378
0,5 um
Bild 4b: TEM-Aufnahmen des Lochrandbereiches einer
120 um tiefen Bohrung; Querschnittsebene 10 um
über dem Lochgrund; In der Bohrung befinden sich
noch Reste des Klebstoffes. Beachte den vollig un-
gestörten Randbereich
Beim Bohren mit Laserpulsen der höheren Pulsenergie (1,25 mJ) entstanden Bohrlöcher mit
kegelförmiger Gestalt, die im Vergleich zur Bearbeitung mit Pulsen der niedrigeren Energie deutlich
größere Durchmesser an der Waferoberseite aufwiesen. Die Bohrlochwand war glatt, und es konnten
keine Materialanlagerungen nachgewiesen werden. Offensichtlich hat der durch den großen
Materialabtrag pro Puls entstandene hohe Ablationsdruck zu einem vollständigen Abströmen des
gasförmigen und schmelzflüssigen Materiales geführt. Besonders bemerkenswert ist, daß mit dem
Fehlen der Materialablagerungen auch keine Rißanordnungen oder Defektstrukturen gefunden
wurden, die auf thermische Effekte zurückgeführt werden konnten. Dagegen findet man
insbesondere im unteren Lochabschnitt deutliche Hinweise auf eine Materialschädigung durch die
laserinduzierten Druckstöße. Dabei entstehen Risse bevorzugt längs der {111}-Spaltebenen. Diese
Spaltrisse eilen dem Bohrlochgrund bis zu einigen zehn Mikrometern voraus und verursachen
weitreichende Materialabplatzungen beim Durchtritt der Bohrung durch die Unterseite des Wafers.
Die Gegenüberstellung der REM-Aufnahmen der Lochaustrittsöffnungen von Bohrungen in Abb. 5,
die mit niedriger und hoher Pulsenergie angefertigt wurden, macht den markanten Einfluß der
Pulsenergie auf die Stärke der laserinduzierten Druckstöße deutlich. Nur mit Pulsen kleiner Energie
gelingt ein störungsfreier kreisrunder Lochdurchtritt
Zusammenfassung
Die beim Mikrobohren mit dem Kupferdampflaser in Silizium entstehenden Werkstoffschädigungen
wurden nach Erarbeitung spezieller Präparationstechniken im REM und TEM untersucht. Es konnte
gezeigt werden, daß im Randbereich der Bohrungen charakteristische Riß- und Defektanordnungen
entstehen, die je nach gewählter Pulsenergie hauptsächlich auf thermisch induzierte Spannungen oder
auf laserinduzierte Druckstöße zurückzuführen sind. Wichtig ist der Befund, daß die Redeposition