1. Основнітерміни та означеня в технології електроніки. Технологічність виробів та

• Название: 1. Основнітерміни та означеня в технології електроніки. Технологічність виробів та
• Анкор: Kuzmichev.pdf
• Дата: 11.08.2018
• Размер: 2.01 Mb.
• Имя файла: Kuzmichev.pdf
• Тип: Документы; #22803
• страница: 8 из 9

Єдина система технологічної документації (ЄСТД) — комплекс міждержавних стандартів і рекомендацій, що встановлюють взаємопов'язані правила і положення щодо порядку розроблення, комплектації, оформлення та обігу технологічної документації, що застосовується при виготовленні та ремонті виробів (включаючи збір і здачу технологічних відходів)[1].
Комплекс документів ЄСТД призначений для: встановлення єдиних уніфікованих машинно-орієнтованих форм документів, що забезпечують сумісність інформації, незалежно від застосовуваних методів проектування документів (без чи із застосування засобів механізації та автоматизації); створення єдиної інформаційної бази для впровадження засобів механізації та автоматизації, що застосовуються при проектуванні технологічних документів (далі — документів) та вирішенні інженерно-технічних завдань; встановлення єдиних вимог і правил щодо оформлення документів на окремі, типові і групові технологічні процеси (операції), залежно від ступеня деталізації опису технологічних процесів;

забезпечення оптимальних умов при передачі технологічної документації на інші підприємства з мінімальним переоформленням; створення передумов щодо зниження трудомісткості інженерно-технічних робіт, що виконуються у сфері технологічної підготовки виробництва і в управлінні виробництвом; забезпечення взаємозв'язку з системами загальнотехнічних і організаційно-методичних стандартів.
Єди насисте матехнологі чноїпідгото вкивиробни цтва (ЄСТПВ) — система організації та управління технологічним підготовленням виробництва, що регламентована державними стандартами[1], що оформлені у вигляді комплексу міждержавних стандартів, використання яких забезпечує скорочення термінів підготовки виробництва продукції заданої якості, забезпечення високої гнучкості виробничої структури і значної економії трудових, матеріальних і фінансових ресурсів.
Основні поняття
Технологічне підготовлення виробництва (ТПВ) — сукупність заходів, що забезпечують технологічну готовність виробництва[1].
Під технологічною готовністю виробництва мається на увазі наявність на підприємстві повних комплектів конструкторської і технологічної документації та засобів технологічного оснащення, що необхідні для забезпечення заданого обсягу виробництва продукції із встановленими техніко-економічними показниками.
Структура ЄСТПВКомплекс державних стандартів ЄСТПВ поділяється з урахуванням складу основних функцій ТПВ на п'ять класифікаційних груп: група 0 — загальні положення; група 1 — правила організації та управління процесом ТПВ; група 2 — правила забезпечення технологічності конструкції виробу; група 3 — правила розробки і застосування технологічних процесів і засобів технологічного оснащення; група 4 — правила застосування технічних засобів механізації та автоматизації
інженерно-технічних робіт.
Основні функції[ред. • ред. код]
З точки зору ЄСТПВ технологічне підготовлення виробництва передбачає вирішення задач за напрямками: забезпечення технологічності конструкції виробу; проектування технологічних процесів; проектування і виготовлення технологічного оснащення; організація і управління процесом технологічної підготовки виробництва.
ЄСТПВ базується на принципах комплексної стандартизації, уніфікації і автоматизації виробництва. Впровадження системи забезпечує високий рівень технологічності виробів ще на стадії проектування, підвищення рівня механізації і автоматизації виробничих процесів, скорочує терміни підготовки виробництва нових виробів і обсяг розроблюваної технологічної документації.
Одним з найважливіших принципів, закладених в ЄСТПВ, є типізація технологічних процесів (типові технологічні процеси базуються на використанні стандартних заготовок і матеріалів, типових методів обробки деталей, стандартних засобів технологічного оснащення, подібних форм організації виробництва тощо) виготовлення уніфікованих об'єктів виробництва і засобів технологічного оснащення на основі їх класифікацій і групування за подібними конструктивно-технологічними ознаками. Міждержавні стандарти ЄСТПВ позначаються номером 14.

