Анализ причин брака при производстве кремниевых СВЧ p-i-n диодов
Структура и параметры p-i-n диода. Сопротивление i-слоя при подаче прямого СВЧ тока. Технология производства p-i-n диодов. Брак, связанный с технологией изготовления структуры, на сборочных операциях. Причины брака при основных технологических операциях.
| Рубрика | Коммуникации, связь, цифровые приборы и радиоэлектроника |
| Вид | дипломная работа |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 23.09.2018 |
| Размер файла | 5,4 M |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
На Рисунке 16 представлен вид одного из проявленных образцов полоски с сечениями меза-кристаллов Si СВЧ p+-i-n+ диода дециметрового диапазона.
Рис.16. Фрагмент сечения одного из меза-кристаллов прибора изображенного на рис.7, проявленного на образце в виде полоски. Толщина p+-слоя 10,5мкм, толщина i-слоя 51,5мкм, глубина травления мезы 17мкм
Аналогично были измерены длины i-слоев всех остальных меза-кристаллов на полоске. Полученные данные были занесены в Таблицу №2.
Таблица №2
Зависимость дифференциального сопротивления Rd от длины i-слоя базы для p+-i-n+ диода дециметрового диапазона
|
№ |
I- толщина слоя базы, мкм |
Прямое динамическое сопротивление диода (Rd), Ом |
|
|
1 |
75 |
1,85 |
|
|
2 |
75 |
1,66 |
|
|
3 |
72,5 |
1,57 |
|
|
4 |
72,5 |
1,52 |
|
|
5 |
70 |
1,43 |
|
|
6 |
67,5 |
1,39 |
|
|
7 |
67,5 |
1,35 |
|
|
8 |
67,5 |
1,28 |
|
|
9 |
65 |
1,25 |
|
|
10 |
62,5 |
1,21 |
|
|
11 |
- |
- |
|
|
12 |
60 |
1,18 |
|
|
13 |
60 |
1,17 |
|
|
14 |
58 |
1,12 |
|
|
15 |
58 |
1,12 |
|
|
16 |
58 |
1,12 |
|
|
17 |
57 |
1,12 |
|
|
18 |
55 |
1,09 |
|
|
19 |
55 |
1,08 |
|
|
20 |
55 |
1,08 |
|
|
21 |
55 |
1,07 |
|
|
22 |
52,5 |
1,06 |
|
|
23 |
55 |
1,08 |
|
|
24 |
52,5 |
1,09 |
|
|
25 |
52,5 |
1,08 |
|
|
26 |
55 |
1,1 |
|
|
27 |
55 |
1,12 |
|
|
28 |
55 |
1,12 |
|
|
29 |
55 |
1,15 |
|
|
30 |
55 |
1,17 |
|
|
31 |
56 |
1,21 |
|
|
32 |
57,5 |
1,27 |
|
|
33 |
57,5 |
1,29 |
|
|
34 |
57,5 |
1,33 |
|
|
35 |
57,5 |
1,39 |
Примечание: курсивом выделены значения с повышенным Rd, полужирным выделены значения Rd соответствующие параметрам годных приборов.
Анализ данной таблицы показал, что для получения годных по прямому динамическому сопротивлению (Rd) (0,7-1,2 Ом) диодов необходимо в качестве исходных использовать структуры с толщиной i-слоя не более 55мкм.
Для определения нижней границы величины i-слоя была исследована выборка из 4-х групп кристаллов с предварительно измеренными значениями по прямому динамическому сопротивлению (Rd) и пробивному напряжению (Uпроб) и емкости (Сd). Результаты измерений представлены в Таблице №3.
