半导体湿法腐蚀中溶液的红外热像分布及变化特性

提出了半导体湿法腐蚀中溶液热分布及其变化特性的红外热像分析方法.该方法的实质是湿法腐蚀中伴随着热量的生成与腐蚀液的热对流,利用红外热像分布图可以有效地显示该特征.实验结果表明:在半导体腐蚀过程中,化学热以半导体材料为中心,向四周梯度状对流;向上的热对流速率明显大于水平的热对流速率;红外热像仪可以实时纪录热对流过程,并获得任意时刻、任意小区域的热对流情况,使得对湿法腐蚀过程中热对流特性的分析和理解更加直观.该方法的引入对半导体腐蚀过程中温度精确控制、腐蚀性能提高有重要的价值.     

半导体腐蚀进程中表面液层热对流信息的红外表征

研究了半导体腐蚀过程中液层的红外热像分布特性。经处理分析,实现了对任意时刻表面液层的热对流信息的红外表征。半导体腐蚀过程中产生的化学反应会有热量的释放或吸收,这会引起液层之间能量的交换,从而导致腐蚀液温度的变化。利用红外热像仪可以实时监测这一特性,也可为深入分析、表征液层热对流奠定基础。实验结果表明,越靠近半导体材料与腐蚀液接触面的位置,液层的温度变化越显著,且以半导体材料为中心,由内而外呈梯度状降低,水平液层间的热对流速率明显大于竖直液层间的速率;提取的红外热像截面图可以清楚地表征水平液层及竖直液层的温度变化特性。该方法对分析任意时刻液层的热对流信息具有重要的价值。     

湿法腐蚀的红外热像对比研究

提出了一种研究半导体湿法腐蚀进程的红外热像法。将半导体基片浸泡于化学试剂中，利用红外热像仪探测红外腐蚀信号，并由计算机进行处理，得到热像图。对GaAs在不同配比溶剂中的腐蚀进程进行了红外热像的对比研究，结果表明：红外热像法可以观测到对比实验的显著差异，并直观地表征了基片、腐蚀剂以及腐蚀时间的相互关系。     

TVS-2000红外热像仪图像信息的快速处理研究

针对ＴＶＳ－２０００红外热像仪原机配置的信息处理软件不能实现实时采集、显示、处理等缺陷，研究开发了热图像数据的快速采集、存储及处理软件技术。通过ＧＰＩＢ接口在ＰＣ机与红外热像仪之间进行通信，实现了温度数据的快速连续采集；将采集存储的温度数据在计算机屏幕上显示出来，并对其进行多种处理，以利于用户获取最关心的信息。这些分析包括静态分析和动态分析。其中静态分析可以得到热图像上任意点的温度值，任意区域内的温度分布直方图，任意水平、垂直线上的温度分布剖面及其最高、最低、平均温度值；动态分析可得到任意点在给定时间段内的温度变化走势。文中介绍的新配置系统及实现的功能和软件设计方法，对于配有ＧＰＩＢ接口的智能仪器具有普遍应用价值     

干法腐蚀中的损伤效应

由定向干法腐蚀产生的半导体和绝缘体的损伤类型有内部的键损伤、杂质和腐蚀离子渗透!以及残渣涂层或薄膜形成物。这种损伤表明可以改变结构特性,化学特性和电特性。至今,克服这一问题的成功方法都集中在以液体为主的清洗步骤、湿法化学或炉子退火等方面。很显然,高温炉子退火和湿法清洗方法,在将来的器件制造过程中的应用将会更加困难。因此,人们正在把注意力转移到其它方法上。在这多方法之中有用来除去残渣、渗透层和键损伤层的各向同性(非定向的干法腐蚀和用来除去键损伤的快速热退火方法。     

