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1. WO2007149460 - PROCÉDÉ D'EXPLOSION COULOMBIENNE DIRECTE AU COURS D'UNE ABLATION PAR LASER DE STRUCTURES SEMI-CONDUCTRICES

Numéro de publication WO/2007/149460
Date de publication 27.12.2007
N° de la demande internationale PCT/US2007/014322
Date du dépôt international 20.06.2007
CIB
B23K 26/00 2006.01
BTECHNIQUES INDUSTRIELLES; TRANSPORTS
23MACHINES-OUTILS; TRAVAIL DES MÉTAUX NON PRÉVU AILLEURS
KBRASAGE OU DÉBRASAGE; SOUDAGE; REVÊTEMENT OU PLACAGE PAR BRASAGE OU SOUDAGE; DÉCOUPAGE PAR CHAUFFAGE LOCALISÉ, p.ex. DÉCOUPAGE AU CHALUMEAU; TRAVAIL PAR RAYON LASER
26Travail par rayon laser, p.ex. soudage, découpage ou perçage 
CPC
B23K 2101/40
BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
2101Articles made by soldering, welding or cutting
36Electric or electronic devices
40Semiconductor devices
B23K 2103/50
BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
2103Materials to be soldered, welded or cut
50Inorganic material, e.g. metals, not provided for in B23K2103/02B23K2103/26
B23K 26/03
BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
26Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
03Observing, e.g. monitoring, the workpiece
B23K 26/032
BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
26Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
03Observing, e.g. monitoring, the workpiece
032using optical means
B23K 26/0624
BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
26Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
062by direct control of the laser beam
0622by shaping pulses
0624using ultrashort pulses, i.e. pulses of 1ns or less
B23K 26/0665
BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
KSOLDERING OR UNSOLDERING; WELDING; CLADDING OR PLATING BY SOLDERING OR WELDING; CUTTING BY APPLYING HEAT LOCALLY, e.g. FLAME CUTTING; WORKING BY LASER BEAM
26Working by laser beam, e.g. welding, cutting or boring
02Positioning or observing the workpiece, e.g. with respect to the point of impact; Aligning, aiming or focusing the laser beam
06Shaping the laser beam, e.g. by masks or multi-focusing
0665by beam condensation on the workpiece, e.g. for focusing
Déposants
  • CHISM, William, W. [US/US]; US
Inventeurs
  • CHISM, William, W.; US
Données relatives à la priorité
60/815,10920.06.2006US
Langue de publication anglais (EN)
Langue de dépôt anglais (EN)
États désignés
Titre
(EN) METHOD OF DIRECT COULOMB EXPLOSION IN LASER ABLATION OF SEMICONDUCTOR STRUCTURES
(FR) PROCÉDÉ D'EXPLOSION COULOMBIENNE DIRECTE AU COURS D'UNE ABLATION PAR LASER DE STRUCTURES SEMI-CONDUCTRICES
Abrégé
(EN)
A new technique and Method of Direct Coulomb Explosion in Laser Ablation of Semiconductor Structures in semiconductor materials is disclosed. The Method of Direct Coulomb Explosion in Laser Ablation of Semiconductor Structures provides activation of the 'Coulomb explosion' mechanism in a manner which does not invoke or require the conventional avalanche photoionization mechanism, but rather utilizes direct interband absorption to generate the Coulomb explosion threshold charge densities. This approach minimizes the laser intensity necessary for material removal and provides optimal machining quality. The technique generally comprises use of a femtosecond pulsed laser to rapidly evacuate electrons from a near surface region of a semiconductor or dielectric structure, and wherein the wavelength of the laser beam is chosen such that interband optical absorption dominates the carrier production throughout the laser pulse. The further application of a strong electric field to the semiconductor or dielectric structure provides enhancement of the absorption coefficient through a field induced fedshift of the optical absorption. The use of this electric field controlled optical absorption is available in all semiconductor materials and allows precise control of the ablation rate. When used in conjunction with nanoscale semiconductor or dielectric structures, the application of a strong electric field provides for laser ablation on sub-micron lateral scales.
(FR)
La présente invention concerne une nouvelle technique et un procédé d'explosion coulombienne directe au cours d'une ablation par laser de structures semi-conductrices dans des matériaux semi-conducteurs. Le procédé d'explosion coulombienne directe au cours d'une ablation par laser de structures semi-conductrices permet une activation du mécanisme d'explosion coulombienne d'une manière qui n'implique pas ou n'exige pas le mécanisme de photo-ionisation à avalanche classique, mais utilise plutôt une absorption interbande directe pour générer les densités de charge de seuil d'explosion coulombienne. Cette méthode minimise l'intensité laser nécessaire pour enlever de la matière et assure une qualité d'usinage optimale. La technique consiste en général à utiliser un laser à impulsion femtoseconde pour évacuer rapidement des électrons d'une zone de surface voisine d'une structure semi-conductrice ou diélectrique, la longueur d'onde du faisceau laser étant choisie de sorte que l'absorption optique interbande supplante la production de porteuses sur toute l'impulsion laser. L'application ultérieure d'un fort champ électrique à la structure semi-conductrice ou diélectrique améliore le coefficient d'absorption grâce à un décalage induit par champ de l'absorption optique. L'emploi de cette absorption optique commandée par champ électrique est applicable à tous les matériaux semi-conducteurs et assure un contrôle précis du taux d'ablation. Utilisée conjointement à des nanostructures semi-conductrices ou diélectriques, l'application d'un fort champ électrique permet une ablation au laser sur des échelles latérales submicroniques.
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