Давление аргона для всех трех магратронов одинаково.
После напыления пластины автоматически укладываются в приемную кассету в шлюзе выгрузки. Когда последняя пластина из шлюза загрузки попадает на конвейер, кассета шлюза загрузки автоматически опускается вниз, после чего закрывается затвор шлюза загрузки отсекая шлюз от рабочей камеры.
В шлюз загрузки напускается воздух до атмосферного давления, после чего выдается команда оператору о замене пустой кассеты на кассету с пластинами. На перегрузку кассет, откачку и промывку шлюза аргона необходимо от двух до четырех минут. Во время перегрузки кассет и откачки шлюза конвейер продолжает двигаться с первоначальной скоростью, но пластины на конвейер не поступают. Таким образом на конвейере образуется разрыв ряда движущихся пластин и, когда этот разрыв подойдет к шлюзу выгрузки, то автоматически выдается команда об окончании выгрузки и закроется затвор шлюза выгрузки.
Команда об окончании выгрузки выдается также в том случае, если в кассету выгрузки уложено 25 пластин.
В шлюз выгрузки напускается воздух до атмосферного давления и включается сигнализация к перегрузке. По этому сигналу открывается дверь шлюза, вынимается кассета с пластинами, ставится пустая кассета и закрывается дверь. При этом шлюз через 2 форклапана откачивается до 13,3Па (1·10-1 мм рт ст), затем в течение (10±5) с промывается аргоном, после чего откачивается до 1,3Па (1·10-2 мм рт ст), затем закрываются форклапаны и открывается затвор шлюза. Откачка и промывка шлюза загрузки аргоном протекают так же, как и в шлюзе выгрузки, но, если необходимо откачивать оба шлюза, то срабатывает блокировка, запрещающая откачку шлюза загрузки до тех пор, пока не откатается шлюз выгрузки. Если оператор по каким-либо причинам своевременно не подготовил шлюз выгрузки к приему следующих пластин, то при подходе ряда пластин к закрытому затвору шлюза выгрузки во избежание поломки пластин автоматически отключается конвейер, нагрев пластин и все магратроны.
При отключении микропроцессора или отказа микропроцессора оператор с помощью кнопок блока управления включает ручной режим управления установкой и плавно регулирует скорость конвейера, ток нагрева пластин, мощность магратронов и дает команду шлюзам загрузки и выгрузки на полуавтоматическую работу по загрузке пластин из кассеты на конвейер и выгрузке пластин с конвейера в кассету шлюза выгрузки.
В ручном режиме скорость конвейера, ток нагрева пластин и мощность магратронов регулируется с помощью резисторов блока управления, но не стабилизируется. Давление аргона в зоне распыления регулируется ручкой блока управления натекателем.
Команду об окончании работы шлюза выгрузки оператор подает с помощью кнопки «СТОП» шлюза выгрузки после выгрузки необходимого числа пластин. Кнопкой «СТОП» можно выдать команду об окончании выгрузки.
2.2 Расчетная часть
2.2.1 Техническое обоснование выбора материала катодов
2.2.1.1 Требования к контактам
– Контакт должен быть невыпрямляющим, т.е. его сопротивление не должно зависеть от направления протекающего тока.
– В контакте должны отсутствовать нелинейные явления, т.е. сопротивление не должно зависеть от величины протекающего тока.
– Контакт должен иметь минимальное сопротивление, при этом в направлении, параллельном поверхности, сопротивление также должно быть малым, особенно если вывод присоединен.
– Контакт не должен инжектировать неосновные носители.
– Теплопроводность контакта должна быть высокой, а коэффициент теплового расширения – близким к коэффициентам теплового расширения кремния и материала вывода или корпуса.
– Контакт должен представлять металлически стабильную систему с кремнием и материалом вывода. В случае многослойных контактов это условие относится и к взаимодействию слоев между собой.
– Металл контакта должен обеспечивать достаточно хорошую адгезию к кремнию, а при распространенном контакте и к взаимодействию слоев между собой.
– Металл контакта должен быть термодинамически стабилен по отношению к диэлектрическому покрытию.
– В случае распространенного контакта желательно свести к минимуму влияние на электрические свойства диэлектрического покрытия, например, на подвижность ионов в окисле.
– Металл или система металлов контакта должны позволять проведение фотолитографии.
– Контакт не должен глубоко проникать в кремний. Это требование тоже достаточно серьезно, особенно в СВЧ транзисторах, где глубины диффузионных слоев могут составлять 0,2 – 0,4 мкм.
2.1.1.2 Характеристики Alи Al + Si
Достоинства Al:
Алюминий обладает высокой электропроводимостью. Этот металл легко напыляется и обладает высокой адгезией к окислу. Кроме того, он хорошо травится и обеспечивает высокое разрешение при фотолитографии. Алюминий восстанавливает окисные пленки в контактных окнах.
Алюминий с кремнием образуют стабильную электрическую систему, к алюминиевым пленкам хорошо осуществляется термокомпрессия. Алюминий пригоден для использования в радиоционно-стойких приборах.
