Контроль поверхні впаленого шару – за допомогою мікроскопа.
На рисунку 6 зображена технологічна схема процесу напилення приладу ДЛ553-2000.
2.4 Розробка комплекту технологічної документації процесу напилення
Комплект технологічної документації необхідний для організації вироб-ництва напівпровідникових приладів та інтегральних мікросхем. Він повинен містити:
-маршрутну карту;
-операційні карти;
-карти контролю;
-карти ескізів;
| Підготовка елементу напівпровідникового до напилення |
| Напилення алюмінію |
| Контроль поверхні напиленого шару |
| Впалювання алюмінію в напівпровідниковий елемент |
| Контроль поверхні напиленого шару |
Рисунок 6 – Технологічна схема процесу напилення приладу ДЛ553-2000
-відомість матеріалів;
-відомості обладнання, оснастки, тари;
-технологічну специфікацію;
-технологічні інструкції.
Маршрутна карта встановлює послідовність виконання технологічних, конт-рольних та транспортних операцій при виготовленні конкретних деталей, складан-ня виробу, цого упаковці. Крім найменування операції і короткого викладення її змісту в маршрутній карті вказується номер технологічного документу, де дається ретельне описання кожної операції з вказанням цаху і дільниці, де вона виконуєть-ся, перелічуються деталі, основні і допоміжні матеріали, норма їх витрат, облад-нання, а також виробничі розряди працівників, норми часу виготовлення тисячі ви-робів і їх розцінки.
Операційна карта містить описання операції виготовлення напівпровід-никових приладів та ІМС з вказанням переходів, прийомів, режимів обробки, техно-логічного оснащення, а також вимоги техніки безпеки і технологічної гігієни. Крім того, в операційній карті вказується порядок отримання заготовок і матеріалів, здачі обробленних деталей, зберігання невикористаних матеріалів, підготовки та прид-бання робочих місць. Операційна карта є основним технологічним документом і по-винна знаходитись на робочому місці.
Карти ескізів містять схеми виконуємих операцій, ескізи, таблиці та описання прийомів безпечного використання робіт, а також правильної організацій праці. Вони є додатком до операційних карт.
Відомість операцій і маршрутно-контрольна карта містять переліки і опи-сання операцій технологічного контролю, виконуємих при виготовленні кон-кретних виробів або їх деталей, зі вказанням засобів, їх методів контролю, і вимог до контролюємих параметрів. Відомість операцій звичайно доповнюється контроль-ними картами, в яких приводяться методики контролю і описання застосовуємих засобів.
Комплект технологічної документації зведено в додаток В.
2.5 Дослідження процесу створення металевих контактів на структурахприладу ДЛ553-2000
Метою експерименту є уточнення факторів або параметрів технологічного процесу, які забезпечують відтворюєме отримання алюмінієвої металізації. Цими факторами є :
1) відстань від тигля електронопроміневої гармати з розплавом алюмінію до напиляємого напівпровідникового елемента;
2) температура нагріву елемента перед напиленням;
3) струм променя та час напилення, а також обробка елемента перед напи-ленням;
4) температура впалювання напиленого шару.
Із-за обмеженої потужності електронопроменевої ґармати та часу її роботи, потрібну товщину металізації досягають за декілька процесів напилення без роз-герметизації. Як відомо, товщина напиленого шару тим більша, чим менша відста-нь тигля до напиляємой поверхні. Но, з іншого боку, при розташуванні декількох елементів на куполоподібний носій, із-за складного розподілу розпиляємого мета-лу по куті, при дуже близькому розташуванні купола відносно тигля, товщина металізації на бічних елементах виявляється суттєво нижче ніж на центральних. Тому доводиться свідомо піднімати у верх купол, понижуючи швидкість напилен-ня і, відповідно, збільшувати час напилення.
Відомо також, що при напилені металу на холодну пластину, товщина мета-лізації значно більша ніж при напилені на прогріту пластину, тому що відбиття металу від підложки підвищується з ростом температури. Но, з іншого боку, при напиленні на прогріту підложку, адгезія металу буде вище і кристалічна структура напиленого шару покращується.
Таким чином, з точки зору вище зазначеного, метою експерименту є оптимі-зація кожного з вище приведених факторів технологічного процесу для стійкого та оптимального процесу напилення.
Значення конкретних параметрів змінюється на малих партіях приладів в розиірі одного завантаження. Товщина напиленого шару визначається методом зва-ження на прецизійних вагах (ВЛА-200) з точністю зваження 0,1 мг.
