CN103240526B - 基于纳米级粒子流的激光打孔方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于纳米级粒子流的激光打孔方法，主要解决现有激光打孔技术打出的孔孔壁粗糙的问题。其实现步骤是（1）将波长为355nm-266nm的紫外光激光束的功率密度调整到大于107Wcm2，并且将激光束精确地聚焦到打孔材料的打孔部位；（2）顺着激光束的方向流过0.6Mpa-1.0Mpa纳米级惰性粒子流；（3）用激光束对打孔部位进行打孔。本发明由于在进行激光打孔时增加了纳米级惰性粒子流，粒子流带走热量的同时可使孔壁钝化，能够增强孔壁强度，减弱激光对已产生孔的孔壁烧蚀强度，同时使孔壁不易崩裂，从而更加光滑。

Description

基于纳米级粒子流的激光打孔方法
技术领域
本发明属于微电子技术领域，设计半导体材料及其制备方法，具体的说是一种基于纳米级粒子流的激光打孔方法。
背景技术
激光打孔以激光束为热源，通过激光使需去除的材料融化并汽化。激光束对打孔材料进行照射产生热量，打孔材料表面吸收热量并向材料内部快速传递，被激光照射的区域会急速升温。由于升温时间极短，打孔材料的表层会快速融化并汽化，这些汽化后的气体相互挤压，开始向外喷射，形成小坑。随着照射时间的增加，被照射区域的汽化程度急剧增大，坑内的气压也急速增大，对坑的底部和四周产生强烈的冲击，使高压的蒸汽携带大量的液体向外喷射，达到打孔的目的。激光打孔速度快、效率高、且对工具无损耗，因此被广泛应用。
目前激光打孔打出的孔存在孔壁表面粗糙度过大的问题，限制了激光打孔的发展。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提出了一种基于纳米级粒子流的激光打孔方法，以使孔壁光滑。
为实现上述目的，本发明的打孔方法包括以下步骤：
一种基于纳米级粒子流的激光打孔方法，其特征在于：包括以下步骤：
（1）将紫外光激光束的功率密度调整到大于107Wcm2，并且将激光束精确地聚焦到打孔材料的打孔部位；
（2）顺着紫外光激光束的方向流过0.6Mpa-1.0Mpa纳米级惰性粒子流；
（3）用紫外光激光束对打孔部位进行打孔，打孔时间小于0.1秒。
所述的紫外光为UV级，波长为355nm-266nm。
所述的纳米级惰性粒子流为纳米级惰性氮气流或纳米级钛粒子流。
所述激光束的直径为20um。
步骤（3）中的打孔时间为0.001秒。
所述的纳米级钛粒子流为0.3Mpa。
本发明与现有技术相比所取得的有益效果为：
本发明由于在进行激光打孔时增加了纳米级惰性粒子流，粒子流带走热量的同时可使孔壁钝化，能够增强孔壁强度，减弱激光对已产生孔的孔壁烧蚀强度，同时使孔壁不易崩裂，从而更加光滑。
附图说明
图1是本发明激光打孔的流程图。
具体实施方式
参照图1，本发明的打孔方法给出如下两种实施例。
实施例1
步骤1：将波长为355nm-266nm的紫外光激光束聚焦到晶体硅的打孔部位。将紫外光激光束的功率密度调整到108Wcm2、直径调节到20um后，聚焦到打孔部位的中心。
步骤2：顺着激光束的方向流过0.6Mpa的纳米级惰性氮气流，使该粒子流具有足够的速度通过激光打孔部位。
在激光束发射口的外圆周上设置纳米级惰性氮气流发射装置，这样，纳米级惰性氮气流包覆在激光束外圆周的外侧。粒子流带走热量的同时与孔壁钝化成为氮化物，能够增强孔壁强度，减弱激光对已产生孔的孔壁烧蚀强度，同时使孔壁不易崩裂，从而更加光滑。
步骤3：用激光束对打孔部位进行打孔。打孔时间为0.001s。
实施例2
步骤A：将激光束聚焦到晶体硅的打孔部位。
将波长为355nm-266nm的紫外光激光束的功率密度调整到108Wcm2、直径调节到20um后，聚焦到打孔部位的中心。
步骤B：顺着激光束的方向流过0.3Mpa纳米级钛粒子流，粒子流带走热量的同时形成一层金属膜，从而减弱激光对孔壁烧蚀，同时使孔壁不易崩裂，从而更加光滑。具体可在激光束发射口的外圆周上设置纳纳米级钛粒子流发射装置，这样，纳米级钛粒子流包覆在激光束外圆周的外侧。
步骤C：用激光束对打孔部位进行打孔。打孔时间为0.001s。

Claims (4)

1.一种基于纳米级粒子流的激光打孔方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)将紫外光激光束的功率密度调整到大于107W/cm2，并且将激光束精确地聚焦到打孔材料的打孔部位；
(2)顺着紫外光激光束的方向流过0.6Mpa-1.0Mpa纳米级惰性粒子流；其中，所述的纳米级惰性粒子流为纳米级惰性氮气流或纳米级钛粒子流；使用纳米级惰性氮气流时，粒子流带走热量的同时与孔壁钝化成为氮化物；使用纳米级钛粒子流时，粒子流带走热量的同时形成一层金属膜；
(3)用紫外光激光束对打孔部位进行打孔，打孔时间小于0.1秒。
2.根据权利要求书1所述的基于纳米级粒子流的激光打孔方法，其特征在于：所述的紫外光为UV级，波长为355nm-266nm。
3.根据权利要求书1所述的基于纳米级粒子流的激光打孔方法，其特征在于：所述激光束的直径为20μm。
4.根据权利要求书1所述的基于纳米级粒子流的激光打孔方法，其特征在于：步骤(3)中的打孔时间为0.001秒。
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