專利名稱：Ld陣列多側(cè)面泵浦激光器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于材料微細(xì)加工的LD陣列多側(cè)面泵浦激光器，可以獨(dú)立或者配合探針臺(tái)系統(tǒng)使用。
背景技術(shù)：
探針臺(tái)是半導(dǎo)體器件測(cè)試中使用非常普遍的設(shè)備。當(dāng)芯片設(shè)計(jì)工程師或者失效分析工程師調(diào)試電路時(shí)，通常都會(huì)用到分析探針臺(tái)。探針臺(tái)通常包括一個(gè)基臺(tái)，基臺(tái)上有探針座平臺(tái)，平臺(tái)上放置可三維調(diào)節(jié)的探針座，一個(gè)載物臺(tái)，載物臺(tái)可以放置被測(cè)芯片，一個(gè)顯微鏡支架，一個(gè)顯微鏡。探針座可以調(diào)節(jié)探針座接觸芯片的電極，進(jìn)行芯片信號(hào)的測(cè)試。探針臺(tái)通常用于芯片或者IXD液晶屏分析。該類器件通常是具有多層材料的結(jié)構(gòu)。比如，集成電路通常是制造在半導(dǎo)體硅片上，由一層或多層多晶硅和一層或者多層鈍化層以及一層或者多層金屬構(gòu)成。當(dāng)用探針點(diǎn)測(cè)芯片金屬電極時(shí)，需要先把最上層的保護(hù)鈍化層去掉露出金屬層。去掉鈍化層可以用超聲波，探針刮，等離子或者化學(xué)刻蝕，F(xiàn)IB聚焦離子束，或者激光方法實(shí)現(xiàn)。激光方法是通過(guò)顯微鏡聚焦脈沖激光實(shí)現(xiàn)鈍化層的去除。激光也可以用于切斷金屬線來(lái)修改芯片內(nèi)部線路。類似的，在大尺寸LCD液晶屏制造過(guò)程中，線路短路是制造過(guò)程中可能出現(xiàn)的現(xiàn)象。而大尺寸IXD價(jià)格昂貴，較經(jīng)濟(jì)的方法是對(duì)這些短路位置進(jìn)行切斷修復(fù)。激光可以通過(guò)聚焦后以高能量氣化短路位置材質(zhì)。LCD液晶屏上的線路材質(zhì)通常是ITO(—種透明的導(dǎo)電薄膜)，電極通常是Cr (鉻)。液晶屏的CF濾光片在制造過(guò)程中也通常有瑕疵。因此，ΙΤ0、Cr電極和CF濾光片的缺陷也是需要激光來(lái)修復(fù)的。以前的一些探針臺(tái)包含的激光器比較典型的是Xenon氙激光器，例如型號(hào)SUSSXLC的激光器。該系統(tǒng)米用脈沖xenon氣激光源,通過(guò)顯微鏡后直接作用于器件。該激光器輸出532可見(jiàn)光波段激光，所以可以穿過(guò)一般的顯微鏡的光學(xué)鏡組。該單波段激光器非常復(fù)雜，而xenon氙激光器必須同顯微鏡一起安裝。這將使本來(lái)龐大的探針臺(tái)系統(tǒng)更加復(fù)雜，并且非常昂貴。并且，該激光只有綠光單波段輸出，只能切除部分材質(zhì)，限制了其應(yīng)用范圍。半導(dǎo)體通常材質(zhì)有幾層金屬層，金屬層之間是絕緣層，制造完畢后再長(zhǎng)一層鈍化層保護(hù)。鈍化層通常是氧化硅、氮化硅和多晶硅。大部分的鈍化層對(duì)于綠光是穿透的。因此綠光激光去鈍化層只能是加熱鈍化層下面的金屬層使上層的鈍化層受熱氣化。但這種方式只有在下面的金屬層足夠多，不至于金屬層本身被氣化時(shí)才可行。對(duì)于下層為微細(xì)的金屬線路此法則不可行。另外，在對(duì)半導(dǎo)體進(jìn)行分析時(shí)，硅會(huì)吸收綠光使得硅發(fā)熱，從而可能導(dǎo)致硅損傷。還有一種可以提供多波段激光輸出的激光器,例如型號(hào)New wave ezlaze3激光器。其激光器為被動(dòng)氣冷、可調(diào)Q的燈泵浦Nd: YAG激光器，可輸出1064、532、355和266nm波段激光。另外，在倍頻后的光路上設(shè)置光學(xué)衰減器，用于對(duì)所有輸出波段激光的能量進(jìn)行調(diào)節(jié)。如圖I所示，光學(xué)衰減器I由一個(gè)位于光路的偏光片2和多波長(zhǎng)半玻片3組成。半波片3與多波段的激光發(fā)生調(diào)諧，偏光片2位于可以旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)4來(lái)調(diào)節(jié)輸出能量。但是，激光器采用燈泵浦Nd:YAG激光器，會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題燈泵浦是利用氪燈或者氙燈發(fā)出的光來(lái)泵浦，氪燈發(fā)出的光的光譜較廣，只是在808nm處有一個(gè)稍大的峰值，其它波長(zhǎng)的光最后都變成無(wú)用的熱量散發(fā)掉了，因此其燈泵浦激光器的轉(zhuǎn)換效率相對(duì)于半導(dǎo)體泵浦要低得多，大約只有3%左右，泵浦燈的發(fā)出的能量大部分轉(zhuǎn)換成了熱能，造成了極大的能源浪費(fèi)。氙燈作為泵浦源有同樣的低效問(wèn)題。