Теоретическая часть.

Термоотжиг лежит в основе физико-химических процессов технологии микроэлектроники.

Термический отжиг после ионного легирования решает две задачи:

1. Восстанавливает монокристаллическую структуру после бомбардировки поверхности ионами.

2. Обеспечивает электрическую активацию ионов внедренных примесей, поскольку они останавливаются в том месте, где кончается их энергия, а после термического отжига приобретают энергию, достаточную для занятия места в узлах кристаллической решетки.

В данной работе рассматривается ИК-термический отжиг структуры арсенида галлия. Это связано с тем, что ИК–нагрев имеет определенные преимущества, о которых будет сказано ниже.

Особенности ИК–нагрева

Под инфракрасным нагревом обычно понимается нагрев излучением с определенным технологически обоснованным спектром, соответствующим оптическим характеристикам нагреваемого объекта.

Установки с ИК-нагревом обычно представляют собой отражательные печи с высокотемпературными (цветовая температура 2600 – 2800 К) ИК-излучателями – кварцевыми галогенными лампами накаливания.

Основными особенностями таких установок являются:

• Очень малая тепловая инерционность как следствие сочетания нагретых ламп малой массы с хорошо охлаждаемыми массивными металлическими отражателями.

• Возможность достижения высоких температур при применении ламп большой мощности.

• Избирательное поглощение излучения различными материалами.

При применении ИК–нагрева отпадает необходимость в постоянном питании установки, ее можно включать только на время процесса, что позволяет экономить электроэнергию и упрощает обслуживание установки.

Источники излучения

Галогенные лампы накаливания в последнее время являются наиболее распространенными источниками лучистой энергии. Это объясняется тем, что они имеют малые габариты и вес, невысокую стоимость, возможность питания непосредственно от сети без использования дополнительных понижающих трансформаторов или иных источников питания.

Конструктивно ГЛН представляет собой моноспиральное рабочее тело из вольфрама, помещенное в цилиндрический кварцевый корпус. Для предотвращения нарушения галогенного цикла и предотвращения сползания витков спирали желательна работа ГЛН только в горизонтальном положении. ГЛН долговечны: даже при отсутствии принудительного охлаждения срок службы составляет 2000–10000 часов.

В данной работе применены лампы типа КГ–220–1000. Их выбор можно объяснить тем, что только они имеют большую длину рабочей части. Большая длина Р.Ч. позволяет устранить “завалы” температуры по краям зоны нагрева, размер которой в нашем случае 400×310 мм. Применение же ламп КГ–220–2000 не имеет смысла (хотя у них больше длина Р.Ч.), потому что для достижения заданной температуры 80°С необходима эксплуатация ламп при напряжениях, значительно меньше номинальных.

Обычно в системах ИК–нагрева применяют отражатели с целью повышения равномерности нагрева и направления большей части измеряемой мощности на объект нагрева. В данной работе отражатели не применяются, так как сильно усложняются расчеты температурного поля.

Параметры лампы КГ–220–1000

L_л=375 мм Т_ц=2475 К

L=305 мм λ_max=1,12 мкм

d₀=10,75 мм I_λmax=52,0 Вт/ср мкм

R_TH=85 Вт/см²

Тип цоколя – Р Срок службы – 10000 час.

2