Устройство для изготовления полупроводниковых приборов Советский патент 1981 года по МПК H01L31/18 

Изобретение относится к электрон ной технике, в частности к устрой ствам для изготовления полупроводниковых приборов, чувствительных к инфракрасному излучению, преимущественно иммерсионных болометров. Известно устройство для изготовле ния полупроводниковых приборов, содержащее станину, нагреватель линзы и нагреватель активного элемента, в котором активный элемент крепится к линзе с помощью легкоплавной фазы 1. Недостаток данного устройства отсутствие контроля толщины иммерсионного слоя между линзой и чувствительным элементом. Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является уст ройство для изготовления полупроводниковых приборов, содержащее станину с закрепленными на ней предметным столом, соединенным с механизмом перемещения, нагревателем линзы, нагревателем активного элемента, манипулятор, микроскоп и приборы контроля и поддержания температуры Г23 . Однако данное устройство не обеспечивает контроль толщины промежуточ ного иммерсионного слоя между активным элементом и линзой, требуемой равномерности иммерсионного сэтоя и имеет низкую производительность изза необходимости охлаждения печи после каждого цикла для последующей ориентации активного элемента относительно оптической оси линзы, которую можно обеспечить только на холодной линзе,и,кроме того,отсутствует возможность управления толщиной указанного слоя. Цель изобретения - повышение выхода годных приборов путем получения заданной равномерной толщины иммерсионного слоя. Цель достигается тем, что устройство для изготовления полупроводниковых приборов, содержащее станину с закрепленными на ней предметным столом, соединенным с механизмом перемещения, нагревателем линзы, нагревателем активного элемента, манипулятор, микроскоп и приборы контроля и поддержания температуры, снабжено блоком контроля иммерсионного слоя в процессе спекания, соединенным с линзой и нагревателем активного элемента, выполненным в виде стержня, контактная поверхность которого параллельна фокусной плоское-

ти линзы, а нагреватель линзы расположен коаксиально нагревателю активного элемента и теплоизолирован от него, при этом питание нагревателей выполнено независимым.

Кроме того, устройство снабжено кольцевой замкнутой трубкой с отверстиями для подачи охлаждающего воздуха, расположенной соосно нагревателям, I

На фиг. 1 представлено устройство

общий вид на фиг. 2 - фрагмент болометра с активным элементом до спекания; на фиг. 3 - то же, в процессе спекания.

Устройство смонтировано на кронштейне 1 и содержит манипулятор 2, микроскоп 3 и нагревательную головку 4, Манипулятор 2 состоит из двух взаимно перпендикулярных кареток 5 и 6, перемещаемых с помощью винтов 7. На верхней каретке 6 установлен поворотный диск 8, в центральное отверстие которого запрессована втулка 9 из теплостойкого изоляционного материала (например, фторопласта). Расточка втулки 9 служит для центрирования линзы 10 болометра. Нагревательная головка 4 содержит нагреватель лин,зы, выполненный в виде спирали 11, намотанной через слюдяную прокладку 12 на медный корпус 13. Температура нижней части корпуса 13 измеряется термопарой 14. Нагреватель чувствительного элемента состоит из спирали 15, внутри которой с небольшим зазором размещается полый стержень 16. Температура донышка стержня измеряется термопарой 17. Стержень 16 центрируется двумя втулками 18, вставленньпии в центральные отверстия двух теплостойких шайб 19, изготовленных из кварцевого стекла, и может перемещаться в вертикальном направлении. Корпус 13 и стержень 16 теплоизолированы друг от друга и от несущего их кронштейна 20 с помощью теплоизоляционных колец 21 и прокладок 22. Кронштейн 20 оканчивается шаровьм хвостовиком, шарнирно закрепленными на вертикальной поворотной оси 23, что позволяет выставить доньяико полого стержня 16 параллельно плоскости линзы 10. Нижняя плоскость донышка отполирована до высокой чистоты и служит нагревателем чувствительного элемента 24 и контактом при измерении ТОЛ1ЦИНЫ иммерсионного слоя между чувствительным элементом 24 и линзой 10. Величина вертикального давления стержня 16 на чувствительный элемент 24 при спекании его с линзой регулируется грузом 25, который можно передвигать вдоль рычага 26, один конец которого может поворачиваться на оси 27, а другой - опирается на верхнюю плоскость стержня 16. Нагревательная головка 4 установлена соосно с оптической осью микроскопа 3