另外，采用光學(xué)衰減器來(lái)調(diào)節(jié)激光器輸出的能量，會(huì)產(chǎn)生以下問(wèn)題研究表明，當(dāng)多波長(zhǎng)半玻片光學(xué)厚度為接近基波、二倍頻、三倍頻、四倍頻激光這四個(gè)激光半波長(zhǎng)的奇數(shù)倍時(shí)，該多波長(zhǎng)半玻片能夠調(diào)節(jié)所有這四個(gè)激光。但是，光學(xué)衰減器不能夠?qū)?、二倍頻、三倍頻和四倍頻激光均保證高的透過(guò)率，對(duì)于某些波長(zhǎng)的激光，其衰減作用太大，會(huì)造成很大的能量損失。例如，當(dāng)衰減器導(dǎo)通時(shí)，O. 77901mm厚度的光學(xué)級(jí)別透明石英鏡片能通過(guò)100%四倍頻，99. 4%三倍頻，98. 6%二倍頻，89. 3%基頻；0· 0865mm，100%四倍頻，89%三 倍頻，100 % 二倍頻，62 %基頻。O. 3091mm, 100 %四倍頻，98 %三倍頻，77 % 二倍頻，99 %基頻。O. 5564mm, 100%四倍頻，85%三倍頻，87% 二倍頻，96%基頻。O. 9274mm, 100%四倍頻，85%三倍頻，100 % 二倍頻,88 %基頻。因此，需要一種更加經(jīng)濟(jì)、使用方便、高效、節(jié)能的激光器。

發(fā)明內(nèi)容
我們通過(guò)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，半導(dǎo)體二極管泵浦源Nd: YAG激光器工作時(shí)其通過(guò)半導(dǎo)體二極管的電流大小與激光器輸出能量的大小存在如表I所示的正向關(guān)系，因此，可以通過(guò)控制半導(dǎo)體二極管的電流大小達(dá)到調(diào)節(jié)激光器輸出能量的大小的目的。據(jù)此，本發(fā)明提供了一種用于材料微細(xì)加工的改進(jìn)型激光器，包括直流源、半導(dǎo)體激光二極管陣列(下稱LDA)和Nd:YAG晶體，其中，直流源用于驅(qū)動(dòng)所述LDA，其特征在于還包括控制器，用于控制所述直流源的輸出電流，工作時(shí)，表I :電流與能量對(duì)應(yīng)關(guān)系
電流(A)激光能量(mj)
5009
52L2
54 Γ9
56274
58279
60 6權(quán)利要求
1.一種用于材料微細(xì)加工的激光器，包括直流源、半導(dǎo)體激光二極管陣列和Nd:YAG晶體，其中，直流源用于驅(qū)動(dòng)所述半導(dǎo)體激光二極管陣列，其特征在于還包括控制器，用于控制所述直流源的輸出電流值，工作時(shí)，通過(guò)所述控制器控制所述直流源的輸出電流值以控制所述半導(dǎo)體激光二極管陣列的發(fā)光的強(qiáng)度，最終控制激光器的輸出能量大小。
2.如權(quán)利要求I所述的激光器，其特征在于所述控制器采用MOSFET控制管，所述半導(dǎo)體激光二極管陣列作為負(fù)載串聯(lián)在MOSFET控制管的漏極上，通過(guò)控制所述MOSFET控制管的柵源電壓來(lái)控制輸出電流。
3.如權(quán)利要求2所述的激光器，其特征在于所述激光器還包括繼電器保護(hù)電路，用于保護(hù)半導(dǎo)體激光二極管陣列。
4.如權(quán)利要求3所述的激光器，其特征在于所述繼電器保護(hù)電路還包括預(yù)置負(fù)載，所述輸出電流在所述預(yù)置負(fù)載與半導(dǎo)體激光二極管陣列之間相互切換。
5.如權(quán)利要求4所述的激光器，其特征在于所述控制器能控制所述直流源，使其輸出OA至73A的電流。
6.如權(quán)利要求5所述的激光器，其特征在于所述直流源還接有時(shí)鐘單元，用于輸送外部時(shí)鐘信號(hào)觸發(fā)所述直流源。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于材料微細(xì)加工的改進(jìn)型激光器，包括直流源、半導(dǎo)體激光二極管陣列(下稱LDA)、YAG晶體和控制器，其中，所述直流源用于驅(qū)動(dòng)所述LDA，所述控制器用于控制所述直流源的輸出電流，工作時(shí)，通過(guò)所述控制器控制所述直流源的輸出電流值以控制所述LDA的發(fā)光的強(qiáng)度，最終控制激光器的輸出能量大小。所述控制器采用大功率的MOSFET管，所述LDA作為負(fù)載串聯(lián)在MOSFET漏極上，通過(guò)控制柵源電壓來(lái)控制輸出電流。采用本發(fā)明所述激光器可以滿足半導(dǎo)體線路微加工、失效分析、LCD液晶屏維修等多方面的應(yīng)用，并且效率高、性能可靠、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)H01S3/0941GK102623879SQ20121009047
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2012年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月31日
發(fā)明者劉世文 申請(qǐng)人:劉世文