1. Основнітерміни та означеня в технології електроніки. Технологічність виробів та
 Скачать 2.01 Mb.
|
|
46. Фізичніосновиіонноїімплантації. Розподілпробігуімплантованихіонів у твердомутілі. Ефектканалюванняіонів. Механізмиутворення та типирадіаційнихдефектів. Активаціядомішковихатомів. Создание биполярных и МДП СБИС с хорошими технико-экономическими характеристиками невозможно без использования метода ионной имплантации. Пучок положительно заряженных примесных ионов в ионно-лучевом ускорителе бомбардирует кристалл полупроводника. Проникая в кристалл, примесь легирует его и одновременно вызывает образование радиационных нарушений. Распределение концентрации внедренных ионов описывается кривой Гаусса, основным параметром которой является пробег ускоренных ионов. При малых дозах облучения радиационные нарушения не изменяют кристаллической структуры полупроводника, тогда как большие дозы облучения примесными атомами ведут к аморфизацни кристалла. Для устранения нарушений и электрической активации внедренной примеси необходим отжиг кристалла. Метод ионной имплантации состоит в бомбардировке пучками ускоренных ионов с энергиями от 10 кэВ до 1 МэВ твердых тел с целью изменения их свойств и структуры. Основные явления при имплантации. Ускоренные ионы проникают в кристаллическую решетку, преодолевая отталкивающее противодействие положительных зарядов ядер атомов. Глубина проникновения ионов возрастает с увеличением их энергии. Легкие ионы проникают более глубоко, чем тяжелые, однако траектории движения тяжелых ионов более прямолинейны. При точной ориентации направления падения пучка ионов вдоль одной из кристаллографических осей пластины полупроводника— (11О) или (111) — часть ионов движется вдоль атомных рядов, между которыми имеются достаточно широкие каналы, свободные от атомов. Это явление называют каналированием. Попав в канал, ионы испытывают менее сильное торможение и проникают в несколько раз глубже, чем в случае неориентированного внедрения. Если энергия, переданная атому решетки, превышает энергию связи атомов в твердом теле, то атом покидает узел. В результате образуется пара Френкеля— дефект, состоящий из вакансии и междоузельного атома. Атомы, находящиеся в поверхностном слое, получив энергию от иона, могут отрываться от кристалла — происходит процесс распыления и образуется дефект по Шотки — вакансия в приповерхностной области кристалла. Энергия первично смещенного атома, называемого атомом отдачи, сравнительно велика, поэтому на пути своею движения атом отдачи образует целый каскад смещений, вследствие чего в кристалле возникают отдельные разупорядоченные зоны размером 3—10 нм. По мере имплантации ионов идет накопление радиационных дефектов.Это могут быть либо точечные дефекты (вакансии и атомы в межузлиях, комплексы), либо их скопления, либо линейные и плоскостные дефекты типа дислокаций и дефектов упаковки. Интересным специфическим явлениям при облучении ионами является аморфизация полупроводника, т.е. полное разупорядочение структуры. Когда плотность ионов, внедренных на единице поверхности, превосходит критическую, называемую дозой аморфизации, образуется сплошной аморфный слой. Внедренный нон может попасть в вакантный узел, став донором или акцептором, но вероятность замещения узлов мала. Большинство внедренных ионов находится в междоузлиях, где они не являются электрически активными. Для перевода их в узлы и восстановления кристаллической структуры полупроводника производят отжиг. В процессе отжига происходят распад и аннигиляция радиационных дефектов, а внедренные примеси занимают вакантные узлы, в результате чего образуется слой с электропроводностью p-или n-типа. 47 Технологіятранзисторівіззастосуванняміонноїімплантації. Технология ионного внедрения так же известна как ионная имплантация, имплантация кислорода, ионный синтез захороненных диэлектрических слоев и SIMOX ( англ. Separation by IMplantation of OXygen). При использовании данной технологии монолитная кремниевая пластина подвергается интенсивному насыщению кислородом путѐм бомбардировки поверхности пластины его ионами с последующим отжигом при высокой температуре, в результате чего образуется тонкий поверхностный слой кремния на слое оксида. Глубина проникновения ионов примеси зависит от уровня их энергии, а поскольку технология КНИ подразумевает достаточно большую толщину изолирующего слоя, то при производстве подложек приходится использовать сложные сильноточные ускорители ионов кислорода. Это обусловливает высокую цену подложек, изготовленных по этой технологии, а большая плотность дефектов в рабочих слоях является серьѐзным препятствием при массовом производстве полупроводниковых