Электронной микроскопии

Другой метод легирования кремниевой подложки без высокотемпературного нагрева — локальный нагрев электронной бомбардировкой. На поверхность подложки наносится мелкодисперсный порошок соединения диф-фузанта и в нужных участках подложка подвергается нагреву сфокусированным электронным пучком. В нагретом участке соединение диффузанта (например, борный ангидрид В2О3) разлагается и атомы бора проникают в глубь нагретого кремния.

Аксиальная пушка образует сильно сфокусированный электронный луч. Она имеет два катода. Основной катод /С представляет собой массивную вогнутую снизу вольфрамовую пластину диаметром 2,5—4,0 см, разогреваемую до 2300—2500 К электронной бомбардировкой от вспомогательного катода К\, выполненного в виде нагреваемой током проволочной вольфрамовой спирали. Между обоими катодами приложено напряжение 3,5—5,0 кВ; вспомогательный катод относительно основного имеет отрицательный потенциал, так что основной катод является анодом для вспомогательного. Анод А имеет специальную форму с тем, чтобы создать в пространстве меж* ду ним и катодом такое электрическое поле, которое сфокусировало бы электронный пучок так, чтобы он практически весь проходил через отверстие анода. Выйдя из анода, электронный пучок попадает в лучепровод Л,

Электронно-лучевые испарители осуществляют нагрев испаряемого вещества электронной бомбардировкой. Этот способ весьма эффективен при условии попадания электронов непосредственно на вещество, подлежащее испарению. Наиболее высокая температура создается в ближайших к поверхности слоях испаряемого материала.

При термическом вакуумном напылении испаряемые материалы нагревают прямым или косвенным путем: при прямом нагреве — непосредственно пропускаемым по нему током (резистивный нагрев), индукционным способом или электронной бомбардировкой; при косвенном нагреве — теплопередачей от испарителя, причем нагрев испарителя может быть так же резистивным, индукционным или электронной бомбардировкой.

Метод прямого нагрева испаряемого материала электронной бомбардировкой позволяет получить поток энергии с большой концентрацией мощности (до 5-Ю8 Вт/см2). На 2.5 изображены схемы электронно-лучевых испарителей (ЭЛИ).

Тигельные испарители с косвенным индукционным нагревом ( 2.8, а) и нагревом электронной бомбардировкой ( 2.8, б) применяют для испарения металлов и диэлектриков.

Автотигельные и бестигельные испарители. Для тугоплавких материалов—вольфрама, молибдена, тантала, ниобия, циркония, бора, алюминия и титана — трудно подобрать материал тигля, который не реагировал бы с их расплавами. Для них разработаны автотигельные испарители, в которых расплав соприкасается только со своей твердой фазой. Нагревание производится электронной бомбардировкой, высокочастотной индукцией или дуговым разрядом. В первом случае на конец вертикально закрепленного стержня из испаряемого материала направляется электронный луч. При диаметре стержня от 2 до 10 мм нагревается нижний конец, при больших — верхний. Образующаяся капля расплава удерживается силами поверхностного натяжения. Во избежание отрыва или растекания расплава необходима точная регулировка подводимой мощности. Этот способ приемлем, если упругость паров высока при температуре плавления. При охлаждении стержня можно за счет перегрева капли значительно увеличить скорость испарения (до 100—200 мг/мин). Испаритель с дуговым нагревом показан на 15. Электроды / и 3 изготовлены из испаряемого металла, а электрод 2 — из вольфрама, который служит для зажигания дуги. При замкнутом ключе /С электрод 2 нагревается до температуры, при которой возникает интенсивная эмиссия электронов, ускоряемых высоким напряжением, приложенным к дуговым электродам. Последние разогреваются, и между ними происходит разряд, переходящий в дуговой. На конце подвижного электрода образуется капля расплава, с которой и происходит испарение. Для стабилизации испарения достатонно роддержи-вать постоянным ток дуги,

Медь. Атомный вес 63,54; плотность g = 9,103 кг/м3, tnn = = 1083 °С; при 20°СЖР = 16,4-10"", "С1. Вследствие большой электропроводимости медные пленки применяют для коммутационных дорожек, контактных площадок и индуктивностей. На воздухе медь постепенно покрывается плотной зеленовато-серой пленкой основных углекислых солей; при повышенных температурах соединяется непосредственно с кислородом воздуха, что ухудшает адгезию и способность к пайке. Нагрев пленки в защитной среде из инертных газов не ухудшает ее свойства. Для лучшей адгезии медь наносят на подслой хрома или нихрома. Пленки покрывают золотом или никелем для предохранения от химической реакции, медь наносится методом испарения электронной бомбардировкой или с помощью проволочных испарителей, изготовленных из молибдена, тантала, вольфрама.