41. Місце та роль технології у створенні виробів електронної техніки. Технологія
як наука. Етапи розвитку технології.
Конструювання і виготовлення електронних приладів базуються на використанні поєднання всіляких властивостей матеріалів і физико-хімічних процесів. Тому необхідно глибоко розуміти використовувані процеси і їх вплив на властивості приладів, уміти точно управляти цими процесами. Виняткова важливість физико-хімічних досліджень і розробка наукових основ технології в електроніці обумовлені, по-перше, залежністю властивостей електронних приладів від наявності домішок в матеріалах і речовин, сорбованих на поверхнях робочих елементів приладів, а також від складу газу і міри розрядки середовища, що оточує ці елементи; по-друге, — залежністю надійності і довговічності електронних приладів від міри стабільності вживаних вихідних матеріалів і керованості технології.
Досягнення технології незрідка дають поштовх розвитку нових напрямів в Е. Загальні для всіх напрямів Е. особливості технології полягають у виключно високих (в порівнянні з
іншими галузями техніки) вимогах, що пред'являються в електронній промисловості до властивостей використовуваних вихідних матеріалів; міри захисту виробів від забруднення в процесі виробництва; геометричній точності виготовлення електронних приладів. З виконанням першого з цих вимог зв'язано створення багатьох матеріалів, що володіють надвисокою чистотою і досконалістю структури, із заздалегідь заданими физико-хімічними властивостями — спеціальних сплавів монокристалів, кераміки, стекол
і ін. Створення таких матеріалів і дослідження їх властивостей складають предмет спеціальної науково-технічної дисципліни — електронного матеріалознавства. Одній з найгостріших проблем технології, пов'язаних з виконанням другої вимоги, є боротьба за зменшення запиленої газового середовища, в якому проходят найважливіші технологічні процеси. У ряді випадків допустима запилена — не понад три порошинки розміром менше
1 мкм в 1 м-коду 3 . Про жорсткість вимог до геометричної точності виготовлення електронних приладів свідчать, наприклад, цифри: у ряді випадків відносна погрішність розмірів не повинна перевищувати 0,001%; абсолютна точність розмірів і взаємного розташування елементів інтегральних схем досягає сотих доль мкм. Це вимагає створення нових, досконаліших методів обробки матеріалів, нових засобів і методів контролю.
Характерним для технології в Е. є необхідність широкого використання новітніх методів і засобів: електроннопроменевої, ультразвукової і лазерної обробки і зварювання, фотолітографії, електронної і рентгенівської літографії, електроіскрової обробки, іонної
імплантації, плазмохімії, молекулярної епітаксиї, електронної мікроскопії, вакуумних установок, що забезпечують тиск залишкових газів до 10 — 13 мм рт. ст. Складність багатьох технологічних процесів вимагає виключення суб'єктивного впливу людини на процес, що обумовлює актуальність проблеми автоматизації виробництва електронних приладів із застосуванням ЕОМ (електронна обчислювальна машина) поряд із загальними завданнями підвищення продуктивності праці. Ці і інші специфічні особливості технології в Е. привели до необхідності створення нового напряму в машинобудуванні — електронного машинобудування.
Електроніку можна розділити на дві важливі пов'язані між собою області — розробку й вдосконалення елементної бази та конструювання електронних схем. Елементну базу електроніки складають електронні прилади із різноманітними характеристиками, які використовуються в електронних схемах для збору, обробки інформації та використання її для управління різноманітними процесами і відтворення її в зручному для споживача вигляді.
Життєвий цикл технології — це сукупність стадій від зародження технологічних нововведень до їх рутинізації.