приборов. Контроль за толщиной базы, необходимый для изготовления СВЧ-транзисторов, удалось осуществить методом ионной имплантации. Ионы нужной легирующей примеси ускоряют в линейном ускорителе и имплантируют в полупроводник (кремний) на глубину порядка нескольких десятых микрометра (эта глубина зависит от вида иона и от напряжения ускорителя). Измеряя ток ионного пучка, можно очень точно регулировать глубину внедрения и количество внедряемой примеси. Затем кремний отжигают для устранения радиационных повреждений. Обычно процедуру ионной имплантации дополняют диффузией для достижения нужной глубины перехода. Ионная имплантация очень удобна также для точного формирования диффузионных резисторов в интегральных схемах Ионная имплантация (ионное внедрение, ионное легирование) - введение примесных атомов в твѐрдое тело бомбардировкой его поверхности ускоренными ионами. При ионной бомбардировке мишени происходит проникновение ионов в глубь мишени. Внедрение ионов становится существенным при энергии ионов Е>1 кэВ. Замечание. Формально ионной имплантацией следовало бы называть облучение поверхности твердого тела атомами или атомарными ионами с энергией не менее 5-10 энергий связи атома в решетке облучаемой мишени (тогда до остановки ион или атом пройдет не менее 2-3 межатомных расстояний, т.е. внедрится, ―имплантируется‖ в объем мишени). Однако, мы по традиции термином ―ионная имплантация‖ называем здесь более узкий диапазон энергий - от 5-10 кэВ до 50-100 кэВ 48. Фізико-хімічні основи епітаксійних процесів. Класифікація епітаксійних процесів. Епітаксія — метод осадження монокристалічної плівки на монокристалічну підкладку, при якому кристалографічна орієнтація шару, який осаджують, повторює кристалографічну орієнтацію підкладки. Осаджена плівка зветься епітаксійною плівкою або епітаксійним шаром. Епітаксійні плівки можуть бути вирощені з газоподібних або рідких прекурсорів. Оскільки підкладка виконує роль затравочного кристала, осаджена плівка переймає структуру та орієнтацію ґратки, що є ідентичними до ґратки підкладки. Це є відмінністю від методів осадження тонких плівок, в яких осаджуються полікристалічні або аморфні плівки, навіть на монокристалічних підкладках. Різновидиепітаксії. У випадкуосадженняплівки на підкладку такого самого складу процесзветьсягомоепітаксією. У протилежномувипадкувінзветьсягетероепітаксією. Гетеротопотаксія – процесподібний до гетероепітаксії, окрім того факту щорісттонкоїплівки не обмежуєтьсядвовимірним ростом. Тут підкладка схожа до тонкоплівковогоматеріалулише за структурою Епітаксія є єдиним доступним методом вирощування високоякісних кристалів для більшості напівпровідникових матеріалів, включаючи такі технологічно важливі матеріали, як кремній-германій, нітрид галію, арсенід галію, фосфід індію та графен. Епітаксія також використовується для вирощування шарів попередньо легованого кремнію на боках кремнієвих пластин перед їх використанням у напівпровідникових приладах. Це є типовим для напівпровідникових приладів, як ті, що використовуються в електрокардіостимуляторах, контролерах торговельних автоматів, автомобільній електроніці, та ін. Епітаксія можлива із будь-якої фази: парової (парофазна епітаксія, ПФЕ), рідкої (рідкофазна епітаксія, РФЕ), твердої (твердофазна епітаксія, ТФЕ). Найбільш розповсюдженими є ПФЕ та РФЕ. Епітаксійний кремній зазвичай вирощують за допомогою парофазної епітаксії, різновидом хімічного осадження з парової фази. Також використовують молекулярно- променеву та рідкофазну епітаксію (МПЕ та РФЕ), зазвичай для складних напівпровідників. Твердофазна епітаксія використовується переважно для виправлення пошкоджень кристалів. к49. Фото-, електронно- і ренгенорезисти. Радіаціонно-хімічні процеси у резистах. Основні вимоги до резистів. У загальному виді фото-, електроно- і рентгенорезисти являють собою органічні композиції, що складаються з чутливої до використовуваного випромінювання органічної сполуки - полімеру, розчинників і добавок, що модифікують властивості складів. Терміни фоторезист, електронорезист і рентгенорезист по своєму змісті визначають властивості не композицій, а захисних плівок, сформованих на підкладках з цих композицій, тобто їхня чутливість до випромінювання і стійкість до впливу агресивних середовищ. Однак у сформованій практиці ця термінологія використовується стосовно до композицій. Таким чином, можна уточнити застосовувану термінологію: Фото-, електроно- і рентгенорезисти - органічні композиції, з яких можуть бути сформовані плівки, що володіють чутливістю до світла, електронного потоку і рентгенівського випромінюванню відповідно, що змінюють свої властивості і, насамперед, розчинність