Автор:Ищенко издательство:Академия Издательский Центр с.352,2010 6. Аналитическая химия и физико-химические методы анализа в 2х томах том 2й
автор:Ищенко издательство:Академия Издательский Центр416с. год выпуска:2010
Лекция №1
В настоящее время существует большое многообразие различных технологических процессов изготовления электронных средств (ЭС), что обусловлено большой и постоянно увеличивающейся номенклатурой самих ЭС. При изготовлении ЭС различного вида могут встречаться как схожие, так и различные технологические процессы. В общем виде можно лишь дать качественную характеристику и охарактеризовать общую схему технологического процесса отдельных групп изделий, отметив основные особенности этапов изготовления. Например электровакуумные приборы (ЭВП), газоразрядные приборы (ГРП), дискретные полупроводниковые приборы (ДПП), интегральные микросхемы (ИМС) и новое - изделия наноэлектроники.
Каждая из этих групп имеет характерные признаки.
1. ЭВП и ГРП:
- наличие вакуумной оболочки (стеклянной, металлостеклянной или металлокерамичес-кой), задача которой заключается в обеспечении вакуумной или газовой среды в приборе в течение срока службы);
- наличие источника электронов или ионов в виде термокатода, фотокатода, холодного катода, обеспечивающего рабочий поток заряженных частиц или плазмы;
- дискретный характер конструкции прибора, в состав которого входят отдельные детали и узлы: вакуумные корпуса (металлические, керамические и стеклянные), катоды (полые и неполые, охлаждаемые и подогреваемые), аноды (полые, неполые, сеточные), контактные узлы, вакуумные кабели и вводы, собираемые в единую конструкцию;
- дискретный характер технологии, связанный с дискретностью конструкции изготавливаемого изделия, для которой характерна строгая последовательность технологических операций.
Для изделий данной группы можно выделить следующие технологические операции:
- формообразование – формовка деталей механическими, термическими, электрофизическими и электрохимическими методами;
- получение вакуумно-чистых деталей – обезжиривание в трихлорэтилене, четыреххлористом углероде, в ПАВ веществах, химическое и электрохимическое травление и полировка, промывка, рафинирующий отжиг в вакууме, водороде или инертных газах;
- нанесение поверхностных покрытий или защитных пленок с целью обеспечения функциональности покрываемого изделия (термоэмиссия, фотоэмиссия или наоборот атиэмиссионные, люминесцентные, газопоглощающие свойства, или электроизоляционные, теплоизлучающие, и антикоррозионные свойства).
- монтажно-сборочные операции и вакуумная герметизация прибора – пайка припоями, сварка плавлением (газовая, аргонно-дуговая, электронно-лучевая, плазменная, лазерная) сварка давлением (электроконтактная, термодиффузионная, ультрозвуковая, холодная), спаи металлов со стеклом и керамикой;
- вакуумная откачка – необходима для обезгаживания деталей, активации катода и наполнения газом объема ЭВП или ГРП;
- операции на отпаянном приборе – необходимы для стабилизации газовой среды, формирования рабочих параметров прибора, придания ему товарного вида и т.д.
2. ДПП и ИМС:
- интегрально-групповой характер технологии связанный с монолитной конструкцией прибора (нельзя изъять какой-либо элемент из целой конструкции и изготовить его отдельно);
- планарность технологического процесса – все операции осуществляются с одной стороны исходной пластины полупроводника;
- методы удаления материала обычными жидкостными травителями (кислотами, щелочами);
- травление парогазовыми смесями, низкотемпературной плазмой (НТП).
- нанесение покрытий термовакуумными, электронно-лучевыми методами, катодным и ионно-плазменным распылением материала для создания омических контактов, резисторов, проводниковых слоев.
- создание диэлектрических слоев методами окисления поверхности полупроводника для создания подзатворного диэлектрика, пассивации поверхности, маскирующего покрытия;
- нанесение монокристаллических слоев методами жидкофазной, газофазной и молекулярно-пучковой эпитаксии;
- методы диффузионного легирования и ионной имплантации;
- методы литографии ФЛ, ИЛ, ЭЛ, РЛ для формирования на поверхности пластины необходимого на данном этапе рисунка;
- сборочные операции – скрайбирование подложек, монтаж чипа на кристаллодержатель, монтаж выводов, покрытие кристалла компаундами герметизация корпуса.
Кроме того отдельными отличительными признаками технологических процессов обладают ТП ГИС, а также ЭС изготавливаемые с помощью печатных плат (ПП).