Недостатки Al:
Высокая растворимость кремния в алюминии в твердой фазе. Кремний при охлаждении высаживается по границам зерен алюминия, за счет чего нарушается прочность контакта. При температуре 5000 С растворяется до 1% кремния.
Хорошее взаимодействие с двуокисью кремния; свободная энергия образования окисла для алюминия -376Ю7 ккал/мол, для кремния -192, 4 ккал/мол.
Для улучшения проникновения кремния в алюминий при изготовлении контактов можно применять вместо чистого алюминия сплавы алюминия с кремнием. В системе алюминия с кремнием не образуется никаких химических соединений, поэтому на границах раздела алюминия с кремнием, не образуется хрупких соединений, не появляются пустоты. Кремний, находящийся в алюминии в виде твердого раствора, почти не уменьшает его проводимость.
Кремний, рекристаллизующийся из твердого раствора в алюминии, содержит большое количество алюминия, который является акцепторной примесью, поэтому его проводимость достаточно высока.
Контактные площадки на пластине кремния всегда покрыты слоем естественного окисла. Алюминий реагирует с SiО2, поскольку может образовывать окислы с большой (–) отрицательной энергией образования, в результате между кремнием и алюминием создается низкоомный контакт, скорости этой реакции и диффузия кремния в алюминии достаточно велики, так что для получения низкоомного контакта требуется прогреть образец при температуре 500 0С в течение нескольких минут.
Алюминий медленно диффундирует в кремний, поэтому при производстве приборов нежелательных эффектов не возникает. Алюминий хорошо растворяется в твердом кремнии и образует в нем мелкие акцепторные уровни.
Поэтому для снижения уровня вышеописанных отказов предлагается применять сплавы алюминия с кремнием, вместо чистого алюминия.
Можно применять в качестве распыляемого материала мишени марки АК 1,0, имеющие иной состав по сравнению с алюминием А 99,5.
Сравнительный анализ состава мишений из Alи Al + Si дан в таблице 2
Табл. 2 Сравнительный анализ состава мишений
| Марка сплава | Al | Si | Cu | Ti | Mg | Mn | Fe |
| А | Основа 99,5 | ≤00,1 | ≤0,01 | ≤0,01 | ≤0,01 | ≤0,01 | ≤0,01 |
| АК – 1,0 | Основа 98,953 | 1,02 | ≤0,005 | ≤0,005 | ≤0,005 | ≤0,005 | ≤0,007 |
2.3 Экспериментальная часть
2.3.1 Постановка задачи
Постановка задачи заключается в выборе распыляемого материала, обработке его по существующему маршруту для проведения опробования.
Отечественной промышленностью выпускаются мишени на основе чистого алюминия марки «А» и алюминий с кремнием марки «АК – 1,0» по Яео. 021.127ТУ.
Предприятие АО «Восход» работает на алюминии марки «А». (табл. 3)
Табл.3 Состава мишени марки «А»
| Марка сплава | Al | Si | Cu | Ti | Mg | Mn | Fe |
| А | 99,5 | ≤0,01 | ≤0,01 | ≤0,01 | ≤0,01 | ≤0,01 | ≤0,01 |
Предлагается применять марку «АК – 1,0» (табл. 4)
Табл. 4 Состава мишени марки «АК – 1,0»
| Марка сплава | Al | Si | Cu | Ti | Mg | Mn | Fe |
| АК – 1,0 | 98,953 | 1,02 | ≤0,005 | ≤0,005 | ≤0,005 | ≤0,005 | ≤0,007 |
Предприятие получает заготовки мишеней, затем из них по чертежам изготавливают мишени, химически обрабатывают в растворе щелочи КОН, нейтрализуют соляной кислотой, промывают в деионизированной воде и устанавливают в магратроны установки, где их одновременно применяют в количестве трех штук. Затем мишени тренируют в течении 40 – 70 минут и по толщине пленок подбирают технологический режим.
2.3.2 Методика проведения эксперимента
Три партии пластин изделий КР1095ПП1 были разделены на четные и нечетные пластины.
На четных пластинах напыляем чистый алюминий марки «А», на нечетных – алюминий с кремнием марки «АК – 1,0». Далее пластины были пропущены по существующему маршруту и переданы на контроль электрических параметров.
2.3.3 Анализ результатов эксперимента
1. При изменении сопротивления шар-шар (Rш-ш) контакты на нечетных и четных пластинах ведут себя по-разному.
а) на четных (с чистым алюминием) пластинах сопротивление нестабильно на одном и том же кристалле и изменяется от значений 5,4 до 0,8 Ом (при одновременном замере);
б) на нечетных пластинах (с металлизацией «Al+Si») сопротивление не изменяется в процессе его измерения. Все значения сопротивления шар-шар (Rш-ш) на пластине и на одном и том же кристалле стабильны, хотя средний уровень замеров на пластине и от пластины к пластине, несколько выше минимального значения по сравнению с Rш-ш на пластинах с чистым алюминием, и составляет приблизительно 1,17 Ом, а Rш-а имеет значение 4,7 Ом.