При термическом вакуумном напылении испаряемые материалы нагревают прямым или косвенным путем: при прямом нагреве — непосредственно пропускаемым по нему током (резистивный нагрев), индукционным способом или электронной бомбардировкой; при косвенном нагреве — теплопередачей от испарителя, причем нагрев испарителя может быть так же резистивным, индукционным или электронной бомбардировкой.

Метод прямого нагрева испаряемого материала электронной бомбардировкой позволяет получить поток энергии с большой концентрацией мощности (до 5-Ю8 Вт/см2). На 2.5 изображены схемы электронно-лучевых испарителей (ЭЛИ).

Тигельные испарители с косвенным индукционным нагревом ( 2.8, а) и нагревом электронной бомбардировкой ( 2.8, б) применяют для испарения металлов и диэлектриков.

В зависимости от физических явлений, положенных в основу неразрушающих методов контроля МЭ и ИМ, их можно классифицировать на оптические, электрические, радиационные, растровой электронной микроскопии, тепловые и электрофизические. Каждый метод в зависимости от способов получения, преобразования и регистрации информации включает множество разновидностей.

3.5. МЕТОДЫ РАСТРОВОЙ ЭЛЕКТРОННОЙ МИКРОСКОПИИ

Меюды растровой электронной микроскопии

Классификация методов растровой электронной микроскопии по способу получения информации представлена на 3.11.

3.5. Методы растровой электронной микроскопии . . . 114

Оптический и УФ-микроскопии . . . Электронной микроскопии .....

Электронные пушки сравнительно давно применяются в радиоэлектронике и электронной микроскопии. Применение их для целей плавки началось только в последние годы, и естественно, что основные идеи и конструкции плавильных электронных пушек взяты из опыта. Однако следует подчеркнуть, что простое перенесение этого опыта на пушки плавильных и других технологических установок невозможно вследствие коренных отличий в режиме их работы.

'В настоящее -Время для оценки качества и надежности микросхем и их компонентов наиболее приемлемы следующие физико-технические методы НРК: рентгено-телевмзионный, метод рентгеновской дифракционной топографии, метод сканирующей электронной микроскопии, тепловые методы, методы измерения шумовых характеристик и нелинейностей, голография, метод микро-• токов.

Метод сканирующей электронной микроскопии может успешно .применяться для оперативного изучения поверхностных дефектов микросхемы после наиболее ответственных (с точки зрения надежности) операций как при групповой, так и индивидуальной техно-.логии микросхем. При этом контроль может быть 'сплошным или выборочным. Наиболее целесообразно использовать данный метод .для качественного и количественного 'исследования поверхностных

Для изучения зарождения и развития процессов разрушения применяются различные методы исследований: ультразвуковой метод, метод акустической эмиссии, метод малоуглового рассеяния рентгеновских лучей. Широкое распространение получили структурные методы исследования с помощью оптической и электронной микроскопии, а также метод определения плотности материала. Подробное описание методов исследования процессов разрушения приведено в [6,7,8].

Микроморфология разрушения в зоне магистральной трещины носит двойственный характер. В основном разрушение идет по границам зерен за счет образования клиновидных трещин. С другой стороны, в зоне клиновидных трещин впереди фронта магистральной трещины и рядом с ней имеется значительное количество пор ползучести. В металле диска далее по периметру вне зоны видимой трещины и микротрещин имеются зародыши пор, выявляемые методами оптической и электронной микроскопии. Следовательно, в зоне концентрации напряжений идет процесс порообразования. При периодических перегрузках, которые могут иметь место в пусковой период работы ротора, в металле, пораженном порами, происходит образование клиновидных межзеренных трещин в пределах зерна. В устье трещины за счет ускорения процессов диффузий в поле повышенных напряжений и межзеренного проскальзывания происходит образование крупных карбидов и снижается трещиностойкость стали. В дальнейшем процесс разрушения идет с ускорением и завершается смешанным разрушением.