半导体的准分子激光处理

准分子激光器具有半导体处理的新本领光源在半导体工业(半导体器件的检查、检测、修整、处理及标印)发展的整个进程中起着关键性作用。准分子激光处理乃是半导体工业进步的最新重要步骤。长期以来,具有确定光谱范围的非相干源在光刻及检验方面起着可贵的作用。相干源是非常有效的。它的优点是:峰值强度高,平均功率高,空间性能可控,谱线纯。这些优点使其成为工业应用的显然替代者。利用现有激光器所作的初步工作证实了上述优点,并且表明,高强度及光束均匀性确有     

激光在半导体工艺中的应用

各种光源在半导体工艺的发展中一直起着重要的作用。如光刻、检验等许多关键工艺都需要一定的特定光源。与常规光源相比,激光具有相干性好、方向性强、亮度高等特点,因而在许多半导体工艺过程中得到广泛应用。许多新型的激光加工工艺为半导体技术的发展开辟了广阔的前景。激光用于半导体工业已经超过十年,早期的应用包括如激光划片、在陶瓷基片上打孔、双频激光精密定位、厚、薄膜电阻的激光微调等。其中激光微调仍是目前应用得最为普遍与成功的一种。     

准分子激光微细加工技术

准分子激光器是一种高功率、高效率的紫外激光器,在未来利用紫外光技术的光产业中具有独特的作用。目前已在激光化学、激光生物医学和激光新材料等科学领域中显示出潜在的活力。然而最活跃的是准分子激光微细加工技术。图1给出了半导体材料主要加工技术的发展概况。从图1可以看出激光微细加工在半导体技术中的重要地位。本文对该领域的激光曝光、激光CVD、激光掺杂和激光刻蚀技术等四个方面作简要的介绍。     

一维相干阵半导体激光光束远场特性研究

研究了一维相干阵半导体激光器在远场的光束传输特性.通过建立数学物理模型,模拟计算了一维相干阵激光器的激光光束在远场的光强分布,分析了阵列长度、波长和占空比对不同距离处相干阵远场快慢轴方向光斑宽度的影响.研究表明,受一维相干阵半导体激光慢轴方向子光源相干作用的影响,在远场,相干阵半导体激光器的慢轴方向光斑宽度与快轴方向宽度相比,相差约4个数量级,激光光斑呈现"刀片"状分布.     

用准分子激光产生真空紫外光和远紫外光

高光谱亮度稀有气体-卤化物（RGH）光源已被用于过谐波振荡机制（其中长波光被转换成短波光）和适当增益介质的直接多量子激发在远紫外光中产生相干辐射。为了说明这两种途径的基本特性，芝加哥伊利诺斯大学的一个科研小组最近进行了对比性测量。     

准分子激光微细加工光路变换研究

准分子激光微细加工技术以其较高的精度,较低成本及较快加工速度在微机械加工领域受到了极大的重视.它利用准分子激光波长短、光子能量高、脉宽窄、脉冲功率密度高的特点,其光子能量甚至高于某些材料的化学键而可以实现冷加工,并且波长短,聚焦光点小,所以加工精度高.但这毕竟不是一种成熟的技术,在很多方面还需要进行进一步的研究. 由于掩模投影成像法的加工为并行加工,加工速度快,加工精度高,可一次成形,为了能够控制加工的精度,必须要求激光光束均匀一致.而由于各种材料都有一定的刻蚀阈值,如果能量利用率过低,就会使准分子激光加工的范围变小.光束辐照强度分布均匀性与光能利用率,这是在光路调整中需要考虑的最为重要的两点. 采用均束器后,准分子激光光束的发散角对均束效果有较大的影响.而真正的光路调整需要综合考虑均束效果、能量利用率.由于光束经过均束器后发散角变大,必须采用场镜压缩发散角.由于准分子激光光束尤其是经过了复眼均束器后的准分子激光束已经远离纯几何光线或高斯光束的传播规律,场镜的尺寸选择不能依据传统的几何光学算法.我们按照发散角原则来对场镜参数进行计算,结合实验测量,最终得到了比较好的结果.(PE7)     

外腔调谐激光泵浦的差频中红外宽调谐激光光谱系统

室温工作的连续可调谐相干光源在痕量气体检测技术中有着重要的应用价值,非线性差频方法是获得室温工作的中红外相干光源的有效途径,是对传统激光光源的重要补充.报道了一种基于差频方法的室温工作宽调谐中红外激光光谱系统,使用两台近红外半导体激光器作为种子光源,采用PPLN晶体作为非线性混频器件,结合准相位匹配技术实现了3.2～3.7μm中红外相干光源输出,最大差频输出功率约为1μW,对CH4基频吸收谱线的光谱检测表明,系统能够满足在中红外光谱区对气体成分进行高分辨、高灵敏、快速吸收检测的需要.     