Величина напруги замірялась на кожному з елементів після впалювання алю-мінію по стандартній методиці. Температура нагріву підложки визначалась непря-мим заміром за допомоги термопари ТХК. Відповідність показань термопари істи-нним значенням температури на під ложці досягалось зміною положення термопа-ри в просторі з перевіркою по контрольним точкам. Контрольними точками були точки 1830 (температура плавлення припою пос-61) та 2310 (температура плавлен-ня олова). Зразки розплавляємих металів мали вигляд правильного трикутника зі стороною 8 – 10 мм. та товщиною 100 мкм. (0,1 мм). Точність відповідності визна-чали по підплавленню їх кутів.
Приведені в таблиці 6 результати показують, що найбільш технологічним та відтворним є варіант технології напилення, при котрому напилення проводиться одночасно на 18 напівпровідникових елементів, завантажених на тримач купольно-го типу. Напилення відбувається за два етапи роботи електронопроміневої гармати тривалістю 8 та 6 хвилин. Таким чином, зберігається час безпечної роботи гармати (8 хвилин) без перегріву, і загальний час напилення достатньо для напилення мета-лізації алюмінію товщиною 20 мкм. Висота купола над тиглем електронопроміне-вій гармати 300 ± 5 мм в середній частині. Незважаючи на те, що при зниженні ви-соти купола над тиглем до 260 мм, швидкість осадження алюмінію збільшується,
також збільшується величина розкид між крайніми та центральними елементами. Такий варіант доступний тільки в тому випадку, коли напиляємих елементів не пе-ревищує шести, і вони розположенні по центру.
Оптимальна температура нагріву перед напиленням складає 2500 С. При великій температурі різко падає вакуум, а при меншій температурі – збільшується значення прямого падіння напруги.
Після напилення структури виймались з гнізд купола та провірялись на зов-нішній вигляд. Напилений шар алюмінію повинен бути рівний, білого кольору.
Досліджено вплив технологічних факторів на процес напилення алюмінієм на елементи напівпровідникові. З застосуванням отриманих результатів виго-товлена партія елементів без технологічних браків. Під час напилення не яких збоїв в роботі вакуумної установки не було. Виготовлені прилади показали висо-кий вихід придатного.
Після усіх необхідних дії та перевірок партія елементів напівпровідникових відправлена на впалювання.
Таблиця 6 – Аналіз результатів
| № партії Назва параметру | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 |
| Висота купола над тиглем, мм | 260 | 260 | 300 | 300 | 320 |
| Температура нагріву, Т0 С | 200 | 250 | 200 | 250 | 250 |
| Режим напиленняКвт/хвл. | 10 7+6 | 8 8+8 | 10 8+6 | 10 8+6 | 10 8+8 |
| Кількість одночас-но напиляємих елементів напівпровід-никових, шт. | 18 | 18 | 18 | 18 | 18 |
| Товщина напиленого алюмінію, h мкм | 19,8±6,3 | 19,5±6 | 21±3,9 | 20,2±3,5 | 18,9±3,6 |
| Напруга в провід-ному стані, UfB | 1,48±0,36 | 1,41±0,31 | 1,4±0,2 | 1,31±0,08 | 1,42±0,1 |
2.6 Обладнання дільниці напилення
Високовакуумна установка напилення типу В90.1 є сучасною та універсаль-нозастосованим устаткуванням для самих різних задач вакуумної техніки напи-лення. За допомогою цієї установки можливе проведення якісного напилення декількох елементів напівпровідникових одночасно. Ця універсальність устатку-вання досягається простотою основної конструкції, яку можна укомплектовувати на вибір богатим асортиментом допоміжних обладнань.
Установка складається з :
1) Вакуумної камери. Вона розташована вертикально і має діаметр на світлі, рівний 900мм. Передня чверть камери представляє собою дверцу, яка виготовлена із нержавіючої спеціальної сталі. На зовнішній стороні камери розташована система мідних труб для обігріву та охолодження по засобам води. Два змонтованих вікна з Ду 150 забезпечують в з’єднанні з освітленням камери добрий огляд вакуумної ка-мери в любий час. Для встроєння допоміжних обладнань та стандартних вводів є 18 фланцевих отворів та 4 фланцевих штуцера.
2) Несучої рами. Вона представляє собою стійку для вакуумної камери. На несучій рамі знаходиться підвід струму для випаровування на опорах. На цій рамі також знаходяться 4 розетки на 220 В ~ , та одна на 24 В ~ . Ці розетки потрібні для підключення додаткових керуючих та вимірюючих приладів.
3) Насосного агрегату.
Він оснащений такими насосами :
- пластичний насос : S = 150 м3 год-1 ;
-насос Рута : S = 1800 м3 год-1 ;
- насос маслодифузійний : S = 8000 л сек.-1 .
Усі вентилі обслуговуються за допомоги манометрів або магнітів. К насос-ному агрегату можна підключити другий маслодифузійний насос такої ж продук-тивності та низькотемпературну ловушку для рідкого азоту.