利用线形液膜的红外热像测定GaAs的湿法化学腐蚀启动时长

提出了一种测定材料湿法刻蚀启动时长的红外热像新方法.该方法的实质是利用反应启动时必然有化学热吸收或释放,从而引起材料表面液层温度变化这一特点,通过红外热像实时监测系统,采集液层温度变化过程的红外热像,从而判断反应启动时长.理论分析和实验结果均表明,宽度为2 mm的呈直线形状的GaAs表面酸性液膜是较为理想的监测对象,因其同时具备温度变化信息和空间分布信息,可以将线形液膜中心作为理想的观测特征点;由滑动液滴形成残留线形液膜可以得到超浅液膜,降低膜厚影响,温度变化灵敏度高,GaAs竖直放置,可以表面避免液膜重力对启动时长的影响,并经反复实验,由线形液膜的横向剖面灰度变化得到在本实验条件下,GaAs材料与H2SO4∶H2O2∶H2O(5∶1∶50)腐蚀液的反应启动时长约为0.2 s.该方法的提出,对于化学反应时间控制、快速腐蚀技术以及化学吸附等性能研究均具有重要价值.     

利用线形液膜的红外热像测定GaAs的湿法化学腐蚀启动时长

提出了一种测定材料湿法刻蚀启动时长的红外热像新方法.该方法的实质是利用反应启动时必然有化学热吸收或释放,从而引起材料表面液层温度变化这一特点,通过红外热像实时监测系统,采集液层温度变化过程的红外热像,从而判断反应启动时长.理论分析和实验结果均表明,宽度为2 mm的呈直线形状的GaAs表面酸性液膜是较为理想的监测对象,因其同时具备温度变化信息和空间分布信息,可以将线形液膜中心作为理想的观测特征点;由滑动液滴形成残留线形液膜可以得到超浅液膜,降低膜厚影响,温度变化灵敏度高,GaAs竖直放置,可以表面避免液膜重力对启动时长的影响,并经反复实验,由线形液膜的横向剖面灰度变化得到在本实验条件下,GaAs材料与H2SO4∶H2O2∶H2O(5∶1∶50)腐蚀液的反应启动时长约为0.2 s.该方法的提出,对于化学反应时间控制、快速腐蚀技术以及化学吸附等性能研究均具有重要价值.     

红外热像的初始化诊断法

简述通常采用的热平衡后摄取红外热像进行故障诊断所带来的问题和针对该问题所作的试验，试验结果表明初始化诊断法可以有效地抑制通过热传导、热辐射、热对流方式对被测元器件相互间的影响，从而使诊断准确、迅速。     

PYREX玻璃湿法凹槽腐蚀研究

在玻璃上刻蚀凹槽作为腔体,是半导体制造工艺中一个新方法。本文讨论了玻璃湿法腐蚀的工艺方法,通过清洗、涂胶、光刻、腐蚀等工艺的反复实验,分析了涂胶厚度与甩胶速率的关系,腐蚀深度随腐蚀时间的变化情况,并总结出玻璃刻蚀过程中的重要参数和注意事项。     

基于激光热成像方法的奥氏体钢表面缺陷表征

有源热成像是当今广泛使用的无损检测方法,可利用材料热特性完成缺陷表征。本文使用激光作为热成像的激励源,使用激光局部加热试件,产生的球形热流允许以任意方向检测缺陷。在加热过程中,能量扩散完全覆盖缺陷区域,在散热过程中,缺陷的存在会使得激光器的热足迹呈现不对称性,红外热像仪实时监测表面温度场分布,实现表面缺陷的可视化检测。通过实验验证以及对实验结果的图像分析来完成缺陷表征,结果表明:在散热过程中,红外热像仪可实现对缺陷的可视化检测,通过图像锐化处理检测缺陷边界,得到缺陷的形状分布,完成缺陷的定位表征。     

Improved thermal characterization method of integrated microscale heat sinks

The thermal management of semiconductor devices is still a hot topic. Most designers, who are aware of the thermal aspects of IC design, know that new, cheaper and more efficient methods are required to keep the temperature of electronic systems low. Research by different teams regarding the cooling of stacked die structures is in progress.In this paper an improved thermal characterization method will be presented to determine the flow dependent partial thermal resistance of integrated microchannel based heat sinks. This reliable characterization method does not demand thermal isolation during the measurements, only constant environment conditions. The measurements are based on the industrial standard thermal transient testing method.On the other hand we present an approach to realize an integrated microfluidic channel based heat sink, which can be realized in the backside of the silicon chip itself. The approach is based on a cheap wet etching process instead of reactive ion etching or LIGA technologies, which enables batch processing.     

