Dry Etching of Germanium with Laser Induced Reactive Micro Plasma
Dry Etching of Germanium with Laser Induced Reactive Micro Plasma
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激光诱导反应微等离子体干法蚀刻锗
DOI：
10.1007/s40516-021-00147-1
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发表时间：
2021
影响因子：
--
通讯作者：
Jens Bauer
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Martin Ehrhardt;Pierre Lorenz;Jens Bauer
高质量、超精密的表面加工对于高科技工业来说非常重要，并且需要良好的加工深度控制、低的加工表面粗糙度以及尽可能少的表面和亚表面损伤，但是不能通过激光烧蚀工艺来实现。相反，电子/离子束、等离子体工艺和干法蚀刻用于微电子学、光学和光子学。在这里，我们已经证明了激光诱导等离子体（LIP）蚀刻单晶锗的光泵反应等离子体，导致高品质的蚀刻。使用Ti：Sapphire激光器（λ = 775 nm，EPulse/max. 1 mJ，t = 150 fs，频率= 1 kHz），在用60 mm透镜聚焦后，用于在接近大气压的CF 4/O 2气体中点燃临时等离子体。典型的蚀刻速率约为100 nm / min和表面粗糙度小于11 nm rms的发现。蚀刻结果的依赖于激光脉冲能量，蚀刻时间，和等离子体表面的距离进行了研究。蚀刻过程的机制预计是通过从激光等离子体活化物质与锗表面的化学反应形成挥发性产物的化学性质。这种激光刻蚀工艺可以为半导体材料的超高精度激光加工提供新的材料加工能力，可以应用于红外光学加工。
High-quality, ultra-precise processing of surfaces is of high importance for high-tech industry and requires a good depth control of processing, a low roughness of the machined surface and as little as possible surface and subsurface damage but cannot be realized by laser ablation processes. Contrary, electron/ion beam, plasma processes and dry etching are utilized in microelectronics, optics and photonics. Here, we have demonstrated a laser-induced plasma (LIP) etching of single crystalline germanium by an optically pumped reactive plasma, resulting in high quality etching. A Ti:Sapphire laser (λ = 775 nm, EPulse/max.= 1 mJ, t = 150 fs, frep.= 1 kHz) has been used, after focusing with a 60 mm lens, for igniting a temporary plasma in a CF4/O2gas at near atmospheric pressure. Typical etching rate of approximately ~ 100 nm / min and a surface roughness of less than 11 nm rms were found. The etching results were studied in dependence on laser pulse energy, etching time, and plasma – surface distance. The mechanism of the etching process is expected to be of chemical nature by the formation of volatile products from the chemical reaction of laser plasma activated species with the germanium surface. This proposed laser etching process can provide new processing capabilities of materials for ultra—high precision laser machining of semiconducting materials as can applied for infrared optics machining.
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影响因子：
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作者：
K. Shim;Y. Kil;Hyeon Deok Yang;B. K. Park;J.H. Yang;Sukill Kang;T. Jeong;T. Kim
通讯作者：
K. Shim;Y. Kil;Hyeon Deok Yang;B. K. Park;J.H. Yang;Sukill Kang;T. Jeong;T. Kim
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R. Kullmer;D. Bäuerle
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