准分子激光电化学刻蚀硅的刻蚀质量研究

为了解决现有硅刻蚀工艺中存在的刻蚀质量等问题,采用激光加工技术和电化学加工技术相结合的工艺对硅进行了刻蚀,研究了该复合工艺的工艺特性。实验中采用248nm-KrF准分子激光作光源聚焦照射浸在KOH溶液中的阳极n-Si上,实现激光诱导电化学刻蚀。在实验的基础上,研究了激光电化学刻蚀Si的刻蚀孔的基本形貌,并对横向刻蚀和背面冲击等质量问题进行了分析。结果表明,该工艺刻蚀的孔表面质量好、垂直度高;解决了碱液中Si各向异性刻蚀的自停止问题,具有加工大深宽比微结构的能力;也具有不需光刻显影就能进行图形加工的优越性。     

准分子激光加工的应用

准分子激光加工的应用前言准分子激光器是一种大能量、高功率紫外激光器，作为超微细加工工具，在各种应用领域均受到重视，并且准分子激光器作为产业使用正逐步实用化。本文介绍准分子激光器的几种实用例子，重点介绍其优良的加工特性。首先，准分子激光加工的特征归纳为...     

轴跳动激光相干测量技术研究

转轴的圆跳动对机床的加工性能具有重要影 响。为了满足实时在线的高精度测量需求,提出了一种新颖高效 的轴跳动激光相干测量技术。该技术采用稳定可靠的基于塞曼效应的He-Ne激光器作为 光源,具有灵敏度高、输出信噪比高、精 度高、探测目标作用距离远等优点。另外,通过光纤传输,其测量 灵活性和抗干扰性得到了进一步提高,可以满足实时在线的远距离测量需求。实验 结果表明,该系统的测量不确定度小于0.1%。     

短相干半导体激光器的射频调制特性及应用

短相干激光光源在进行高精度的干涉测量时,可以消除被测光学元件前后表面反射形成的杂散光,是低相干干涉仪的理想光源。针对低相干干涉应用对光源的需求,依据速率方程和激光调制特性对射频调制下的短相干半导体激光器光谱特性进行了理论研究。搭建了短相干光源系统,研究了半导体激光器斜率效率η、偏置电流I_b、射频信号频率f_m和幅度A_m对其相干长度的影响。实验结果表明,斜率效率大的半导体激光器更有助于短相干特性的实现,随着调制信号频率和幅值增加,工作在阈值附近的激光器相干长度随之降低,该系统在I_b=1.3Ith、f_m=950 MHz、 A_m=19 dBm的条件下获得了相干长度为90μm的短相干光源。并成功应用于斐索干涉仪上,获得了对比度K=0.931 8的清晰干涉图像,与现有短相干光源相比,对比度提高了约51.1%,实现了对平行平板玻璃面形的测量。     

单偏振半导体光放大器扫频光相干层析系统

实现了基于单偏振半导体光放大器高速扫频光源的光相干层析系统。系统中的扫频光源使用偏振相关的半导体光放大器, 采用傅里叶域锁模结构。偏振相关的半导体光放大器有着增益谱宽大、输出功率高的优点, 使得光源仅使用一个放大器即可获得足够的增益谱宽与输出功率。扫频光源输出功率达到32mW左右, 有效扫描频率为45kHz, 输出光谱的中心波长为1326nm, 光谱宽度为115nm。利用系统进行光相干层析成像时, 横向分辨率为9μm, 纵向分辨率为12.9μm左右, 灵敏度为105dB。利用该系统实现了多种生物和非生物样品的光学相干层析成像。     

单偏振半导体光放大器扫频光相干层析系统

实现了基于单偏振半导体光放大器高速扫频光源的光相干层析系统。系统中的扫频光源使用偏振相关的半导体光放大器,采用傅里叶域锁模结构。偏振相关的半导体光放大器有着增益谱宽大、输出功率高的优点,使得光源仅使用一个放大器即可获得足够的增益谱宽与输出功率。扫频光源输出功率达到32mW左右,有效扫描频率为45kHz,输出光谱的中心波长为1 326nm,光谱宽度为115nm。利用系统进行光相干层析成像时,横向分辨率为9μm,纵向分辨率为12.9μm左右,灵敏度为105dB。利用该系统实现了多种生物和非生物样品的光学相干层析成像。     