Semiconductor microlenses fabricated by one-step wet etching

We fabricated refractive semiconductor microlenses using a diffusion-limited chemical etching technique based an Br₂ solution. The simple one-step wet etching process produced high-quality microlenses of GaAs and InP, the two most popular compound semiconductor materials used in optoelectronics. A spherical GaAs microlens with a nominal lens diameter of 30 μm exhibited a radius of curvature and focal length of 91 and 36 μm, respectively. The surface roughness, examined by atomic force microscopy (AFM), was measured to be below ±10 Å. This microlens fabrication method should be readily applicable due to the simplicity in processing and the high-quality results     

半导体激光化学刻蚀溶液浓度的电流变化选择法

提出了一种激光诱导液相腐蚀新方法--利用腐蚀电流特性和腐蚀图像均匀度相结合的方法,选择出适合的腐蚀溶液.该方法可以提高激光液相腐蚀的性能,解决腐蚀溶液选择的诸多难题,在特殊结构光电器件和光电集成中具有很好的应用前景.     

风场下自然地表红外辐射统计特性

考虑风场存在时热对流的作用,并根据自然地表的热平衡方程分析了自然地表红外辐射的统计特性,分析中采用一级近似,结果表明,风场的存在将使地表温度的概率分布产生明显改变,峰值及平均温度趋近地表附近空气的稳定温度,并导致地表热辐射图像对比度的显著降低,文中还提出了热对流效应的饱和现象。     

高功率CO2激光器高反膜红外耦合窗热形变的半解析方法的研究

为了有效地解决高功率CO2 激光器高反膜红外耦合窗吸收谐振腔内激光能量产生热效应问题 ,通过对红外耦合窗镀膜参数和工作特性分析 ,建立了红外耦合窗热模型。基于热传导方程和边界条件 ,利用半解析热分析方法得出当CO2 激光器具有理想的TEMoo模式输出时红外耦合窗的温度场和热形变的计算表达式 ,同时对影响红外耦合窗温度场分布的各种因素进行了讨论。研究结果与以往将谐振腔内振荡激光做均匀光强处理作了对比 ,不仅热模型更符合激光器系统 ,而且计算出温度场分布也更加准确。研究方法和结论还可以应用到其它具有轴对称性激光束模式产生的温度场、热形变分析工作中     

非均匀温度场下红外热成像仪温控系统设计

为降低外界环境温度和内部发热元件形成的非均匀温度场对红外热成像仪的成像性能影响。通过Proe和Ansys ICEPARK建立红外热成像仪的有限元模型,在红外镜头表面进行黑色阳极氧化、喷砂处理增强辐射换热,以及安装风扇增强对流换热保证高温环境时的散热,低温环境时采用热电阻进行温升设计,并仿真分析红外热成像仪在不同温度环境下整机内部温度分布和红外镜头温度分布情况,并利用在高低温箱的红外热成像仪来观察平行光管中的靶标图的成像质量,验证温控设计的高效性。结果表明:所采用温度控制电路板对风扇与热电阻能进行温度控制,当环境温度下降至0℃和升高至30℃时,启动温控系统使红外热成像仪光学系统温度正常,保证红外热成像仪的成像质量。     

中红外半导体激光器GaSb基材料的刻蚀研究

锑化物半导体激光器在中红外波段具有广泛的应用前景。针对目前GaSb基材料的刻蚀工艺存在的问题,对现有的GaSb基材料的湿法刻蚀工艺进行了改进,实验分别用氢氟酸系和磷酸系对GaSb材料进行湿法刻蚀,并在两种酸系溶液中分别加入酒石酸进行对比试验。实验分析表明,这两种腐蚀液对GaSb材料都有较好的刻蚀效果,腐蚀速率稳定,适当调整腐蚀液组分可以调控腐蚀速率,刻蚀后形貌良好,材料表面平整光滑。其中氢氟酸系加入酒石酸后随着溶液稀释比的增加,刻蚀速率下降先快后慢,最后几乎不变化;磷酸系加入酒石酸后通过调整体系组分可以减轻湿法刻蚀工艺中广泛存在的下切效应以及钻蚀现象。