| Найменування | Група | UFA(B) приIF(A) | Межа | |||||
| параметра | 1250 | 2000 | 6280 | значення | ||||
| Значення парамет- | А | 0,85 | 0,92 | 1,16 | min | |||
| рів прямої ВАХ при | 0,86 | 0,94 | 1,2 | max | ||||
| температурі струк-тури 1050 С | В | 0,86 | 0,94 | 1,2 | min | |||
| 0,87 | 0,96 | 1,24 | max | |||||
| С | 0,88 | 0,95 | 1,24 | min | ||||
| 0,89 | 0,97 | 1,28 | max | |||||
| Е | 0,9 | 0,98 | 1,28 | min | ||||
| 0,91 | 1 | 1,32 | max | |||||
| Н | 0,92 | 1 | 1,32 | min | ||||
| 0,93 | 1,02 | 1,36 | max | |||||
1.2 Фізичні основи вакуумного напилення
Процес нанесення тонких плівок у вакуумі складається з утворення потоку часток, які направлені у бік підложки, та подальшої їх конденсації з утворенням тонко-плівкових шарів на поверхні, що покривається.
Таким чином, при нанесенні тонких плівок одночасно виконуються три осовних процеси: генерація направленого потоку часток осаджуємої речовини; проліт часток у вакуумному просторі від їх джерела до обробляємої поверхні; осадження (конденсація) часток на поверхні з утворенням тонко плівкових шарів.
У відповідності з цим, вакуумні установки для нанесення тонких плівок складаються з таких основних елементів: джерела генерації часток осаджуємого матеріалу, вакуумної системи, яка забезпечує потрібні умови для проведення технологічного процесу; транспортнопозиціонуючих пристроїв, які забезпечують введення підложок в зону нанесення плівок та орієнтування обробляємих поверхонь відносно потоку часток наносимого матеріалу.
Процес нанесення тонких плівок в вакуумі складається з наступних основних операції:
-установки та закріплення підлягаючих обробці підложок на підложкотримачіпри піднятому ковпаку;
-зачиненні робочої камери і відкачки її до потрібного вакууму;
-ввімкнення джерела, яке утворює молекулярний потік осаджуємої речовини;
-нанесення шару визначеної товщини при постійно працюючих джерелі потоку часток і вакуумній системі;
-вимкнення джерела потоку часток, охолодження підложок і напуску повітря в робочу камеру до атмосферного тиску;
-підйомі ковпака і зніманні оброблених підложок з підложкотримача.
При нанесенні тонких плівок використовують два метода генерації потоку часток у вакуумі: термічне випаровування та іонне розпилення.
Метод термічного випаровування заснован на нагріві речовин в спеціальних випалювачах до температури, при котрій починається замітний процес випаро-
вування, і наступній конденсації парів речовини у вигляді тонких плівок на обробляючих поверхнях. Важливим фактором, який визначає експлуатаційні особливості і конструкцію устаткування термічного випаровування, є спосіб нагріву випаровуючих матеріалів: резестивний та електронно-променевий.
Метод іонного розпиленнязаснован на бомбордуюванні мішені, яка виго-товлена із осаджуємого матеріалу, швидкими частками. Вибиті із мішені частки утворюють потік наносимого матеріалу, котрий осаджується у вигляді тонкого шару на підложках.
Важливим фактором, який визначає експлуатаційні особливості і кон-струкцію устаткування іонного розпилення, є спосіб генерації іонів, які бомбардують мішень. У відповідності з цим устаткування іонного розпилення оснащується простою двохелектродною або магнетронною системою.
Технологія нанесення тонких плівок і створення вакууму в робочих камерах устаткування базується на молекулярно-кінетичній теорії будови речовини.
Речовини в природі складаються з дрібних часток – молекул, що можуть існувати самостійно і володіти усіма властивостями даної речовини. Молекули складаються з декілька дрібних часток – атомів, а можуть бути і одноатомними (молекули інертних газів).
Спостереження за поведінкою будь-якої речовини показують, що його мо-лекули (атоми) знаходяться постійному русі незалежно від того, в твердому, рідкому чи газоподібному стані воно знаходиться. Цей рух обумовлен вну-трішньою кінетичною енергією речовини, яка зв’язана з його температурою. Тому безпорядковий рух називається тепловим.
Молекули речовини, які знаходяться у безперервному хаотичному русі, зв’язані між собою силами зчеплення, від значення якого залежить рідкий, твердий чи газоподібний стан речовини.
Тепловий рух часток твердого тіла носить коливальний характер: вони коливаються біля середнього положення з різними амплітудами та різних площинах. Коливальний характер теплового руху часток твердого тіла обумовлено
тим, що між ними присутні міцні зв’язки, які дозволяють йому зберігати об’єм та форму.
Якщо тверде тіло піддати нагріву, то при деякій температурі воно почне
роз-м’якшуватись і перетворюватись у рідину. Тепловий рух молекул рідини носить в основному поступальний характер з різними швидкостями та в різних напрямках. Це пояснюється меншою, ніж у твердому тілі, міцністю зв’язків між молекулами рідини: вона здатна зберегти тільки об’єм, но не форму.