Життєвий цикл технології складається з 5 етапів:
Новітня технологія — будь-яка нова технологія, яка має високий потенціал;
Передова технологія — технологія, яка зарекомендувала себе, але ще досить нова, має невелике поширення на ринку;
Сучасна технологія — визнана технологія, є стандартом, підвищується попит на цю технологію;
Не нова технологія — як і раніше корисна технологія, але вже існує більш нова технологія, тому попит починає падати;
Застаріла технологія — технологія застаріває і замінюється досконалішою, дуже малий попит, або повна відмова від цієї технології на користь нової.
К42. Класифікаціяфізико-хімічнихтехнологічнихпроцесів: нанесенняречовини на
підкладку, вилученняречовини та перерозподілміжзовнішнімсередовищем та
підкладкою., Базовімеханічні, хімічні та електрофізичніметодиобробки. Роль
електронно-іонної, плазмової та фотонноїобробки.
В основу класифікаціїтехнологічнихпроцесівпокладенірізні признаки, такі як: вид впливу на сировину і характер їїякіснихзмін, спосіборганізації, кратністьобробкисировини і т.ін.
По характеру якіснихзмінсировинитехнологічніпроцесипідрозділяються на фізичні, механічні, біологічні, хімічні, фізико-хімічні.
При фізичних і механічнихпроцесахпереробкисировинипроходятьзмінирозмірівформи та фізичнихвластивостейсировини. При цьомувнутрішнябудова і склад речовини не змінюється. Наприклад, виготовленняметалевих деталей методом обробкирізанням, подрібненням, приготуваннярозчинів і т.д. Хімічніпроцесихарактеризуютьсязміною не тількифізичнихвластивостей, але і агрегатного стану, хімічного складу і т.д.
Однакрозподілпроцесів на фізичні, механічні і хімічні є умовним, тому щоважко провести чітку межу між ними, оскільки, механічніпроцеси часто супроводжуютьсязміною і фізичних і хімічнихвластивостей. Хімічніпроцеси, як правило, супроводжуєтьсямеханічними на всіхвиробництвах.
По способу організаціїтехнологічніпроцесиподіляються на дискретні (переривистіабоперіодичні) і безперервні.
Дискретнийтехнологічнийпроцес характеризуєтьсячергуваннямробочих і допоміжнихходів з чіткимїхрозмежуванням за часом реалізаціїНаприклад, при металообробці проходить установка деталі в патрон станка (допоміжнийхід), підвідріжучогоінструменту (допоміжнийхід), обробка заготовки ріжучимінструментом
(робочийхід), контроль (допоміжнийхід), зняттядеталі з станка (допоміжнийхід), установка в патрон новоїдеталі і т.д.
Такітехнологічніпроцесичастішевсьогорозповсюджені в машинобудуванні, будівництві, видобувнихгалузяхпромисловості. Недолікомдискретнихтехнологічнихпроцесів є витратиробочого часу в процесівиконанняробочихходів.
Безперервніпроцеси відрізняютьсятим, що вони не маютьрізковираженогочергування (під час здійснення) робочого і допоміжнихходів. В них завждиможнавиділитигрупудопоміжнихходів, якіздійснюютьсяодночасно з робочими, і групудопоміжнихходів, якіперіодичноповторюються в часі, в залежностівідрезультатівробочого ходу. Такіпроцесихарактерні для хімічноїпромисловості.
По кратностіобробкисировинитехнологічніпроцесипідрозділяються на процеси з відкритою (розімкнутою) схемою і процеси з циркуляційною (замкнутою) схемою. В процесах з розімкнутою схемою сировина проходить однократнуобробку.
У процесахіз замкнутою схемою сировина не однократно повертається на початковустадіюпроцесу для повторноїобробки. Прикладом процесуможеслужитиконверторнийспосібвиплавкисталі. Процесиіз замкнутою є

більшдосконалими, більшекономічними і екологічночистими, хоча і відрізняютьсябільшоюскладністю. Ціпроцесинеобхідні при переводітехнології на безвідходну.
Механизм электронно-лучевого испарения: посредством нагрева нити накала которая служит катодом, происходит термоэмиссия электронов, причем нить накала располагается не на одной линии с подложкой, таким образом, устраняется появление в пленке примесей от материала катода.
Лучшие результаты при напылении получаются, если испаряемый материал разместить в небольшом углублении охлаждаемого водой медного нагревателя.
Электронный ток силой 100—500 мА эмитируется вольфрамовой нитью накала, находящейся вне поля прямого видения со стороны испаряемого вещества, и ускоряется высоким напряжением 3— 10 кВ. Электронный луч с помощью магнитного поля направляется намаленький участок испаряемого вещества, которое локально плавится
(рис). Некоторые соединения перед испарением подвергаются диссоциации и от испарителя в первую очередь отделяется компонент, который имеет более высокое давление пара. Для преодоления этого эффекта различные компоненты соединения испаряются из отдельных источников со скоростями, соответствующими молекулярному составу конденсата.
Електроерозійнаобробка заснована на вириваннічастокматеріалу з поверхніімпульсомелектричногорозряду. Якщо задана напруга (відстань) міжелектродами, зануреними в рідкийдіелектрик, то при їхзближенні (збільшеннінапруги) відбуваєтьсяпробійдіелектрика — виникаєелектричнийрозряд, в каналіякогоутворюється плазма з високою температурою.
Електромеханічнаобробка об'єднуєметоди, щопоєднуютьодночаснумеханічну і електричнудію на оброблюванийматеріал в зоніобробки. До них же відносятьметоди, засновані на використаннідеякихфізичнихявищ (наприклад, гідравлічний удар, ультразвук
і ін.).
Електрохімічніметодиобробки
Засновані на законах електрохімії
. По використовуваних принципах ціметодирозділяють на анодних і катодних (див.
Електроліз
), по технологічнихможливостях — на поверхневих
і розмірних.
43. Нанесення речовини підкладку методов випаровування у вакуумі з
резистивним нагрівом.
Нанесення тонких плівок у вакуумі полягає в створенні потоку частинок, який направлений у бік оброблюваної підкладинки, які конденсуються з утворенням тонкоплівкових шарів на підкладинці.
Процес нанесення тонких плівок у вакуумі складається з наступних основних операцій: установки і закріплення тих, що підлягають обробці підкладинок на утримувачі поддожек при піднятому ковпаку; герметизація робочої камери і відкачування її до необхідного вакууму; включення джерела, що створює атомарний (молекулярний) потік речовини, що облягає; нанесення (напилення) плівки певної товщини; виключення джерела потоку частинок, охолоджування підкладинок і напуску повітря в робочу камеру до атмосферного тиску; підйому ковпака і знімання оброблених підкладинок з подложкодер-жателя. В деяких випадках виконують додаткові операції
(наприклад, попередній нагрів підкладинок).
Метод термічного випаровування заснований на нагріві речовин в спеціальних випарниках до температури, при якій починається

