)構(gòu)、線結(jié)構(gòu)和復雜圖形加工的影響。并通過各參數(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驗基礎(chǔ)。 4、對飛秒激光作用下硅表面波紋的形成過程及走向的影響因素進行了探索性實驗，對波紋的形成機理進行了初步的分析，為波紋的研究與應(yīng)用提供了有價