Просмтор этого файла доступен только зарегистрированным пользователям. Но у нас супер быстрая регистрация: достаточно только электронной почты!

Текст из файла (страница 5)

(10-6 %) и имеет малый энергетический разброс;

- осцилляция электронов позволяет использовать низкое давление в разрядной камере и поддерживать, таким образом, хороший вакуум в рабочей камере технологической установки, что снижает потери пучка и уменьшает загрязнение мишени;

- источник имеет высокий газовый к.п.д. (80 %) и высокий энергетический

к.п.д.

Недостатки источника:

- наличие термокатода не позволяет использовать источник для формирования ионных пучков химически активных газов;

- сложная многоапертурная оптика;

- ограниченная плотность ионного тока

- диаметр пучка не должна превышать 400 мм

2) Источник с замкнутым дрейфом электронов.

Источник (рис. 13) имеет магнитную систему из постоянных магнитов, которая создает магнитное поле между внутренним и внешним полюсами магнитопровода. После подачи положительного потенциала на анод между ним и катодом загорается электрический разряд со скрещенными аксиальным электрическим и радиальным магнитным полями. В этом случае электроны дрейфуют в азимутальном направлении по замкнутым траекториям, многократно ионизуя атомы рабочего газа и постепенно диффундируя к аноду. Образовавшиеся ионы ускоряются сильным электрическим полем, создающимся за счет пространственного заряда электронов, и покидают ионный источник через щель ускоряющего канала. Конструктивными особенностями ионного источника с анодным слоем являются проводящие стенки ускоряющего канала, и длина этого канала, меньшая, чем его ширина. В данном ионном источнике не существует процесса, ограничивающего температуру электронов. Поэтому происходит ее увеличение при движении электронов к аноду. Это увеличение температуры приводит к резкому повышению потенциала в области анода. Тонкий слой у анода, в котором происходит образование и ускорение ионов, стал основой названия данного типа ионного источника.

Рис. 13. Источник с замкнутым дрейфом электронов

Достоинства источника:

- возможность использования во многих технологических операциях;

- возможность формирования ионных пучков химически активных газов;

- высокая однородность плотности ионного тока;

- обработка крупногабаритных изделий.

Недостатки источника:

- отсутствие независимого контроля тока и энергии ионов.

Сравнение двух этих источников показывает, что более перспективным является источник с замкнутым дрейфом электронов (рис. 14). Этот источник дает возможность обрабатывать одновременно несколько подложек нитрида алюминия.

Технические характеристики подобранного источника представлены в таблице 9.

Таблица 9

Рис. 14

5.4 Контроль шероховатости

Контроль шероховасти производят с помощью профилометра TP-200 (рис. 15). Профилометр представляет собой прибор для измерения шероховатости контактным методом: по оцениваемой поверхности перемещается игла, колеблющаяся в местах неровностей. Эти колебания вызывают возбуждение ЭДС и, соответственно, малых токов. Они усиливаются и регистрируются с помощью гальванометра, показания которого выводятся на дисплей прибора и позволяют судить о характере исследуемой поверхности – высоте микронеровностей.

Рис. 15. Профилометр TR-200

Технические характеристики представлены в таблице .

Таблица 10

6 Моделирование технологического процесса нанесения пленки нитрида алюминия

6.1 Сравнительный анализ входных и выходных параметров

Входные контролируемые и управляемые факторы:

1) температура камеры (стабилизированный)

2) ток дуги (варьируемый)

3) материал образцов (стабилизированный)

4) давление в камере (стабилизированный)

5) время напыления пленки (варьируемый)

6) время ионно-лучевого травления (стабилизированный)

7) поток азота в камеру (варьируемый):

8) напряжение смещения на карусели (варьируемый)

9) время очистки мишени от окислов (стабилизированный)

Входные контролируемые, но неуправляемые факторы:

1) нагрев мишени

2) загрязнение камеры после предыдущих технологических процессов

3) потухание дуги в результате образования диэлектрической пленки на поверхности камеры

Входные неконтролируемые и неуправляемые факторы:

1) загрязнение образцов при установке их в камеру

2) неравномерность скорости вращения образцов

Входные контролируемые и управляемые факторы вносят систематическую составляющую погрешности, а входные контролируемые, но неуправляемые факторы и входные неконтролируемые и неуправляемые факторы вносят случайную составляющую.

С
хема зависимости выходных параметров качества от входных.

