4.8. Электронный отжиг кремниевых пластин

4.8. Электронный отжиг кремниевых пластин

Тем временем для установки электронного отжига было, наконец, выделено оборудование и соответствующее помещение. Приходилось сомневаться в успехе: до планового срока окончания работы оставалось чуть больше трех месяцев (из отпущенных полутора лет). Отжиг кремниевых пластин — одна из технологических операций при производстве сверхбольших интегральных схем (СБИС). Существовавшая технология предусматривала отжиг лучом электроном, сканировавшим пластину — как луч развертки па телевизионном экране. Такой способ требовал управления лучом, да и равномерность не была идеальной (проявлялись «дорожки» отжига). Идея Тугого содержала рациональное зерно: отжигать пластину не лучом, а объемным зарядом электронов, заряд же этот — получать от хорошо знакомых искровых источников для нейтронных трубок. Понимаю, что здесь следовало бы привести схему установки, но читателю стоит только открыть главу 2 и найти там рисунок 2.7, чтобы увидеть ее. Отличие состояло лишь в полярности ускоряющего напряжения, да в том, что в установке отжига использовался не один источник, а пакет из нескольких десятков. Но времени практически не оставалось, а неудача следовала за неудачей: как только пакетом искровых источников формировалась плазма, следовал пробой на анод с кремниевой пластиной, которая от мощного стримера тока иногда даже раскалывалась. Ни о какой равномерности отжига и речи быть не могло. Тугой добился в министерстве решения об изъятии этой работы из перечня важнейших. Правда, не очень красиво выглядело, что «начальник отдела, начальник лаборатории и научный руководитель работы» за пару недель до ее предъявления, сославшись на личные обстоятельства, убыл на малую родину, под Свердловск. Перед отлетом он сказал: «Сделайте хоть что-нибудь, закройте работу, и я гарантирую, что не позднее осени вы будете начальником лаборатории!».

…Из раза в раз «отжиг» заканчивался вспышкой небольшой «молнии», изогнутый канал которой было видно в иллюминатор и которая била в одну точку пластины. Никаких задумок не было, просто пробовались самые различные варианты: приблизить источник и пластину; удалить источник от пластины; создать проводящий экран вокруг катода, чтобы выход электронов в ускоряющий промежуток происходил после того, как угаснет искровой разряд; включить в цепь анода насыщающийся дроссель в надежде задержать развитие разряда… Несколько десятков «загубленных» пластин уже валялись к коробке, когда пришло в голову изолировать анод и поверх укрепить пластину… На этот раз в иллюминаторе сверкнула не «молния», а «зарево». Режим явно изменился, установку разгерметизировали, подставили извлеченную пластину под струю холодного азота, выходившую из сосуда Дьюара а потом «дыхнули» на нее: конденсация влаги показала, что пластина отожжена, причем весьма равномерно! Конечно же, это был только предварительный «анализ», нужен был снимок структуры, полученный на электронном микроскопе, по такой вариант стоил обдумывания! Пластина и изолированный от нее металлический анод представляли плоский конденсатор, поэтому-то и не образовывался канал «молнии»: заряд просто растекался но пластине-обкладке и ток уменьшался по мере приобретения сю отрицательного потенциала. Для достаточно глубокого отжига энергии немного не хватало, что подтвердили и снимки структуры, но было несколько очевидных решений: уменьшить толщину изоляции, увеличив тем самым емкость, отжигать пластину несколькими быстро следующими импульсами. Удовлетворительные снимки были получены за три дня до 28 июня — даты заседания комиссии по приемке работы.

Все результаты были продемонстрированы главному инженеру. Видимо, получив по телефону сообщение о том, что в работе наметился успех, ранее, чем предполагалось, в НИИВТ объявился «начальник и руководитель всего», в лютой кручине, что работа была ранее им же исключена из перечня важнейших. Участия в заседаниях комиссии он избегал.

Комиссия в основном состояла из специалистов НИИВТ, но председателем ее был начальник отдела из НИИ «Полюс». Увидев устройство для отжига, которое выглядело ничтожным на фоне вакуумной установки, он удивленно спросил: «И это — все?». Сюрпризом для него была и предельно простая схема питания источников. Вполне естественным выглядело недоверие к снимкам отожженных структур, но предусмотрительно были запасены кремниевые пластины и председатель принял личное участие в процедуре их отжига, а потом — придирчиво рассматривал, дул на охлажденные под струей азота образцы. Далее он изучил отчет, который, надо признаться, в спешке был оформлен небрежно. К исходу третьего дня работы комиссии, се председатель подчеркнул несколько абзацев отчета, которые следовало переписать, сделал несколько исправлений в проекте протокола и отбыл в свой институт. Стало ясно, что работу примут, но не очень уважаемое в интеллигентном обществе тщеславие подтолкнуло лично поехать с необходимыми документами в НИИ «Полюс» и убедить поставить в протоколе приемки работы отличную оценку. «Начальник отдела, лаборатории и научный руководитель» чувствовал неловкость только пару дней, а потом уверенно приступил к пропаганде своих достижений.

Одним из членов комиссии от НИИВТ был начальник лаборатории ионной имплантации В. Слепцов, мой ровесник. Он пришел поздравить, рассказал и о своей работе, упомянув, что одной из задач является контроль пакетов имплантируемых ионов (Слепцов полагал, что в источнике образуются ионы не одного, а нескольких сортов). Опьяненный успехом, я не удержался от хвастовства, сказав, что легко бы решил эту проблему. Слепцов подмигнул и засмеялся, хлопнув меня по плечу. Пришлось ехать в МВТУ и просить взаймы зарядочувствительный усилитель. Внутри одной из установок Слепцова была наскоро сооружена отвратительно выглядевшая петля, чуть большая по размерам, чем в установке для измерения дисперсности, действовавшей в МВТУ. Импульсы, зарегистрированные осциллографом, показали, что Слепцов не ошибался: в ионных пакетах присутствовали по крайней мере две составляющие (рис. 4.30). За Слепцовым теперь числился «должок».

Незаметно наступила осень, но никаких признаков того, чго мне вскоре предстоит стать начальником лаборатории, не улавливалось. Между тем, у Тугого разгорелся аппетит: он требовал предложений по нескольким новым работам, в том числе — опытно-конструкторской (сам «начальник и автор всего» затруднялся сформулировать, какие именно это должны были быть работы). Для этого просто не было условий и сил: мне подчинялись всего четыре человека. На мои возражения было заявлено: «Так набирайте людей в вашу лабораторию», и последовал мой ответ: «Не понимаю, какая из моих лабораторий имеется в виду». В конце концов, в речи снедаемого жаждой научных побед Тугого стали звучать угрожающие нотки: «Не знаю, стоит ли планировать дальнейшую работу с вами, если вы так относитесь к делу!». «А, действительно, стоит ли?» — задал и я вопрос сам себе.

^{Рис. 4.30. Осциллограмма сигнала, наводимого на кольце пролетающим сквозь него пакетом ионов в установке имплантации. Видно разделение пакета ионов на компоненты с различными скоростями}