Панфилов Ю.В. и др. - Оборудование производства интегральных микросхем и промышленные роботы (1053470), страница 24
Текст из файла (страница 24)
Матовые стекла !О, 12 и диафрагма 11 нужны для ослабления и выравнивания по сечению интенсивности излучения. Калориметр 6 измеряет энергию импульса и нормирует устройство регистрации энергии импульса 15. Калориметр ставится на место расположения образца, входное отверстие его частично закрывается диафрагмой 7 с вырезанным по размеру образца отверстием. В установке использованы пассивный модулятор добротности 16, полупрозрачное зеркало 14, заднее зеркало лазера 13. Использование рассеивателя 3 позволяет получить однородное по площади облучение, Для получения электронных приборов с широким диапазоном энергетических уровней необходим материал с различным периодом кристаллической решетки. Такой материал можно получить, используя лазерную вакуумную эпитаксию (рис. 5.21).
Поочереду 2 гг в Рис. 5.21. Лазериая вакуумиаи зиитаксия 1!З но расплавляя лазерным лучом две разные мишени 5, можно вырастить на подложке 13 структуру (сверхрешетку), состоящую из периодически расположенных слоев разных материалов. Период искусственной сверхрешетки (расстояние между одинаковыми слоями) в отличие от кристаллической может меняться в широких пределах, например от 1 до 10 нм. Возможность испарять практически любые материалы в любой последовательности с большой точностью по толщине слоя, дозирование интенсивности и количества лазерных импульсов, воздействующих на мишень, являются определяющими характеристиками лазерной вакуумной эпитаксии.
В вакуумной камере 12 на карусели 6 расположены набор ,различных мишеней 5, подложка 13 и сменные маски 14. Вращением карусели 6 одна из мишеней устанавливается в фокусе излучения импульсного лазера 1, которое собирается линзой 2 и через входное окно 3 вводится в вакуумную камеру. Излучение другого импульсного лазера 8, расфокусированное линзой 9, через окно 10 направляется через маску на подложку. С помощью шлюза 11 производится смена подложек без разгерметизации камеры.
Излучение лазера 1 испаряет материал мишени, образуя при плотности мощности 10'... 10" Вт/смт плазменный факел 7, содержапгий ионы и атомы материала мишени, которые со скоростью около 10' м/с движутся к подложке и осаждаются на ней. С помощью маски 14 осаждение пленки происходит на заданных участках подложки 13, Лазер 8 за миллионные доли секунды до осаждения частиц на подложку успевает ее очистить и нагреть до нужной температуры. Синхронизация работы двух лазеров обеспечивается блоком 4. После набора заданной толщины можно осаждать пленку из другого материала и в других участках подложки, для чего необходимо повернуть карусель 6 и сменить маску 14.
Чтобы уменьшить термическое влияние и избежать разрушения элементов, при обработке ИС используются очень короткие лазерные импульсы. Примером может служить процесс получения низкоомного контакта, например, между алюминием и диффузионным слоем кремния. Для этой цели (рис. 5.22) применяется жидкостной лазер на органическом красителе (родамине 60) 3, работающий в импульсном режиме с длительностью импульса 2... 6 нс, длиной волны 0,59 мкм и мощностью импульса 3 кВт.
Накачка основного лазера 3 осуществляется газовым лазером 1, работающим на молекулярном азоте с длиной волны 0,33 мкм н длительностью импульса 10 нс. Линзы 2 создают распределенную однородную подсветку лазера 3. Формирование рабочего сечения лазерного луча осуществляется микроскопом 9, амплитуда и количество лазерных им!пульсов контролируются аттенюатором 4 и затвором 5, размещенными на линии лазерного излучения. 119 з В и Рнс.
5.23. Схема установка «Квант-12» ----гГ Гг ГВ- ГГГ м Г7 !В Рнс. 5.22. Лазерное полученне ннзкоомных контактов Фокусировка луча на поверхности образца 8 осуществляется либо вертикальным перемещением образца, либо горцзонтальныы перемещением линзы 6. Пик мощности и временнбе изменение лазерного импульса измеряется фотодиодом 7. Наблюдение за процессом образования контакта осуществляется с помощью фильтра 10, видикона 11 и телевизора 12. Образование соединений между слоями в ИС происходит в несколько этапов в результате воздействия определенного количества лазерных импульсов.