Таблица №3
Зависимость дифференциального сопротивления Rd от толщины i-слоя базы диода для 4-х групп приборов
|
№ |
Прямое динамическое сопротивление диода (Rd), Ом |
Емкость (C), пФ |
I-толщина слоя базы в изм. на микроскопе, мкм |
I- толщина слоя базы в изм. на комп, мкм |
|
|
Группа 0,7 Ом |
|||||
|
1 |
0,75 |
0,24 |
37,5 |
35 |
|
|
2 |
0,77 |
0,23 |
37,5 |
34 |
|
|
3 |
0,81 |
0,225 |
42,5 |
38 |
|
|
4 |
0,71 |
0,25 |
37,5 |
35,6 |
|
|
5 |
0,71 |
0,261 |
35 |
34,4 |
|
|
Группа 0,8 Ом |
|||||
|
1 |
0,71 |
0,28 |
32,5 |
31,5 |
|
|
2 |
0,7 |
0,235 |
32,5 |
32 |
|
|
3 |
0,82 |
0,225 |
35 |
36 |
|
|
4 |
0,8 |
0,21 |
37,5 |
37 |
|
|
5 |
0,77 |
0,25 |
35 |
33 |
|
|
Группа 0,9 Ом |
|||||
|
1 |
0,89 |
0,2 |
45 |
44 |
|
|
2 |
0,93 |
0,205 |
45 |
42,6 |
|
|
3 |
0,9 |
0,202 |
45 |
44,5 |
|
|
4 |
0,97 |
0,19 |
45 |
44,5 |
|
|
5 |
0,88 |
0,2 |
45 |
43,1 |
|
|
Группа 1 Ом |
|||||
|
1 |
0,97 |
0,185 |
46 |
42 |
|
|
2 |
0,99 |
0,185 |
45 |
43 |
|
|
3 |
0,99 |
0,185 |
46 |
45 |
|
|
4 |
0,95 |
0,185 |
46 |
45 |
|
|
5 |
0,92 |
0,195 |
45 |
43,5 |
Примечание: курсивом выделены значения с повышенным Rd, полужирным выделены значения Rd соответствующие параметрам годных приборов.
Согласно полученным данным нижняя граница толщины i-слоя базы диода должна быть не менее 45мкм, иначе емкость кристалла (Сd) начинает превышать её рабочее значение, равное 0,2 пф.
Исследование кремниевого Si СВЧ p+-i-n+ диода приведенного на Рисунке 11 показало, что определяющим величину прямого динамического сопротивления (Rd) параметром конструкции прибора является толщина i-слоя базы диода и соблюдении значения этой величины в пределах 45-55 мкм является необходимым условием получения годных приборов.
Заключение
Анализ брака при производстве кремниевых СВЧ p-i-n диодов остаётся актуальной задачей. Проведенная в этом направлении работа показала наличие в структуре приборов существенные отклонения от норм, заложенных в КТД. Для выявления этих отклонений предложен метод анализа производственного брака, основанный на изучении сечений меза-структур бракованных приборов. В результате использования этого метода удалось определить толщину диэлектрического покрытия и её изменение вдоль боковой поверхности меза структуры, а также форму этой боковой поверхности и толщины полупроводниковых слоёв входящих в конструкцию прибора. На основе проведенного анализа брака меза кристаллов мощных кремниевых переключательных СВЧ P+IN+диодов трехсантиметрового диапазона можно сделать следующие выводы:
- процент выхода годных приборов со структурой P+ р N+ типа при толщине базового i-слоя не менее 135 мкм и толщине диэлектрического покрытия на боковой поверхности кристалла (не менее 10 мкм) зависит от наиболее благоприятной формы контура боковой поверхности меза структуры с минимальной величиной выступа в виде «зуба» у верхнего основания мезы;
- химическая обработка боковой поверхности меза структуры в травителе с ускоренным травлением P+ слоя приводит к полному удалению выступа в виде «зуба» и сглаживанию формы боковой поверхности у верхнего основания меза структуры;
- сглаживание формы боковой поверхности у верхнего основания меза структуры сопровождается изменением угла наклона фаски P+р перехода в сторону уменьшения P+области;
- в травителе с ускоренным травлением P+ слоя происходит проявление дефектов кристаллической решетки кремния на боковой поверхности меза структуры;
- проведенные исследования позволили наглядно продемонстрировать взаимосвязь конструктивных, электрических и структурных параметров меза кристалла с процентом выхода годных приборов со структурой P+ р N+ типа с уровнем обратного напряжения Uобр 1500-1600 В.