помітний процес випаровування, і подальшої конденсації пари речовини у вигляді тонких плівок на оброблюваних поверхнях, розташованих на деякій відстані від випарника. Важливим чинником, що визначає експлуатаційні особливості і конструкцію установок термічного випаровування, є спосіб нагріву випаровуваних матеріалів: резистивний
(омічний) або електронно-променевий.
44. Методи і системи катодного розпилення для нанесення тонких плівок.
Катодное распыление является одним из наиболее известных способов нанесения покрытий. Еще в 1852 г. было установлено, что при прохождении электрического тока через разреженные газы происходит разрушение катода и на стенках камеры осаждается покрытие.
Схемы устройств для нанесения покрытий методом катодного распыления представлены на рисунке (ниже).
В наиболее простом варианте (рисунок 7.18, а) устройство состоит из распыляемого катода 5, на который подают потенциал от 1 до 10 кВ, и анода с расположенными на его поверхности изделиями 3. Между катодом и анодом размещают, как правило, заслонку.
На начальной стадии процесса производят откачку вакуумной камеры до максимально возможной степени разряжения (

10
-1
…10
-2
Па), затем осуществляют напуск в рабочую камеру инертного газа (аргона). При этом давление в камере составляет 1…10 Па.
1 2
3 1
4 5
6 7
8 9
9 7
8 7
7 5
1 2
3 4
6 9
8 7
4 3
2 9
5 1
2 8 а) б) в) г)
Рисунок 3 – Принципиальные схемы систем катодного распыления: а) диодная; б) диодная со смещением; в) триодная; г) с автономным ионным источником: 1 – камера; 2 – подложкодержатель; 3 – детали (подложки); 4 – мишень; 5 – катод; 6 – экран; 7 –источник питания (постоянного тока или высокочастотный); 8 – подвод рабочего газа; 9 – откачка;
10 – термокатод; 11 – анод; 12 – ионный источник.
Следующей операцией является создание между анодом и катодом разности потенциалов (0,5...10 кВ). В результате в рабочей камере возникает газовый разряд. При воздействии ионов на поверхность катода идет разрушение оксидных слоев, практически всегда присутствующих на поверхности. Распыленные атомы металла взаимодействуют с активными газами (кислородом, азотом), и в результате осаждаются слои, загрязненные неконтролируемыми примесями. При этом, однако, наблюдается снижение парциального давления химически активных газов в камере, поэтому, как правило, всегда на начальной стадии осаждение покрытия производится на технологическую заслонку. По истечению некоторого времени заслонка открывается, и идет осаждение покрытия на поверхность изделия. Распыленные атомы при своем движении к подложке претерпевают многочисленные столкновения. В результате атомы распыляемой мишени теряют свою энергию, что вызывает, как правило, снижение адгезионной прочности осаждаемого