під дією актинічного випромінювання і при цьому захищають від впливу використовуваних у технології інтегральних мікросхем агресивних середовищ . Актинічним називається випромінювання , яке викликає незворотні зміни властивостей фоторезистивного шару. По формальних ознаках застосування, обумовлених різними реакціями, що протікають у плівках під впливом випромінювань, і характером зміни їхніх властивостей, фото-, електроно- і рентгенорезисти поділяються на негативні і позитивні. Негативними фото-, електроно- і рентгенорезистами називаються органічні композиції, плівки яких у місцях впливу актинічного випромінювання втрачають розчинність, у результаті чого при наступній обробці покриття відповідним розчинником з поверхні підкладки видаляються тільки неопромінені ділянки. Позитивними фото-, електроно- і рентгенорезистами називаються органічні композиції, плівки яких у місцях впливу актинічного випромінювання змінюють свою розчинність таким чином, що при наступній обробці покриття відповідним розчинником відбувається видалення з поверхні підкладки тільки опромінених ділянок. Для всіх типів фото-, електроно- і рентгенорезистів існує ряд основних вимог, яким вони повинні задовольняти. До цих вимог можна віднести: - високу інтегральну чутливість до енергетичного спектра використовуваного випромінювання; - високу селективність впливу проявників при обробці експонованих плівок з метою видалення опромінених або неопромінених ділянок; - здатність композицій формувати тонкі покриття, що володіють однорідністю, мінімальною дефектністю, стабільністю в часі, визначеною адгезією до застосовуваної підкладки, стійкістю до впливу агресивних середовищ; - здатність реалізувати потенційні можливості використовуваних систем відтворення зображень за роздільною здатності. Ці основні вимоги реалізуються як при виборі і синтезі складових частин композицій, так і при розробці оптимальних режимів застосування фото- , електроно- і рентгенорезистів. Нижче граничної густини зарядів (Q пор ) у плівках негативних електронорезистів також протікають радіаційно-хімічні процеси, що приводять до появи розгалужених макромолекул з більшою молекулярною масою, однак нерозчинної фракції не утвориться. 50. Вимоги до електричнихз’єднань та з’єднань деталей електроннихприладів. Фізико-хімічніосновиметодівз’єднання для складання, монтажу та герметизаціївиробівелектронноїтехніки. До монтажно-зборочних процесів ставляться вимоги високої продуктивності, точності і надійності. На збільшення продуктивності працісуттєвий вплив здійснюють не тільки степінь деталізації процесу і спеціалізації робочих місць, рівень механізації та автоматизації, але і організаційні принципи, такі як паралельність, прямоточність, безперервність, пропорційністьта ритмічність.Паралельність зборки – це одночасне виконання частини або всього технологічного процесу, що приводить до скорочення виробничого циклу. Виконання цього принципу обумовлено конструкцією РЕА, степеню її поділу на збірні одиниці. При організації виробничого процесу намагаються забезпечити найкоротший шлях проходження виробу по всім фазам і операціях від запуску вихідних матеріалів і ЕРЕ до виходу готового виробу. Проектування ТП зборки і монтажу РЕА починається з ретельноговивчення на всіх виробничих рівнях вхідних даних, до яких відносяться: короткий опис функціонального призначення виробу, технічні умови і вимоги, комплект конструкторської документації, програма і планові терміни випуску,керівний технічний, нормативний і довідниковий матеріал. До цих даних додаються умови, в яких передбачається виготовляти вироби: нове або діюче підприємство, його місцезнаходження, устаткування, яке є на нім і можливостіпридбання нового, кооперація з іншими підприємствами, забезпеченняматеріалами і комплектуючими виробами. В результаті проведеного аналізу розробляється план технологічної підготовки і запуску виробу. У розробку ТП зборки і монтажу входить наступний комплекс взаємозв'язаних робіт: 1) вибір можливого типового або групового ТП і його доопрацювання відповідно до вимог, приведених у початкових даних; 2) складання маршруту одиничного ТП загальної зборки і встановлення технологічних вимог до блоків і складальних одиниць, як входять в конструкцію; 3) складання маршрутів одиничних ТП зборки блоків (складальних одиниць) і встановлення технологічних вимог до складальних одиниць і деталей, які входять в них; 4) визначення необхідного технологічного обладнання, оснастки, засобів механізації і автоматизації; 5) моделювання і оптимізація техпроцесу по продуктивності; 6) розбиття ТП на елементи; 7) розрахунок і призначення технологічних режимів, технічне нормування