Представленная методика анализа брака показала высокую степень информативности и наглядности полученных образцов сечений меза-кристаллов. Данная методика может быть использована при анализе полупроводниковых структур, применяемых в производстве различных дискретных приборов с типичными размерами активных областей не менее 2,5 мкм, что связано с разрешающей способностью использованного оптического оборудования (ММH-2 «A.O. ЛОМО»).
Список используемых источников
1. Филатов М. Ю., Роговский Е. С., Колмакова Т. П., Меженный М. В., Дренин А. С., Исследование и устранение причин брака при производстве мощных кремниевых PIN диодов // Электронная техника. Серия 2.Полупроводниковые приборы. - 2012. -Выпуск 2(229) -С. 77-86.
2. Зи С., Физика полупроводниковых приборов// М.:Мир. - 1984
3. Либерман Л. С., Грушина Ф. М., Калачев В. В., Кобылянский П. А., Сычева Г. С., Электронная техника. Серия 2. Полупроводниковые приборы. - 1977. - № 4. - C. 94-96.
4. Шерченков А.А., Штерн Ю.И. ,Материалы электронной техники: Лабораторный практикум. Часть 3. - М.: МИЭТ, 2004. - 86 с.: ил.
5. A.J. Pikor. Multiple semiconductor structure // ПатентUS3988765A. -1975.
6. Кривуца В.А., Басанец В.В., Болтовец Н.С., Иванов В.Н., и др. Кремниевые высоковольтные бескорпусные переключательные СВЧ p-i-n диоды с пробивным напряжением не менее 2000 В// «Техника и приборы СВЧ».2010. -№1 - С.16-18.
7. Курносов А. И., Юдин В. В. Технология производства полупроводниковых приборов и интегральных микросхем. - М.: Высшая школа. - 1986
8. Шерченков А.А., Штерн Ю.И. ,Материалы электронной техники: Лабораторный практикум. Часть 3. - М.: МИЭТ, 2004. - с.86.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Классификация, структура, принцип работы, обозначение и применение полупроводниковых диодов, их параметры. Расчет вольтамперных характеристик при малых плотностях тока. Особенности переходных характеристик диодов с р-базой. Методы производства диодов.
курсовая работа [923,5 K], добавлен 18.12.2009Принцип действия полупроводниковых диодов различного назначения. Прямое и обратное включение выпрямительного диода. Статическое и динамическое сопротивление. Исследования стабилитрона и светодиода. Стабилизация напряжений в цепях переменного тока.
лабораторная работа [230,6 K], добавлен 12.05.2016Принцип действия полупроводниковых диодов, свойства p-n перехода, диффузия и образование запирающего слоя. Применение диодов в качестве выпрямителей тока, свойства и применение транзисторов. Классификация и технология изготовления интегральных микросхем.
презентация [352,8 K], добавлен 29.05.2010Исследование параметров и характеристик туннельных диодов, а также принципа их работы и свойств. Анализ способности туннельного диода усиливать, генерировать и преобразовывать электромагнитные колебания. Обзор методов изготовления и применения диодов.
реферат [712,9 K], добавлен 02.02.2012Технология изготовления полупроводниковых диодов, структура, основные элементы и принцип действия. Процесс образования p-n перехода, его односторонняя проводимость. Электрофизические параметры электро-дырочных переходов. Контактная разность потенциалов.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 28.01.2015Характеристика полупроводниковых диодов, их назначение, режимы работы. Исследование вольтамперной характеристики выпрямительного полупроводникового диода, стабилитрона и работы однополупериодного полупроводникового выпрямителя. Определение сопротивления.
лабораторная работа [133,6 K], добавлен 05.06.2013Полупроводниковые приборы. Выпрямительные свойства диодов. Динамический режим работы диодов. Принцип действия диода. Шотки, стабилитроны, стабисторы, варикапы. Туннельные диоды. Обращённый диод. Статическая характеристика и применение обращённого диода.