Рис. 16

6.2 Выбор выходного параметра

В рамках данного этапа уменьшения шероховатости подложек нитрида алюминия самым существенным выходным параметром является толщина нанесенной пленки.

6.3 Наиболее существенные входные факторы

Наиболее существенными входными факторами на основе результатов измерений являются :

1) ток дуги

2) время напыления

3) напряжение смещения на карусели

6.4 Построение общей схемы контроля

6.4.1 Контроль выходного параметра качества

Эксперимент проводился на установке PLATIT . Параметры процесса: температура камеры 250 , рабочее давление в камере 0,6 Па, материал образцов – подложки нитрида алюминия 20х20 мм (в камеру помещается образец в каждом опыте), натекание азота 180 sccm, время ионной очистки 4 мин. Толщина покрытия измерялась на наноиденторе Hysitron UBI750 при температуре воздуха 25ºС (дрейф не более ±1ºС/час), относительной влажности воздуха: 38% (дрейф не более ±5%/час).

6.5 Проведение математического моделирования процесса

6.5.1 Обоснование необходимости проведения технологического процесса

Проведение моделирования выбранного технологического процесса необходимо для того, чтобы аналитическим методом определить, какие из входных факторов наиболее существенно влияют на выходной параметр, а какие влияют на выходной параметр в меньшей степени. Поэтому, исходя из полученных результатов, мы сможем подбирать оптимальные режимы процесса нанесения пленки нитрида алюминия.

6.5.2 План эксперимента

Для каждого фактора находим центр планирования, интервал варьирования и зависимость кодированной переменной x_i от натуральной z_i по формулам:

Оформляем результаты в таблице 11.

Таблица 11

Координаты центра плана равны нулю и совпадают с началом координат.

6.5.3 Построение математической модели

Так как входные параметры взаимодействуют между собой, и существует вероятность того, что математическая модель будет иметь линейный характер, то для построения модели воспользуемся методикой полного факторного эксперимента (ПФЭ). При использовании ПФЭ учитывается влияние на функцию отклика исследуемого процесса не только каждого рассматриваемого в эксперименте фактора в отдельности, но и их взаимодействий.

Планирование начинаем с предположения, что модель имеет вид полинома первого порядка:

где y – функция отклика, а x – факторы исследуемого процесса.

Определим число опытов :

где u=2 - число уровней каждого фактора (должно быть на 1 больше порядка полинома), k=3 - число исследуемых факторов.

Для линейной модели и трёх исследуемых факторов проводим 8 опытов, т. е. опытные точки расположим в вершинах куба (рис. 17) факторного пространства. Модель будет иметь вид:

где - значение функции отклика в центре плана; коэффициенты, характеризующие степени влияния соответствующих факторов на функцию отклика; , коэффициенты, характеризующие влияние взаимодействия факторов.

Рис. 17 — Расположение экспериментальных точек

Строим матрицу планирования с учетом всех взаимодействий и средних значений

отклика (таблица 12).

Таблица 12

№ экспе-римен-та	Факторы			Взаимодействия					Результаты опытов				Среднее по выборкам		Дисперсия
1	+	+	+		+	+	+	+		450	443	441		444,667		22,333
2	-	+	+		-	-	+	-		415	407	410		410,667		16,333
3	+	-	+		-	+	-	-		425	417	422		421,333		16,333
4	-	-	+		+	-	-	+		400	420	422		414		148
5	+	+	-		+	-	-	-		360	370	365		365		25
6	-	+	-		-	+	-	+		320	318	325		321		13
7	+	-	-		-	-	+	+		340	330	332		334		28
8	-	-	-		+	+	+	-		310	300	294		301,333		65,333

1. Проверка воспроизводимости экспериментов (проверка однородности вычисленных по данным параллельных опытов дисперсий среднего арифметического значения функции отклика в каждом опыте, т. е. в каждой строке) по критерию Кохрена.

Критическое значение критерия Кохрена G_кр(β=0,05, N=8, n=3)=0,4377, где

- число параллельных наблюдений; - уровень значимости; N - число сравниваемых дисперсий. Gкр, следовательно, эксперимент является воспроизводимым.

2. Вычислим коэффициенты уравнения регрессии и запишем значения в таблицу 13:

Таблица 13

Далее проводим оценку значимости коэффициентов. Основой для оценки является критерий Стьюдента, который рассчитывается по формуле:

Коэффициент признается незначимым, если для числа степеней свободы

меньше критического значения . Результаты расчета критерия Стьюдента представлены в таблице 14.

