GaAs اسٹیلتھ ڈائسنگ کے لیے کلیدی لیزر پیرامیٹرز کا تجزیہ

لیزر پیرامیٹرز کا نظریاتی تجزیہ پروسیس ڈیمانڈ پروگرام اور تکنیکی ضروریات کے لیے بہت اہم ہے، مناسب لیزر طول موج کو منتخب کرنے کے لیے پوشیدہ کٹنگ ویفر مادی خصوصیات پر مبنی ہونی چاہیے، تاکہ لیزر کو ویفر سطح کی تہہ کے ذریعے منتقل کیا جا سکے، جو ایک فوکل پوائنٹ بناتا ہے۔ ویفر کے اندر (نام نہاد نیم شفاف طول موج)۔ بنیادی شرط یہ ہے کہ لیزر فوٹوون توانائی GaAs مواد کے جذب بینڈ گیپ سے کم ہے، جو آپٹیکل طور پر شفاف خصوصیات ہے۔ صرف اس صورت میں جب فوٹان مواد یا اس کی تھوڑی مقدار سے جذب نہیں ہوتے ہیں، آپٹکس شفاف خصوصیات دکھائے گا۔ فوٹون جذب چھلانگ کے درمیان مختلف حالتوں میں الیکٹران کا سبب بن سکتا ہے، تاکہ کم توانائی کی سطح سے الیکٹران اعلی توانائی کی سطح پر چھلانگ لگائیں۔ سیمی کنڈکٹرز میں ہلکی توانائی کے جذب کی طاقت کو عام طور پر جذب گتانک کے ذریعہ بیان کیا جاتا ہے۔ I(x) کی روشنی کی شدت اور (سینٹی میٹر-1 میں) فی یونٹ فاصلہ کے جذب گتانک کو فرض کرتے ہوئے، dx میں جذب شدہ توانائی ہے:
dI(x)٪7b٪7b0٪7d٪7dI(x)dx (1)
پھر سیمی کنڈکٹر کی اندرونی روشنی کی شدت کو I(x) {{0}} I(0)-e - -x) (2) کے طور پر ظاہر کیا جا سکتا ہے۔
جہاں جذب گتانک روشنی کی توانائی کا ایک فنکشن ہے، اور روشنی کی توانائی (طول موج، لہر نمبر یا تعدد) پر جذب کے قابلیت کا انحصار جذب سپیکٹرم کہلاتا ہے۔ شکل 1 عام سیمی کنڈکٹر مواد (مثال کے طور پر، Si، Ge، GaAs، وغیرہ) کے جذب اسپیکٹرا کو ظاہر کرتا ہے، 0.87 μm GaAs کے جذب گتانک کے آس پاس کی طول موج ایک زبردست تبدیلی کے جذب کی وجہ سے ہوتی ہے۔ GaAs کے کیریئرز کے ذریعہ فوٹون توانائی، تاکہ یہ کم توانائی کی سطح سے اعلی توانائی کی سطح پر چھلانگ لگا کر پیدا کی جائے۔ اس سلسلے میں، ایک لیزر بیم جس کی طول موج 0.87 μm سے چھوٹی ہے GaAs ویفر سے نہیں گزر سکتی، جبکہ 0.87 μm سے زیادہ طول موج GaAs سے گزر سکتی ہے۔ یہ طول موج GaAs مواد کے لیے λ0 کی طویل طول موج کی حد ہے۔

طویل طول موج کی حد λ0 کے مطابق روشنی کی طول موج کم از کم فوٹوون توانائی کا تعین کرتی ہے جو سیمی کنڈکٹرز میں اندرونی جذب کا سبب بن سکتی ہے، اور تعدد کی حد v 0 کے مطابق ہوتی ہے۔ جب تعدد v 0 سے کم ہو (یا طول موج λ0 سے لمبی ہو)، تو اندرونی جذب پیدا کرنا ناممکن ہوتا ہے، اور جذب کا گتانک تیزی سے کم ہو جاتا ہے، اور یہ طول موج λ{{5} } (یا فریکوئنسی کی حد v 0) کو سیمی کنڈکٹرز کی اندرونی جذب کی حد کہا جاتا ہے۔
روشنی کی لہر کی طول موج جس پر اندرونی جذب ہو سکتا ہے ممنوعہ بینڈوتھ سے کم یا اس کے برابر ہے، یعنی:
hν{{0}مثلا=hc/λ0 (3)