реферат [515,0 K], добавлен 14.11.2008Изучение свойств германиевого и кремниевого выпрямительных полупроводниковых диодов при изменении температуры окружающей среды. Измерение их вольт-амперных характеристик и определение основных параметров. Расчет дифференциального сопротивления диода.
лабораторная работа [29,7 K], добавлен 13.03.2013Виды и обозначение диодов. Основные параметры выпрямительных диодов. Диоды Шоттки в системных блоках питания, характеристики, особенности применения и методы проверки. Проявление неисправностей диодов Шоттки, их достоинства. Оценка возможности отказа.
курсовая работа [52,6 K], добавлен 14.05.2012Теоретические основы работы светоизлучающих диодов, области их применения, устройство и требования к приборам. Полупроводниковые материалы, используемые в производстве светоизлучающих диодов: арсенид и фосфид галлия. Основные параметры светодиода.
курсовая работа [1,1 M], добавлен 18.12.2009Анализ конструктивных особенностей полупроводниковых диодов. Диодные матрицы и сборки. Структура диода Ганна с перевернутым монтажом. Основные ограничители напряжения. Расчет характеристик диода Ганна. Смесительные и переключательные СВЧ-диоды.
курсовая работа [365,9 K], добавлен 18.12.2009Разработка прибора, предназначенного для изучения полупроводниковых диодов. Классификация полупроводниковых диодов, характеристика их видов. Принципиальная схема лабораторного стенда по изучению вольтамперных характеристик полупроводниковых диодов.
курсовая работа [1,2 M], добавлен 20.11.2013Классификация и условные обозначения полупроводниковых диодов. Назначение, область применения и общий принцип их действия. Вольтамперная характеристика и основные параметры полупроводниковых диодов. Диод Есаки (туннельный диод) и его модификации.
курсовая работа [1,8 M], добавлен 19.10.2009Диоды на основе электронно-дырочного перехода. Режимы работы диода. Технология изготовления электронно-дырочного перехода. Анализ диффузионных процессов. Расчет максимальной рассеиваемой мощности корпуса диода. Тепловое сопротивление корпуса диода.
курсовая работа [915,0 K], добавлен 14.01.2017Вольтамперная характеристика выпрямительного диода на постоянном токе для прямой ветви. Схема диода Шоттки с осциллографом на переменном токе. Изучение диодных ограничителей с нулевыми пороговым значением. Схема диодных ограничителей со стабилитронами.
лабораторная работа [902,0 K], добавлен 08.06.2023Рассмотрение синтеза структуры транзистора с использованием расчетных соотношений и параметров материалов, применяемых в производстве. Расчет кремниевых эпитаксиально-планарных транзисторов, их конструктивные и технико-эксплуатационные характеристики.
курсовая работа [257,7 K], добавлен 21.09.2010Преимущества диодов Шоттки по сравнению с обычными p-n-переходами. Основные стадии формирования структуры кремниевого диода. Классификация типов обработки поверхности полупроводниковых пластин. Особенности жидкостного травления функциональных слоев.
реферат [237,4 K], добавлен 20.12.2013Назначение, преимущества, расчет технических параметров светоизлучающих диодов (СИД). Внешний квантовый выход и потери излучения. СИД как элемент электрической цепи и как элемент оптрона. Излучательная, спектральная, оптическая характеристики СИД.
курсовая работа [1,9 M], добавлен 04.03.2009Назначение и классификация полупроводниковых приборов, особенности их применения в преобразователях энергии и передаче информации. Система обозначений диодов и тиристоров, их исследование на стенде. Способы охлаждения расчет нагрузочной способности.
дипломная работа [3,9 M], добавлен 28.09.2014Закономерности протекания тока в p–n переходе полупроводников. Построение вольтамперных характеристик стабилитрона, определение тока насыщения диода и напряжения пробоя (напряжения стабилизации). Расчет концентрации основных носителей в базе диода.
лабораторная работа [171,4 K], добавлен 27.07.2013
