Lasery v mikroelektrotechnice Soviš Jan Aplikovaná fyzika
Obsah Úvod Laserové: žíhání rýhování (orýsování) dolaďování depozice tenkých vrstev dopování příměsí
Úvod Vysoká hustota výkonu laseru změna struktury materiálu nebo jeho odpaření V elektrotechnice již od 70. let Obvykle pulsní Nd:YAG, CO 2, excimerové
Žíhání (obecně) Laserové žíhání laser annealing druh tepelného zpracování (kovů) zlepšení mechanických vlastností vyšší tvrdost, snížení defektů, změna účinků jiných úprav (kalení- snížení pnutí, zjemnění zrna) tradičně: ohřev v el. peci (cca 1000 stupňů 30 min) vznik pnutí, poškození substrátu vysokou teplotou
Žíhání v mikroelektrotechnice rekrystalizace mřížky substrátů el. obvodů poškozených při iontové implantaci záření (excimerové- 300 nm) velmi efektně absorbováno v tenké vrstvě bez zahřívání substrátu (40-500 nm)- lokální působení odpadá nevýhoda velkého mech. pnutí zatím ne moc ekonomické
ELA- Excimer laser annealing AM OLED displeje (active matrix): polykrystalický Si vykazuje dlouhodobější stabilitu než amorfní vyšší nároky na krystalickou homogenitu než u LCD lineární tvar svazku, délka pulsu cca 25 ns vlnová délka: 300-450 nm, šířka svazku: 0,1-0,5 mm rychlé roztavení amorfní Si vrstvy při chladnutí: REKRYSTALIZACE bez ovlivnění substrátu
Ukázka laserového žíhání Profil svazku určeného pro ELA
Zdroje Úvod do laserové techniky, Vrbová M., str. 196-197 http://semimd.com/blog/2011/02/19/laser- annealing- enters- the- mainstream/ http://www.coherent.com/applications/index.cfm? fuseaction=forms.page&pageid=172 http://info.lu.farmingdale.edu/depts/met/met205/ ANNEALING.html ELA princip: http://www.youtube.com/watch?v=aqh3e2wmika
Laserové orýsování Snadnootevíratelné obaly Tools for opening a packaging belong to the past
Laserové orýsování laser scribing Vytvoření zářezů nebo řady otvorů Zeslabení materiálu mechanický lom dělení křehkých materiálů keramika, sklo, safír polovodiče: Si, GaAs CO2, Nd: YAG, excimerové
Tenké vrstvy solárních článků Účinnost tenkých vrstev na solárních článcích závisí na mikrokanálcích převádějící energii fotonů na elektrickou energii konvenčně dělané pomocí vrypů různá hloubka vrypu, ekonomicky náročné rýhy vytvořené laserem - studená ablace přesné parametry rýhy, vysoká rychlost rýhování, vysoká výtěžnost nepoškozených elementů Vyšší účinnost, ekonomičnost!
Zdroje Úvod do laserové techniky, Vrbová M., str. 196 http://fyzika.upol.cz/cs/system/files/download/ vujtek/granty/laser- prez.pdf http://www.alternative- energy- news.info/laser- scribing- solar- cell- efficiency/ http://www.coherent.com/downloads/laser %20Scribing_PVI.pdf http://www.jpsalaser.com/pr_awarded_led.html http://www.youtube.com/watch?v=sd9ih2pqjnu http://www.youtube.com/watch?v=nzsmghp4wzk http://www.youtube.com/watch?v=k0dztusok9w
Laserové dolaďování laser trimming Metoda pro dosažení precizního vyladění parametrů elektrických obvodů Odstranění materiálu úprava parametrů Konvenční metody: užití potenciometrů, abrazivní dolaďování (obrušování korundem, křemíkem) Justování (dostavování) jmenovitých hodnot pasivních součástech (odpory tenkovrstvé, tlustovrstvé I válcové, kondezátory)
Typy dolaďování Pasivní ladí se kondenzátor či rezistor na danou hodnotu Aktivní úprava parametrů obvodu jako je napětí, proud či frekvence
Justování elektronických obvodů
Dolaďování rezistorů Vyřezání korigující drážky v odporové vrstvě- změna odporu vysoká rychlost a přesnost justáže, konstrukce rezistorů menších rozměrů tisíce odporů za hodinu, přesnost 0,1 %, stálá kontrola velikosti odporu YAG (fokus až na 10 mikronů) popř. CO 2 (0,1 mm)
Laserové dolaďování
Dolaďování kondenzátorů laserem se odřeže požadovaná vrstva zmenšení plochy, další dolaďování možné propalováním otvorů do vrstvy
Zdroje Úvod do laserové techniky, Vrbová M., str. 195 http://www.groupes.polymtl.ca/lpl/articles/2003- Meunier- Riken.pdf http://www.ls- laser- systems.co.uk/laser %20trimmers.htm http://www.youtube.com/watch?v=e- 91znFDv1E
Laserové depozice tenkých vstev laser deposition of thin films pulsed laser deposition (PLD) Typ PVD depozice (physical vapor deposition) napařování, naprašování, plazmový nástřik, laserová depozice Kromě PLD ještě i MAPLE depozice, popř. typ laser CVD (chemical)- laserem stimulovaná chemická depozice
Pulsed laser deposition (PLD) Fokusovaný svazek dopadá na terč Po ozáření se materiál odpaří - plazmový oblak Kondenzace na podložce Uspořádání zařízení pro PLD: vakuová depoziční komora držák podložky, teplotně přesně nastavitelný materiál terče a laser
Výhody PLD Vysoká rychlost depozice Stechiometrická depozice i vícesložkových materiálů Relativně jednoduchost a univerzálnost zařízení Malá spotřeba materiálu terče Minimální kontaminace vrstev Nevýhody PLD Problém homogenního pokrytí větší plochy Možná tvorba kuliček na povrchu
Zdroje http://en.wikipedia.org/wiki/pulsed_laser_deposition http://www.vakspol.cz/lsvt06/kocourek_lsvt06.pdf http://www.youtube.com/watch?v=zei- 1- xfokk
Laserové dopování příměsí Předpoklad: direct laser doping vrstva fosforu nebo boru je deponová na wafer Vrstva je ozářena laserem rozpuštění deponované vrstvy zahřátá vrstva křemíku umožní difuzi P,B
Výhody Nahrazuje vysokoteplotní difuzi bulkových materiálů Hloubka kontrolována výkonem a vlnovou délkou laseru
Zdroje http://www.lia.org/blog/2009/11/direct- laser- doping- for- high- efficiency- solar- cells/ http://www.m- solv.com/laser- doping
Děkuji Vám za pozornost