В электронной технике применяются методы нанесения тонких пленок с помощью локального испарения материала сфокусированным или несфокусированным лазерным лучом. Лазерный пучок вводится в вакуумную камеру через смотровое окно и направляется на испаряемый материал (см. рис. 5.21). ИАГ- и СОз-лазерами импульсного пли непрерывного действия наносятся пленки углерода, кремния, карбида кремния, А!тОВ, титаната барияидругих материалов. Скорость нанесения пленки составляет 0,02... ...5 нм/с. Лазерное скрайбирование пластин из кремния, арсенида галлия и других материалов с нанесенными полупроводниковыми структурами выполняется для последующего разделения пласти.
иы иа отдельные элементы по линии надреза. Глубина риски, полученной пучком сфокусированного лазерного излучения„составляет 40... 125 мкм, а ширина 20...40 мкм при толщине пластины 150... 300 мкм. Скорость скрайбироваиия 10... 250 мм/с. Возможно также полное разделение пластины непосредственно лазерным лучом. Преимущество лазерного скрайбирования по сравнению с механическим заключается в возможности уменьшения вырезаемого кристалла до размеров прямоугольника со стороной 0,25 мм в 120 отсутствии контакта при воздействии луча, повышении качества и производительности процесса. Для скрайбирования используются ИАГ-лазеры с плотностью мощности 10' ... 10' Вт/сме, вызывающей плавление и испарение кремния или арсенида галлия при температуре в месте воздействия сфокусированного лазерного пучка 2000 'С.
Схема подобна схеме лазерной сварки эти схемы на установках типа лазерного скрайбироваиия (рис. 5.23), а реализуются «Квант-11» и «Квант-12». Для шовной сварки металлов с минимальной деформацией свариваемых деталей и высокой локальностью нагрева предназначена установка с ИАГ-лазером «Квант-12» (рнс. 5.23). В качестве активного элемента служит стержень из иттрий-алюминиевого граната 4 размером И6Х90 мм, генерирующий излучение с длиной волны 1,06 мкм в инфракрасной области спектра. Для возбуждения генерации используется импульсная газоразрядная лампа накачки 2 типа ИФП-800. В блок лазера входят также резонатор с глухим 3 н полупрозрачным 5 зеркалами. Система охлаждения 1 активного элемента и лампы накачки двух- контурная, работающая на 0,2 оВГ-ном растворе хромпика в дистиллированной воде.
Поворотом рукоятки 22 меняются двухлинзовые телескопические компоненты 6 и 7, уменьшая сечение лазерного луча соответственно в два и четыре раза. Проходя через перемещаемую 12! барабаном 21 подвижную линзу 8, луч отклоняется зеркалом 11 и формируется сменным объективом 13 с фокусным расстоянием 50 и 100 мм в круглый пучок диаметром от 0,25 до 1 мм Обрабатываемые изделия 14 устанавливаются на подвижный столик 15, движение на который от электродвигателя 18 через вариатор 17 и зубчатую пару передается ходовым винтом 16, Скорость подачи столика 15 регулируется вращением маховика 19 шарикового вариатора.
Скорость сварки на установке не менее !50 мм/мин, глубина проплавления до 0,3 мм. Качество сварного соединения в процессе сварки контролируется визуально оптической системой 9, Для защиты глаза оператора от излучения используется светофильтр и обтюратор 10 с электромагнитным приводом, синхронно перекрывающий оптический канал наблюдения в момент прохождения импульса. Установка может работать в одиночном режиме подачи импульсов с ручным запуском и частотном режиме с автоматическим запуском Энергия импульса излучения не менее 3 Дж прн длительностях 1,5; 2,0; 2,5 н 4,0 мс и регулируемой частоте импульсов до 20 Гц.
Для контроля энергии рабочего импульса лазера служит индикатор в виде фотодиода 20 с набором ослабляющих светофильтров, на который с помощью полупрозрачного отклоняющего зеркала 12 направляется часть излучения. Оборудование для молекулярно-лучевой эпитаксии. Изготовление БИС и СБИС с повышенным быстродействием и высокой степенью интеграции требует разработки технологических процессов и оборудования, которые обеспечивали бы формирование микроструктур с размерами элементов до 1 мкм, толщиной эпитаксиальных слоев от 0,01 до 1 мкм и шириной межфазной границы примерно 1 нм, а также выращивания различных метастабильных структур и их модификаций.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
