К.В. Фролов - Технологии, оборудование и системы (1062200), страница 88
Текст из файла (страница 88)
На рис. 3.1.4. представлен внешний вид установки для выращивания оптических монокристаллов "Киноварь", а на рис. 3.1.5 - участок цеха для выращивания оптических монохрнстытов на базе установок "Кристалл." Механические сиоимы ростового оборудования должны рабоппь как в вакууме, так и в защитной среде лри давлении до 3 10з Па и температуре до 2000 'С.
Точность поддержания температуры на уровне 2000 'С составляет я0,3 'С. Скорость вьпягивания для Различных оптических монокрнсталлов составляет 0,1- 20 мм/ч, а угловая скорость штока - от нескольких мин ~ до 100 мин ~. Для некоторых тинов кристаллов дополнительно еще вводится вращение тигля с целью лучшего перемешивания шихты в процессе роста.
Особенностью механизмов вьпягивания и вращения штока ростовой установки являетоя высокая стабильнооп скоростей вытяпшання и врыцения (соответственно 0,1 % и 0,5 %), Глава 3.1. ВАКУУМНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Рве. ЗЛ.4. уегаааваа Хаа амрааааааааа аягачасзлх неваарвюзааеа Кавеаарь малое осевое биение узла крепления затравки (менее 0,1 мкм). Вследствие малых скоростей выращивания оптических но но кристаллов применяют приводы с передаточным отношением до 1 500 000. В связи с большой цродолкительностью цикла вырашм ванна оптического монокристалла (для некоторых типов - до 400 ч) к надежности всех систем установок выращивания предъявляются высокие требования.
При создании систем управления машин для выращивания монокристаллов используется микропроцессорная и вычислительная техника, а в качестве электропривода в связи с этим достаточно часто используются шаговые двгпатели. При этом в системах обратной связи находы применение различного типа датчики диаметра растущего кристалла. Вакуумно-термический отжиг були проводится в условиях высокгпо вакуума нли инертной среде. Этот процесс необходим для сюпия внутренних напряжений, возникших в монокрисгалпе в процессе роста, повышения его опгнческой однородности, частичного исправления дефектов роста.
Ионная обработка горцев активного элемента проводится с целью повьппения его стойкости к лазерному излученшо и уменьшения интегрального рассеяния. Стойкость горцев активного элемента к лазерному излучению после нонной обработки повышается в 1,5 — 2 раза. Рас.
3.1.5. Ъ'частек ваха дая анрааюааааа епачасаах неаезвистзвааа Нанесение селекпшных (пропускающих требуемую ллину волны излучения) покрытий, металлических поясков на боковые поверхности активных элементов, интерференционных .просветляющих тонкопленочных структур на их торцы осущестюгяется для увеличения КПД излучателя и повышения его ню1ежности.
Многослойные интерференционнью покрьгпш на оптические детали лазеров наносятся с использованием установок для освящения многослойных тонкопленочных структур испарением исходного ыпариазв в вакууме. Для эпп целей используют установки УРМ3.279.011 и УРМ3.279.068 (рис. 3.1.6 и 3.1.7.) В установке УРМ3.279.011 предельное давление в рабочей камере 7 10 з Па, она оснащена одним электронно-лучевым испарителем с ленточным электронным пучком мощностью до 4,5 кВт, треьи резистивными испарителями и системой коитргсш оптической тозпцнны пленки в процессе ее конденсации на подложке (на поверхности оптической детали).
Установка УРМ3279.068 имеет сведующие технические харакюристики: предельное осыточное даюгсннс в технологической камере 7 10 3 Па; вреьш достижения рабочшо давления 7.10'4 Па- 30 мнн, чиаю элен~ронне-лучевых ислариюлей- 2; максимальная мощность электронно-лучевого испаритезы 10 кВп мююимальная сила тока электронного пучка 1 А; электронная пушка - аксиальной конструкции с поворотом электронного ОБОРУДОВАНИЕ ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА ИЗДЕЛИЙ КВАНТОВОЙ ЭЛЕКТРОНИКИ 2б1 Рве. 3.1.7. Уставлена Вле авгпэюаге аэаилевва ююгеслейвых ввгерферюювеввмх велрмввй с елеягреаве-лу'юэьввг вююрвгелевв УРМ3.379.йбй Рве.
3.1.4. Успвееае дла аавууивеге вааилеваа еатачесавх вехрэювй УРМ3.279.йП луча на 90', частота сканирования электронного пучка по двум координатам 0,01 - 50 Гц; число одновременно загружаемых подложек диаметром 30 мм на держатель планетарного вращения - 72; температура нагрева подложек 20 - 300 'С, спектральный дюшаэон чувствительности системы оптического контроля на пр опускание и отражение 0,4 - 1,5 мкм; управление установкой — с помощью встроенной ЭВМ. Применение этой установки позволяло отказаться от использования дорогостоящих импортных машин А-700 О (фирмы 1судо16 Не геюм, Германия) и ВАК 760 (фирмы Ва)хею, Лихтенштейн).