Таким образом, к основным ТП производства ЭС можно отнести: осаждение пленок и формирование слоев из паровой, жидкой, газовой, ионно-плазменной фаз; травление (растворение) пленок; литографические процессы с применением оптического, электронного, ионного и рентгеновского излучений; электрохимические, диффузионные и имплантационные процессы; сборка, монтаж, контроль, испытания и др.
Физико-химические процессы изготовления ЭС, общие для различных технологий производства ЭС, называют базовыми (основными). Такими процессами можно считать получение пленок термовакуумным испарением, ионно-плазменное нанесение и травление пленок, диффузионные и литографические процессы, электрохимические процессы осаждения медных слоев на печатные платы (ПП) и т. п. Знание этих процессов определяет способы их осуществления, технико-экономическую эффективность технологии и рентабельность производства в целом.
В технологии ЭС трудно выделить чисто физические или чисто химические процессы. Обычно на химические процессы накладываются физические (адсорбция, диффузия, тепло- и массоперенос и др.), а на физические процессы влияют химические (межмолекулярное взаимодействие, хемосорбция, реактивная диффузия, реактивное испарение, химико-кинетические механизмы захвата частиц). Поэтому мы и изучаем физико-химические основы ТП. Данные процессы представляются в виде определенных закономерностей и уравнений, в которых решающую роль играют химический потенциал и такие параметры состояния, как температура, давление, состав, поверхностная энергия, а также электрические, магнитные, электромагнитные потенциалы.
В изучаемом курсе рассматриваются теория основных ТП производства РЭА, способы их осуществления и методы расчета.
Цель курса: получить общее представление о ТП производства ЭС и физико-химических явлениях лежащих в их основе, что облегчит усвоение конструкторско-технологических специальных дисциплин; научиться проводить исследование и анализ базовых ТП производства ЭС.
К современным ТП производства ЭС предъявляются высокие требования к точности и стабильности их протекания. Элементы изделий современных ЭС формируются с точностью от микронных и субмикронных размеров до нанометровых, причем используются супергрупповые методы обработки, когда в одном процессе или операции, на одной установке или позиции обрабатываются или формируются одновременно миллионы приборов или их элементов. Применение большого числа (несколько сотен) сложных операций, на каждую из которых влияет ряд технологических факторов, обусловливающих результаты обработки полуфабрикатов, приводит к необходимости привлечения для анализа ТП вероятностных и статистических методов. Однако при любом случае основой является физико-химическая сущность процесса, так как каждый элементарный ТП в первом приближении можно с достаточной степенью достоверности рассматривать как процесс, не осложненный возмущающим влиянием случайных факторов. Поэтому использование теории физико-химических процессов оказывается эффективным при анализе ТП, разрабатываемых или (и) реализуемых в промышленной практике производства ЭС.
Без учета физико-химического механизма ТП формирования рабочих структур РЭА невозможно правильно описать и оптимизировать процессы производства. Следует подчеркнуть, что затраты на исследования и совершенствование экспериментальной техники, как правило, быстро окупаются за счет роста эффективности усовершенствованных процессов производства изделий.
Теория ТП производства ЭС должна кроме описания и анализа ТП еще учитывать всю совокупность стохастических факторов.
Методология исследования и анализа связей точностных характеристик физико-химических и механических процессов обработки с параметрами качества изделий впервые была разработана в 20-х годах С. А. Векшинским применительно к технологии производства электронных ламп. В 40-х и 50-х годах она получила развитие в трудах Н. А. Бородачева, Н. Г. Бруевича и А. Б. Яхина.
Научные основы технологии РЭА методологически базировались, с одной стороны, на основах химической технологии, развитых в работах академиков Н. М. Жаворонкова, Г. Г. Девятых, В. В. Кафарова, а с другой — на кибернетических принципах, рассмотренных в трудах академиков Ю. Н. Глушкова, В. М. Семенихина, В. А. Мельникова.
В настоящее время развитие физико-химических процессов в технологии ЭС как научной дисциплины идет по пути определения и исследования явлений и процессов, протекающих на атомарном уровне, когда влиянием даже самых незначительных флуктуации факторов и параметров уже нельзя пренебрегать. Сегодня для анализа ТП широко привлекаются методы: электронная микроскопия, Оже- и масс-спектроскопия, фото- и эллипсометрия, спектрометрия, радиометрия, СЗМ, гравиметрические методы и многие другие.
Дата добавления: 2015-08-21; просмотров: 1554;