کہاں: مثال کے طور پر سیمی کنڈکٹر مواد کی ممنوعہ بینڈوتھ ہے۔ h پلانک کا مستقل ہے۔ c روشنی کی رفتار ہے۔ متبادل حاصل کیا جا سکتا ہے:
λ0=1.24/مثال کے طور پر (4)
کیلکولیشن حاصل کی جا سکتی ہے Si long-wave کی حد λ0 ≈ 1.1 μm، GaAs لمبی لہر کی حد λ0 ≈ 0۔{7}} μm چپ تین جہتی انضمام کے لیے GaAs ویفرز کی، اگرچہ ویفر کی موٹائی، ناپاکی کی ساخت اور اس کے عوامل جیسے اسپیکٹرل جاذبیت کا GaAs مواد پر اثر پڑتا ہے بنیادی طور پر 0.87 μm یا اس سے کم طول موج کو جذب کرتا ہے، بشمول قریب الٹرا وایلیٹ طول موج روشنی کی، اور لمبی روشنی کی قریب اورکت طول موج قریب اورکت روشنی کی لمبی طول موج کے لیے پاس کی شرح بہتر ہے۔ لہذا، سٹیلتھ کٹنگ GaAs میٹریل ویفرز، عام طور پر 1064 nm اورکت لیزر کی طول موج کا انتخاب کریں (لیزر فل کٹ عام طور پر الٹرا وایلیٹ لیزر کا انتخاب کریں)؛ اسٹیلتھ کٹنگ سی میٹریل ویفرز، عام طور پر 1342 این ایم اورکت لیزر کی طول موج کا انتخاب کرتے ہیں، تاکہ لیزر کی روشنی ویفر کی سطح کے ذریعے، فوکسنگ لینس میں، جیسے آپٹیکل اداروں کا کردار، اوپری کے وسط میں ویفر اور سلیکٹ ایبل فوکسنگ کی سطح کے درمیان ویفر کی نچلی سطحیں۔ ایک ہی وقت میں، جہاں تک ممکن ہو واقعہ کی سطح اور لیزر جذب اثر کی مادی پرت کے درمیان لیزر فوکس کو کم کرنا۔
GaAs اسٹیلتھ ڈائسنگ ایک الٹرا شارٹ پلسڈ انفراریڈ لیزر بیم کا انتخاب کرتی ہے جس میں زیادہ تکرار کی فریکوئنسی، 5 ڈبلیو سے زیادہ لیزر پاور، اور پلس چوڑائی کا وقت 100 این ایس سے کم ہوتا ہے، تاکہ لیزر جذب کرنے والی توانائی کو دہلیز کی سطح تک کمپریس کیا جا سکے تاکہ زیادہ مطلوبہ اثر حاصل کیا جا سکے۔ ترمیم کی پرت اور گرمی سے متاثرہ علاقے کو کنٹرول کرنے کے لیے۔ جذب کا گتانک دراصل بڑھتے ہوئے درجہ حرارت کے ساتھ تیزی سے بڑھتا ہے۔ لہٰذا، نبض کی چوڑائی کا پیرامیٹر بھی بہت اہم ہے، اس بات کو یقینی بنانے کے لیے بہت چھوٹا نہیں ہے کہ ترمیم شدہ پرت بنانے کے لیے توجہ مرکوز کرنے والے علاقے میں کافی توانائی جذب ہو جائے، اور اتنی بڑی نہیں کہ ترمیم شدہ پرت کے ارد گرد کے علاقے کا درجہ حرارت بہت زیادہ ہو جائے۔ . شکل 2(a) غیر مرئی کٹنگ کے بعد GaAs ویفر کا نمونہ دکھاتا ہے، اور شکل 2(b) خوردبین کے ذریعے غیر مرئی کٹنگ کے بعد GaAs ویفر کے نمونے کے کٹ حصے کو دکھاتا ہے، جو ظاہر کرتا ہے کہ 100 μm موٹے نمونے کی موٹائی کی سمت کے ساتھ ساتھ، a ویفر کی درمیانی تہہ میں چند مائکرو میٹر چوڑی اور 30 ​​μm موٹی ترمیمی تہہ بنتی ہے۔ تصویر 16(b) سے، ایک عمودی شگاف لائن کو دیکھا جا سکتا ہے جو SD پرت کے اوپر اور نیچے سے چپ کے اگلے اور پچھلے حصے تک پھیلی ہوئی ہے۔ چپ کی علیحدگی کا اثر اس بات پر بہت زیادہ انحصار کرتا ہے کہ یہ عمودی شگاف چپ کی اگلی اور پچھلی سطحوں تک کتنی دور تک پھیلا ہوا ہے۔