робіт і визначення кваліфікації робітників; 8) розробка ТП і вибір засобів контролю, налаштування і регулювання; 9) видача технічного завдання на проектування і виготовлення спеціального технологічного оснащення; 10) розрахунок і проектування потокової лінії, ділянки серійної зборки або гнучкої виробничої системи, складання планувань і розробка операцій переміщення виробів і відходів виробництва; 11) вибір і призначення внутрішньо-цехових та підйомно-транспортних засобів, організація комплектуючої площадки; 12) оформлення технологічної документації на процес відповідно до ЄСТД і її затвердження; 13) випуск дослідної партії; 14) коректування документації за результатами випробувань дослідної партії. Розробка технологічного маршруту зборки і монтажу РЕА починається з розподілу виробу або його частини на складальні елементи шляхом побудови технологічних схем зборки. Елементами зборочно-монтажного виробництва єдеталі і складальні одиниці різної ступені складності. Побудова таких схем дозволяє встановити послідовність зборки, взаємний зв'язок між елементами і наглядно представити проект ТП. Спочатку в компактному виді складається схема зборки всього виробу, а потім її доповнюють розгорнутими схемами окремих складальних одиниць. Розподіл виробу на елементи проводиться незалежно від програми його випуску і характеру ТП зборки. Схема зборки служить основою для розробки технологічної схеми зборки, в якій формується структура операцій зборки, встановлюється їх оптимальна послідовність, вносяться вказівки по особливостях виконання операцій. Склад операцій зборки визначають виходячи з оптимальної диференціації монтажно-складального виробництва. Вимоги точності, що пред'являються до зборки РЕА, в більшості ведуть до необхідності концентрації процесу на основіпрограмованого механізованого і автоматизованого устаткування, що знижує похибки зборки при суттєвому підвищенні продуктивності процесу. Оптимальна послідовність технологічних операцій залежить від їх вмісту, використовуваного устаткування і економічної ефективності. В першу чергу виконуються нерухомі з’єднання, що вимагають значних механічних зусиль. Кожна попередня операція не повинна перешкоджати виконанню наступних.На завершальних етапах збираються рухомі частини виробів, роз'ємні з'єднання,встановлюються деталі, що замінюються в процесі налаштування. Паянням називається процес з'єднання металів в твердому стані шляхом введення в зазор розплавленого припою, що взаємодіє з основним металом і створює рідкий металевий прошарок, кристалізація якого приводить до творення паяного шва. Паяні електричні з'єднання дуже широко використовуються при монтажі електронної апаратури через низький і стабільний електричний опір, універсальність, простоту автоматизації, контролю і ремонту. Однак цьому методу властиві і суттєві недоліки: висока вартість використовуваних кольорових металів і флюсів, тривала дія високих температур, корозійна активність залишків флюсів, виділення шкідливих речовин. Зварка — це процес одержання нероз'ємного з'єднання матеріалів під дією активуючої енергії теплового поля, деформації, ультразвукових коливань або їхпоєднань. У порівнянні з паянням вона характеризується наступними перевагами: вищою механічною міцністю одержуваних з'єднань, відсутністю присадного матеріалу, незначним дозованим тепловим навантаженням ЕРЕ, можливістю зменшення відстаней між контактами. До недоліків методу слід віднести: критичність при виборі зварюваних матеріалів, збільшення перехідного опору через утворення інтерметаллідів, неможливість групового контакту з'єднання, складність ремонту. З'єднання, засновані на деформації контактованих деталей, провідників або виводів, виконуються в холодному стані. Під дією значних механічних зусиль, прикладених до цих елементів, відбувається руйнування оксидних плівок і утворення надійного вакуум-міцного з'єднання. Воно характеризується високою механічною міцністю, низькою вартістю, легко піддається механізації,не створює перешкод в колах низької напруги. З'єднання струмопровідними клеями і пастами на відміну від паяння і зварки не викликає зміни структури з’єднуваних матеріалів, тому що проводиться при низьких температурах, спрощує конструкцію з'єднань і застосовується в тих випадках, коли інші способи неможливі: у важкодоступних місцях, при ремонтних роботах і так далі. Однак широкого застосування в серійному виробництві метод не отримав через невисоку провідність, низьку термостійкість і надійності з'єднань. Вибір методу одержання електричних з'єднань визначається конструкцією контактного вузла, матеріалом деталей, вимогами до якості, а також умовами економічності і продуктивності. |