При подальшому нагріві рідина починає випаровуватись. Тепловий рух молекул газоподібної речовини має тільки поступальний характер з дуже малою взаємодією між ними, особливо при низькому тику. Завдяки тепловому руху при наявності лише слабкого зв’язку між молекулами газоподібна речовина не здатна самостійно зберігати ні форму, ні об’єм, завжди займає увесь наданний об’єм.
Щоб визначити вид зіткнень молекул газа, необхідно визначити відношення між середньою довжиною вільного пробігу молекул та характерним розміром – діаметрів судини циліндричної форми і довжиною, яка менша сторони судин прямокутної форми ( квадратна камера ). Це відношення є критерієм розділення вакууму на низький, середній та високий.
При низькому вакуумі середня довжина вільного пробігу значно менша характерного розміру посудини. Молекули при цьому випробують переважно постійні зіткнення один з одним.
Середній вакуумхарактеризується тим, що середня довжина вільного пробігу молекул приблизно рівна характерному розміру судини. Причому можливі траєкторії руху молекул, частково властиві умовам низького, а частково високого вакууму.
Високий вакуумхарактеризується тим, що середня довжина вільного пробігу молекул значно більша характерного розміру посудини.
Процеси, які відбуваються при нанесенні тонких плівок, багато в чому
визначаються ступінню вакууму в робочих камерах, який характеризуєється
середньою довжиною вільного пробігу часток осаджуємої речовини.
Характер руху часток речовини, що наноситься в умовах середнього та ви-сокого вакууму можна пояснити наступним дослідом (рис. 3 а,б). У нижню частину скляної камери 1, в якій підтримується вакуум, розміщують джерело потоку часток речовини 7, а у верхню частину встановлюють підложку 4.
Рисунок 3- Рух часток носимої речовини в умовах середнього (а) та високого (б) вакууму: 1- скляна камера; 2,9- частки, які осадженні на стінах камери; 3- частка, осадженна на зворотню сторону підлоки; 4- під ложка; 5,10-час-тки, осадженні на лицьову сторону підложки без зіткнень; 6- частка, які осаджені на лицьову сторону підложки після зіткнення; 7- джерело потоку часток.
При нанесенні плівки в середньому вакуумі(рис. 3, а) частки осаджуємої речовини мають різний характер руху. Частина з них при русі до підложки потерпають велику кількість зіткнень з молекулами газу, і траєкторія їх руху має вид ламаної смуги. При цьому щільністю порушується початкове орієнтування руху часток. У результаті деякі частки 6 після ряду зіткнень потрапляють на підложку. Частина часток 5 потрапляє на неї без зіткнень. Деякі частки 2 не потрапляють на підложку, а конденсуються на стінках камери 1,утворюючи рівномірне плівкове покриття. Зіткнення окремих часток 3 може призвести навіть до осадження плівки на зворотню сторону підложки.
При нанесенні плівки у високому вакуумі ( рис.3, б ) частки осаджуємої речовини летять незалежно один від одного по прямолінійним траєкторіям без взаємних зіткнень і зіткнень з молекулами газу, не змінюючи напрям, та конденсуються (частки 9 та 10) на стінках камери 1 та поверхні підложки 4.
1.3 Призначення операції напилення
За допомогою напилення алюмінієм створюються контакти на елементах напівпровідникових діодів таблеткової конструкції. З катодного боку кремнієвої структури, який сплавлений з молібденовим термокомпенсатором, напилюється шар алюмінію товщиною 15 – 18 мкм. Цей шар повинен мати дуже малий перехідний контактний опір, гарну адгезію до кремнію, а також стабільність під час експлуатації приладу. Для зменшення перехідного контактного опора і збільшення адгезії, після напилення роблять впалювання напиленого шару при температурі 450 – 4700С протягом півгодини у вакуумі. Напилення робиться у вакуумі не менше 10-5 мм. рт. ст. з використанням електронопроміневої гармати. Електронний промінь загибається магнітним полем під кутом 2700, падає на поверхню випаровуючого матеріалу ( Al ), атоми якого, випаровуючись, осаджуються на елементи напівпровідника. Для забезпечення правильної геометрії контакту, елементи напівпровідника розташовуються в ставках, розмір яких визначає діаметр катодного контакта діода.
2 Спеціальний розділ
2.1 Розрахунок напівпровідникової структури приладу ДЛ553-2000
2.1.1 Загальні положення
Розрахунок силових напівпровідникових діодів проводиться виходячи з вимог заказника, який задає один, два або декілька параметрів силових діодів. Ду-же часто заказники пред’являють вимоги, які можуть в принципі не сумісними один з одними, наприклад не можна сумістити проходження великих струмів скрізь діод з значним зменшенням його розмірів, тому при розрахунку діодів та конструкцій повинні бути знайдені оптимальні рішення всіх питань.