покрытия. С целью уменьшения потерь энергии распыленных атомов в процессе их движения в газовой фазе расстояние между анодом и катодом делают минимальным.
Процесс распыления может производиться в химически активной среде, которая специально создается в рабочей камере. В этом случае процесс называют реактивным катодным нанесением покрытия. Таким методом на поверхности подложки формируют слои из оксидов, нитридов, карбидов металла.
45. Фізичні основи іонно-плазмових (сухих) методів травлення твердих тіл. Переваги
та недоліки методів.
Іонно-плазмові методи набули широке поширення в технології електронних засобів завдяки своїй універсальності і ряду переваг в порівнянні з іншими технологічними методами. Універсальність визначається тим, що за їх допомогою можна здійснювати різні технологічні операції: формувати тонкі плівки на поверхні підкладки, стравлювати поверхню підкладки з метою створення на ній заданого рисунка інтегральної мікросхеми, здійснювати очистку поверхні.
Под термином «плазменное травление» понимают процесс контролируемого удаления материала с поверхности подложек под воздействием частиц низкотемпературной плазмы - ионов в плазме инертных газов или химически активных частиц в плазме химически активных газов. При использовании плазменных (сухих) способов возможно совмещение операций травления материала, удаления маски фоторезиста и очистки поверхности подложки в одном технологическом цикле. При этом улучшаются качество обработки (за счет уменьшения клина травления) и контроль проводимого технологического процесса.
При «сухих» методах существенно уменьшено боковое подтравливание, характерное для химического жидкостного травления, поэтому клин травления уменьшается, и вертикальный профиль рельефного рисунка элементов приближается к идеальному. Кроме того, «сухое» травление слабо зависит от адгезии защитной маски ФР
(фоторезист) к подложкам, которые после обработки не требуют операций промывки и сушки. При соответствующем подборе режимов и рабочих сред оно обладает высокой степенью анизотропии и селективности.
Плазма представляет собой ионизированный газ, состоящий из почти равных количеств положительно и отрицательно заряженных частиц. В методах плазменного травления используют слабоионизированные газы, получаемые с помощью электрических разрядов при низких давлениях – низкотемпературную газоразрядную плазму. Неупругие столкновения молекул газа с электронами, разогнанными электрическим полем, приводят к образованию ионов и электрически нейтральных свободных радикалов, образующихся при диссоциации молекул рабочего газа и проявляющих высокую химическую активность. В зависимости от состава рабочего газа, давления и энергии ионов плазмы характер процессов может меняться от чисто физического (распыление) до чисто химического
(травление).
При физическом распылении используется высокая кинетическая энергия плазменных частиц. Они ускоряются электрическим полем до необходимых энергий и приобретают способность при соударении с поверхностью материала физически распылять его. При химическом характере процессов используется потенциальная энергия частиц, определяемая наличием ненасыщенных химических связей у свободных радикалов. Взаимодействие таких частиц с обрабатываемым материалом ведет к формированию летучих химических соединений. При физическом распылении поверхность образца постепенно удаляется бомбардировкой потоком ионов высокой энергии. Физическое распыление происходит в том случае, если энергия ионов, бомбардирующих поверхность твердого тела, превышает энергию химической связи

атомов распыляемого материала. При этом импульс, сообщаемый атому ионами, должен быть направлен от поверхности твердого тела наружу.
Эффективность удаления материала бомбардирующими ионами характеризуется коэффициентом распыления S, который определяется количеством атомов, испускаемых подложкой на каждый падающий ион. Коэффициент распыления зависит от обрабатываемого материала, вида бомбардирующих атомов, их энергии, угла падения ионов и давления газов. При увеличении энергии падающих ионов коэффициент распыления быстро растет, достигая величины, равной единице при энергиях в несколько сотен электрон-вольт. В качестве бомбардирующих в установках ионного травления используют ионы инертных газов — аргона, ксенона и др. Наряду с высокой распылительной способностью ионы этих газов не вступают в химические реакции с материалом мишени. Добавление химически активного газа
(например, кислорода) в плазму аргона изменяет скорости травления вследствие химического взаимодействия между подложкой и добавленным газом. Введение кислорода уменьшает скорость распыления таких металлов, как Ti, Gr, А1 и других легко окисляемых материалов, но мало влияет на большинство благородных металлов, например Аu и Pt.
В современных установках физического распыления используют ионно-лучевое травление, при котором ионный луч генерируется в источнике плазмы, изолированном от обрабатываемой поверхности, а также ВЧ-травление, при котором подложки располагаются на катоде в зоне плазмообразующего разряда (рис 32).
В условиях серийного производства полупроводниковых приборов и ИМС наибольшее распространение получили установки ВЧ-травления.
Основным недостатком ионного травления является его низкая елективность: относительные скорости травления для пленок двух различных материалов отличаются не более чем в 20 раз. Другим недостатком данного вида обработки является запыление
(реиспарение) распыляемого материала. При реиспарении поверхность травления быстро покрывается пленкой толщиной несколько монослоев, которая представляет собой смесь материалов маски, подложки и катода. Вследствие этого все материалы обрабатываемой структуры травятся с одинаковой скоростью. Кроме того, при ионном травлении наблюдаются радиационные повреждения, вводимые ионами в оксид и поверхностный слой полупроводника.