и может перемещаться в вертикальном и горизонтальном направлениях. С этой целью поворотная ось 23 закреплена в подшипниках на вертикальной каретке 28, а сидящая на нижнем конце оси 23 вилка 29 охватывает рычаг 30 и опирается на регулировочный ,винт 31 на конце рычага 30. Рычаг 30 закреплен в шаровой опоре 32 и при его повороте в вертикальной плоскости нагревательная головка 4 поднимается или опускается, а при повороте рычага 30 в горизонтальном направлении вилка 29 отводит нагревателную головку 4 в сторону. Иммерсионна линза 10 опирается на контактный стержень, который соединен проводом с прибором 33, контролирующим толщину слоя легкоплавкого стекла между активным элементом и линзой при спекании. Второй конец прибора подключе к стержню 16. Для охлаждения болометра после спекания предусмотрена кольцевая трубка 34 с отверстиями для подачи охлаждающего воздуха, расположеная соосно нагревательным спиралям 11 и 15.

Устройство работает следующим образом.

Нагревательную головку 4 отводят в сторону из поля зрения микроскопа 3. Линзу 10 с нанесенным на ее поверхность иммерсионным слоем из легкоплавкого стекла устанавливают в гнезде манипулятора 2 и перемещают в поле зрения микроскопа 3 до тех пор, пока реперные метки на плоскости линзы 10, определяющие ее оптическую ось, не совместят с перекрестьем экрана микроскопа 3. Активный элемент 24 помещают на плоскость линзы 10 и, двигая его с помощью специальной кисточки на плоскости линзы, также ориентируют по перекрестью экрана микроскопа 3, обеспечивая точное совмещение с оптической осью линзы. Включают электропитание нагревательной головки 4 и устанавливаю ее в рабочее положение с помощью рычага 30. При этом медный корпус 13 нагревательной головки 4 садится на металлический корпус линзы 10, а доньЕико стержня 16 опускается на чувствительный элемент 24 и прижимает его к плоскости линзы 10 с усилением, определяемым грузом 25. По истечении установленного времени, необходимого для разогрева линзы 10 и чувствительного элемента 24 до температуры несколько ниже температуры размягчения стекла, на нагреватель подают дополнительное напряжение. Стержень 16 разогревается до температуры на 10IS C Dbttue температуры размягчения стекла. Это тепло через активный элемент 24 передается на прилегающий к элементу слой стекла, которое размягчается и под действием груза 26 донышко стержня 16 вдавливает чувствительный элемент 24 в иммерсионный слой и осуществляется спекание. Толщина иммерсионного слоя стекла контролируется и регулируется с помо|щькз прибора 33 (например, .,терассметра) поскольку величина сопротивлени

элемента 24 при температуре спекани известна, прибор 33 с достаточной точностью позволяет контролировать сопротивление, а следовательно и тощину иммерсионного слоя стекла. По достижении заданной величины сопротивления, которое определяет толщину слоя, прибор 33 отключает спирали 11 и 15 и включает подачу холодного воздуха в кольцевую трубку 34. для ограничения инерционного нагревания. Когда температура чувствительного элемента 24 станет на 1015 С ниже температуры плавления легкоплавкого стекла, подачу воздуха выключают, а нагревательную головку 4 поднимают и отводят в сторону. Далее цикл повторяется.

Формула изобретения

1. Устройство для изготовления полупроводниковых приборов, преиму. щественно приемников излучения, содержащее станину с закрепленными на ней предметным столом, соединенным с механизмом перемещения, нагревателем линзы, нагревателем активного элемента, манипулятор, микроскоп и приборы контроля и поддержания температуры, отличающее с. я . тем, что, с целью.повышения выхода годных приборов путем получения заданной равномерной толщины иммерсионного слоя, оно снабжено блоком контроля иммерсионного слоя в процессе спекания, соединенным с линзой и чагрева телем активного элемента, выполненным в виде стержня, контактная поверхность которого параллельно фокусной, плоскости линзц, а нагреватель линзы расположен коаксиально нагревателю

5 активного элемента и теплоизолирован от него, при этом питание нагревателей выполнено независимым.

2. Устройство по П.1, отличающееся тем, что оно снабжено

0 кольцевой замкнутой трубкой с отверстиями для подачи охлаждающего воздуха, расположенной соосно нагревателям.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент Франции 2296941,

кл. Н 01 L 35/34, 1978.

2. ТУ-Я2М2.335.020. Устройство для присоединения кристаллов с шариковыми выводами к подложкам микросхем модель ЭМ-431 (прототип).