Для целого рада изделий разделение технологического процесса на ряд последовательных операций, проводимых на различном оборудовании, сказывается на качестве конечного продукта. В связи с этим переход к комплексным видам обработки в едином технолопсюском процессе яюшстся естественным развитием вакуумного оборудования для квантовой электроники. На рис. 3.1.8 показан вешний вид двух- лучевой ионной установки, применяемой Лдя этих целей. Возможность молчали в камере источников ионов различного типа расширяет область применения установки, делает ее пригодной для проведения различных процессов юш изделий квантовой электроники твердотельного и полулроводникового направлений.
На рис. 3.1.9 показан внешний вид более совершенной, чем прсдыдугцая, установки этого типа. В отличив от предыдущей она оснащена тремя ионными источниками "Ради- Г :1 Рве. 3.1.8. ййюпл)пвюмюююаэа Леухлуююю устлвеаха юю веююй ебрэбатав Обе установки ионного травления и напыления являются многофункциональными и могут быль использованы в следуюших целях: для ионной обработки поверхностей полупроводниковых или диэлектрических элементов, например, вытравливания мезаполо око вых структур иикекционных полупроводниковых лазеров высотой 2 - 5 мкм, формирования полостей и канавок в хрупких материалах (ннобат лития, танталат лития, кварц) на глубину 1 - 3 мкм (при этом в едином вакуумном цикле может быль проведена как ионная, так и ионно-химическая обработка поверхности); 262 Глава 3.1. ВАКУУМНОЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ОБОРУДОВАНИЕ Рас.
3.13К Устаюеяа дза ебребетав взывай исламия лучани для напыления мепсглов, диэлектриков и элементарных полупроводников (кремний, германий) нейтрализованным ионным пучком с предварительной ионной очисткой подложек перед осаждением пленки. Тахим образом, например, возможно напыление двухслойных мсталаичесхих пленок с про смтляющими покрыпими для формирования барьера Шозтки фотодиодов, проведение ионной обработки горцев активных ю(ементов твердотельных лазеров с последующим нанесением на них просвепвпоших диэлектрических поВ связи со спецификой конструкций приборов квантовой электроники необходимо герметично соедиюпь различные по природе материалы: снталл - металл, ниобзх лития- кварц, юпомонттриевый гранат - металл и т.д.
Широкое внедрение в производство изделий квантовой электроники диффузионной сварки в вакууме позволяет успешно решать эти задачи. Для сборки акусто оптического модулятора системы управления лучом твердотельного лазера используется установка для диффузионной сварки с предварительным напылением (рис. 3.1.10). Цель операции- соединить механически прочно детали из ниобата лития и кварца. Держатель образцов такой машины вюпочает в себя вакуумный манипулятор и вакуумный пресс, а вся вакуумная часп и испарительная система выполнены на базе установки УРМЗ.279.011.
Особенностью производства приборов квантовой электроники полупроводникового нютравления является большое число операций, заимствованных из микроэлехтроники. Технология производства полулроводнюсовых лазеров включает следующие основные операции: входной контроль поступающих в производство материалов; механическую обработку, в том числе ориентированную резку слитка на Рее. 3.1.10. Уегиюеае даа ввффузаеевев евавая с е1иаеаватйзъаезм визьсюавеи пластины; шлифование и полирование пластин; химическую обработку пластин, в том числе перед операциями эпнтаксиального роста; собственно выращимиие гетерострухзуры полупроводникового лазера; фотолитографию; нанесение коишктов; разделение пластин на элементы; нанесение оптических покрытий на торцы резонаторной сиотемы; гермеппюцпо; измерение параметров и маркировку; сборку приборов и блока питания; испыташш.
В связи с использованием арсенида галлия в качестве основного материала активного элемента полупроводникового лазера бюю созвано специальное оборудование, которое позволяет вести обработку этого материала. Сложность работы с арсенидом галлия состоит в том, что давления насьпценных паров мышьяка и галлия отличаются в миллион раз. В связи с этим поддержание или сохранение заданной стехиометрии в процессе обработки станоюпся одной из важнейших особенностей работы с арсенидом шллия.
Выращивание монохристаллов арсенида галлия проводиюя при давлении аргона 109 Па на ростовых установках "Скиф". Для формирования р-л-перехода используютчя метод жндкофезной зпитаксии, МОС- гцлрилная технолопш (осаидение металлоршнических соединений методами пюофазной эпитаксии) и молекулярно-лучевая элитаясия. Жидко фазная эпитаксия предстаюшег собой частный случай кристаллизации из раствора. Этот метод используется в производстве полупроводниковых лазеров длл нарашшиння на подложке из арсеннда гагспш эпитаксиальных пленок полупроводниковых структур штерслазеров.
Наибольшее распространение получили несгационарные методы кристаллизации. При этом температуру раствора определенной концентрации и подложки снижают на некоторое оворудовпнив длд производствА издвдий квпнтовой злвктроники 263 Рве. 3.1.12. Усззвееве дзя ееажшввя язпюа слеллеГО стйзвемездачееглпФ состава июеввме всвареввеи Рве. 3.1.11. Устевееяа вае плвяефезееп еаетзазв "Савва-2" контролируемое значение с заданной скоростью, что вызывает переохлвждение раствора и, как следствие, - рост на подюхке тонкой пленки компоненты раствора.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