半导体激光泵浦的掺铒光纤可见荧光实验研究

本文运用0.8μm半导体激光泵浦掺铒光纤获得了在0.460μm和0.546μm两波长的荧光,给出了光谱测试图及泵浦功率与可见荧光输出的关系曲线。这一装置具有制作紧凑而实用的荧光光纤光源的潜力,并可用作光纤陀螺,白光干涉仪的低相干度光源。     

单偏振半导体光放大器扫频光相干成像系统

搭建完成了基于单偏振半导体光放大器扫频光源的光相干成像系统,此系统可以实现高速光相干层析成像与光相干显微成像。系统中的扫频光源使用偏振相关的半导体光放大器作为放大单元,该光放大器有着增益谱宽大、输出功率高的优点,使得光源仅使用一个放大器即可获得合适的增益谱宽与输出功率,并可采用傅里叶域锁模技术大幅提高其扫频速率。采用傅里叶域锁模技术时,扫频光源输出功率达到32 mW左右,有效扫描频率为45kHz,输出光谱的中心波长为1326nm,光谱宽度为115nm。利用系统进行高速光相干层析成像时,横向分辨率为9μm,纵向分辨率为12.9μm左右,灵敏度为105dB。利用系统进行光相干显微成像时,可以清楚地看到洋葱内表皮细胞的结构。     

半导体泵浦固体激光器在激光加工中的应用

介绍了激光加工的优点和对激光器输出参数的要求，对固体激光器中发展最活跃的半导体泵浦全固体激光器进行了分析。在对当前的几种主要结构比较后，指出盘形激光器和光纤激光器将在未来的激光加工中发挥更大的作用。     

能量稳定性极好的高功率准分子激光器

1 引言 对各种工业应用，紫外激光非常有用。放电抽运的准分子激光器是最有效的高功率紫外相干光源。近年来，许多实验室研制了用非线性光学晶体的固态激光器产生三次和四次（有时五次）谐波（用Ｎｄ∶ＹＡＧ激光器时，基波是１．０６μｍ），达到高功率紫外相干光。但是对     

用二氧化碳激光加工玻璃

据报导，美国加利福尼亚相干公司生产了一系列能对玻璃有效地进行多种加工的二氧化碳工业激光器。一种称为埃弗莱斯（Everlase)的装置使用非常短的脉冲(30微秒)和高重复频率(1000脉冲/秒）的二氧化碳激光对玻璃进行刻划，形成深约0.003英寸(0.08毫米）到0.004英寸(0.1毫米）的沟槽。使用短脉冲和高重复频率的激光避免了对玻璃的热冲击。有些玻璃，例如钠玻璃，在进行激光加工之前必须预热处理到其应力温度以上。     

准分子激光精细加工粉末材料的研究

采用波长 2 48nm的krF准分子激光器 ,通过掩模投影直刻方式对铅粉、铝粉以及氧化锌纳米粉的精细加工进行了研究。结果表明 :在同样条件下 ,准分子激光对于氧化锌纳米粉和铅粉、铝粉两种金属粉末的加工机理有所不同。本文初步分析了几种激光加工工艺参数对于加工质量及加工机理的影响。其中激光能量对加工质量的影响较大     

1.5μm外腔半导体激光源外差FSK相干光纤通信系统的研究

本文报导采用国产器件建立的1.5μm波段外差FSK相干光纤通信实验系统。系统中发送光源和本振光源分别采用InGaAsP自聚焦棒(GRINROD)外腔和光栅外腔半导体激光器,笔者对大频偏、单滤波/包络检波系统和小额偏、单滤波/差分—延迟检波系统进行了研究。在这两个系统中,中频(IF)经AFC分别稳定在1.05 GHz4±1 MHz和810MHz±1MHz。140Mbit/s信号经6.4公里单模光纤(损耗约为0.62dB/km)传输后,经光电混频、预放、中放和中频滤波后进行包络检波或差分一延迟检波,检波后的信号经基带放大和基带滤波后进行取样、判决。经测量:系统的误码率BER≤10~(-8)(半小时观测时间),系统的接收灵敏度为-37.7dBm(BER≤10~(-9),系统的损耗余量为24.92dB。实验中,笔者对IF电路进行了优化设计,同时,利用中频谱对发送光源的调频特性进行了深入的研究。实验结果表明,只要选择合适的GRINROD外腔的尺寸,可以得到不同线宽的激光源,进而可以建立不同相干程度的相干光纤通信系统。