Таблица 14

Следовательно, все коэффициенты, кроме , значимы. Полагая =0, получаем уравнение регрессии:

3. Проверка адекватности уравнения. Модель должна быть адекватна описываемому явлению. Надо оценить отклонение предсказанного моделью значения выходного параметра (функции отклика) (таблица 15) от результатов эксперимента в каждой точке факторного пространства. Для оценки этого отклонения служит дисперсия адекватности:

где - число значимых коэффициентов в аппроксимирующем полиноме.

Таблица 15

Дисперсия адекватности — меньше дисперсии воспроизводимости

, поэтому полученная модель адекватно представляет результаты эксперимента.

Таким образом, полученная математическая модель имеет вид:

6.6 Анализ полученных результатов и выводы

Сравнение дисперсии адекватности и дисперсии воспроизводимости показало, что гипотеза об адекватности модели принимается как верная.

По уравнению регрессии видно, что наиболее сильное влияние оказывает фактор – время нанесения пленки, так как он имеет наибольший по абсолютной величине коэффициент.

После него по силе влияния на отклик (толщину пленки) идут: фактор - ток дуги; фактор - напряжение смещения на карусели; парное взаимодействие - сочетание тока дуги и напряжения смещения; парное взаимодействие - сочетание тока дуги и времени нанесения пленки; парное взаимодействие - сочетание напряжения смещения и времени нанесения пленки.

Так как коэффициенты при , , положительны, то с увеличением этих факторов увеличивается отклик, т.е. увеличивается толщина наносимой пленки.

7 Расчет габаритов ионного источника с замкнутым дрейфом электронов

Для расчета ширины ионного источника построим принципиальную схему положения ионного источника и подложек (рис. 18).

Рис. 18

Исходными данными являются ширина подложек нитрида алюминия P=200 мм, и угол падения ионов .

Примем расстояние между подложками b=50 мм, также учтем погрешность на изготовление источника и его установку

Тогда ширина ионного источника вычисляется по формуле:

При ионно-лучевом травлении будем обрабатывать одновременно 6 подложек с симметричным расположением. Значит минимальная длина L ионного источника и следовательно карусели:

Примем ширину ионного источника L=500 мм.

Для этапа ионно-лучевой полировки была спроектирована оснастка в графической части курсового проекта, с учетом расчета габаритов ионного источника с замкнутым дрейфом электронов.

Заключение

В ходе проектирования показано, что важную роль в конструировании СВЧ микросхем играет частота обработки поверхности подложки.

Даны следующие рекомендации по очистке и уменьшению шероховатости поверхности подложек нитрида алюминия перед нанесением тонкопленочных элементов:

- предварительная очистка подложек включает следующие этапы:

а) обезжиривание УЗ – эмульгированием;

б) отмывка от остатков эмульсии, погружение в чистый растворитель;

в) обезжиривание в парах растворителя;

г) кипячение в ПАР;

д) промывка горячей деонизованной водой в протоке в многокаскадных

ваннах;

е) инфракрасная сушка;

- технологический процесс уменьшения шероховатости содержит следующие этапы:

а) механическая полировка;

б) нанесение пленки нитрида алюминия дуговым методом с фильтрацией потока алюминиевой плазмы;

в) ионно-лучевая полировка;

г) контроль шероховатости.

Смоделирован технологический процесс нанесения пленки нитрида алюминия дуговым методом.

Разработана оснастка для ионно-лучевой полировки подложек нитрида алюминия. Основная особенность ионно-лучевой полировки – это применение протяженного ионного источника с замкнутым дрейфом электронов. Расчетная длина источника L = 500 мм, ширина источника H = 156 мм.

Список использованных источников

1. Критерии выбора подложек для силовых модулей. Ляля Исламгазина, Юрген Шульц-Хардер, Сергей Валев.

2. Школа производства ГПИС. Очистка поверхности пластин и подложек. Максим Шмаков, Валерий Паршин, к.т.н. Александр Смирнов.

3. Основы микроэлектроники. Ефимов И.Е., Козырь И.Я. Издательство: Лань.

4.http://www.pronika.ru/ionsource_ru.htm.

5.http://www.hmilnik.com/books/malorackii_l._g.mikrominiatyurizaciya_elementov_i_ustroistv_svch._m._-_1.5._podlozhkisvch_mikroshem_11.

6. http://www.devicesearch.ru/article/84994.

7. http://www.copah.info/articles/science/keramika-dlya-elektroniki

Характеристики

Список файлов курсовой работы