Курсовая работа: Дослідження процесу напилення металевого контакту методом магнетроного розпилення

Метою розрахунку є визначення товщини кремнієвої пластини та деяких до-даткових фізичних параметрів. Хід розрахунку наступний:

Розрахунок орієнтованої площини збідненої n-бази Wзn , мкм

Wзn = 0,52 * √ρn*UBR, (4)

Wзn = 0,52 * √80 * 2400 = 227,8

Для лавинних силових діодів основною являється вимога більшого однорідного лавинного пробою по всій площині структури. Для задовольняння цієї вимоги необхідно, щоб товщина n-бази перевищувала товщину області об’ємного заряда p-n переходу в цій базі не менш ніж на 50-100 мкм.

Wn ≈ Wзn + 60 (5)

Wn ≈ 227,8 + 60 = 287,6

Розрахунок загальної товщини кремнієвої пластини Wsi , мкм

Wsi= Xjp + Xjn + Wn , (6)

Wsi = 100 + 33 + 287,8 = 420,8

Важливим фізичним параметром є час життя дірок в n-бази. Для забезпечен-ня максимального значення прямого струму при прямій мінімальній напрузі, час життя дірок повинен бути великим. Час життя дірок τр, мкс

τр ≥ (Wsi– 50 / 80)2 , (7)

τр ≥ (420,8 – 50 / 80)2 = 21,5

2.1.4 Розрахунок діаметра випрямляючого елемента та вибір корпусу діода

Правильність даного розрахунку забезпечує роботу діода при завданих значеннях прямого струму без перегріву. В процесі роботи діода, випрямляючий елемент нагрівається і за рахунок цього виділяється теплова енергія. Виділена енергія повинна бути передана на корпус та розсіяна в оточуюче середовище, то єсть для нормальної роботи діода повинно бути витримано визначене співвідношення між цими двома потужностями. Потужність втрат залежить від щільності струму, який проходить скрізь діод в прямому напрямі. Для визначення цієї потужності виконуються наступні розрахунки:

Розрахунок середньої потужності прямих втрат виконується в наступній послідовності:

1. Розраховуємо радіальний розмір фаски діода lф, мм

lф = 0,5 + Wsictgφ , (8)

lф = 0,5 + 0,42 * 1,54 = 1,15

2. Розраховуємо активну площу структури Saкт, см2

Saкт = π/4 (dв.е – 2lф)2 , (9)

Saкт = π/4 (32 – 2 * 1,15)2 = 6,92

3. Задаємо декілька значень діаметра випрямляючого елементу із стандартного ряду, розраховуємо таку ж кількість значень Saкт , після чого знаходи-мо для кожного значення Saкт щільність струму по JF , A/cм2

JF= 2,5IFAV / Sакт , (10)

JF= 2,5 * 2000 / 6,92 = 722,5

4. Далі по графіку залежності (рисунок 4) для струму JFвизначаємо UF(2,5 IFAV) та визначаємо РFAV. Після цього будуємо графік залежності середньої потуж-ності від діаметру випрямляючого елементу.

Розрахунок середньої потужності прямих втрат РFAV, Вт

РFAV= IFAV*UF, (11)

де UF– пряма напруга діоду в відкритому стані

РFAV= 2000 * 2,2 = 4400

Поряд із графіком залежності РFAV = f(dв.e) також будується графік залежності потужності (рисунок 5), що розсіюється від випрямляючого елементу Рроз = f (dв.е). Для побудування цього графіка повинно бути попередньо вирішене питання о конструкції корпусу випрямляючого елементу. Це пов’язано з тим, що для подальших розрахунків потрібно знати величину теплового опору. Ця величина показує, на скільки градусів змінюється температура, при зміні потужності на 1 Вт.

Розрахунок потужності Рроз , Вт розсіювання проводиться за формулою:

Рроз = (Tjm – Tc) / Rt, (12)

де Rt– тепловий опір, С0 / Вт;

Рроз = (175-125) / 0,055 = 909

По побудованим графікам залежності обирається мінімальне значення діа-метру випрямляючого елементу, виходячи з умов Рроз = РFAV, або Рроз> РFAV .

2.2 Технологічна схема виготовлення приладу ДЛ553-2000

Технологічний процес виготовлення структури приладу ДЛ553 базується на використанні таких операцій як дифузія, сплавлення з молібденом, травлення фас-ки, напилення. Для створення двохшарової структури типу p-nвикористовується дифузія акцепторної домішки. Сплавлення структури з термокомпенсатором відбу-вається шляхом термічного впливу в водневій пічці. Створення омічного контакту відбувається шляхом магнетронного напилення алюмінію з наступним впалюванням.

Технологічна схема виготовлення структури приладу ДЛ553 показана в таблиці 5.

Таблиця 5 – Технологічна схема виготовлення структури приладу ДЛ553

Структура Операції Матеріали
p
n

Підготовка поверхні.

Дифузія Al

Т = 12500 С; t = 22

C2 H5OH – 100 мл

Н2 О – 4 мл

Al (NO3)3 – 18 гр

Сплавлення з

молібденом

Молібден ВЧ

Продовження таблиці 5

Структура Операції Матеріали

Зняття першої

фаски

Фтористоводнева

кислота, азотна

кислота з додаван-

ням води

Напилення алюмінію

(15 – 22 мкм) на анод-

ну сторону структури

Алюміній марки

А999

Зняття другої

фаски

Азотна кислота,

оцтова кислота,

фтористоводнева

кислота

Захист p – n

переходу

Компаунд

КЛТ – 3

Збірка в корпус,

вакуумізація, гарме-тизація, маркіровка,

випробування

Прижимні контак-ти: мідь 0,2 , срібло, родій

2.3 Визначення послідовності операцій технологічного процесу напилення

Першою операцією процесу напилення є підготовка елементу напівпровідни-кового шляхом травлення в фтористоводневій кислоті – проводиться в поліетілено-вії ємності. Протравити касету з елементами напівпровідниковими протягом 60 сек.

при кімнатній температурі. Після чого достати касету з елементами із ємності з фтористоводневою кислотою. Промити цю касету під діонізованою водою до нейт-ральної реакції РН=7. Потім просушити.

Другою операцією є безпосередньо напилення з метою створення омічного контакту при значенні вакууму 2 – 3 * 10-3 мм рт ст. Товщина напиленого шару по-винна бути 15 – 22 мкм.

Контроль поверхні напиленого шару – візуальний. Плівка повинна бути су-цільною та однакової товщини по всій поверхні.

Наступною операцією є впалювання алюмінію в напівпровідниковий елемент з метою підвищення якості плівки та міцності пластини. Операція здійснюється при режимах вакууму 3,5 * 10-3 мм рт ст., температура вплавлення 2500 С.

К-во Просмотров: 211
Бесплатно скачать Курсовая работа: Дослідження процесу напилення металевого контакту методом магнетроного розпилення