Материал: 61-я научно-техническая конференция профессорско-преподавательского состава, сотрудников, аспирантов и студентов ВГТУ. Строганов А.В

УДК 621.3

А.С. Лизункова, А.В. Арсентьев

РАЗРАБОТКА ВАРИАНТОВ ТОПОЛОГИЧЕСКИХ ШАБЛОНОВ ДЛЯ СЕНСОРНОГО ЭЛЕМЕНТА ДАТЧИКА ГАЗОВ

Датчик газов относится к области приборостроения. Данное исследование проводится для улучшения важных метрологических характеристик – снижения рабочей температуры максимальной газочувствительности и потребляемой мощности полупроводниковых датчиков газов на основе оксидов металлов.

Топология кристалла для сенсорного элемента датчика газов с нагревателем 2x2 мм2 со встречно-штыревой структурой состоит из двух электродов 200х200 мкм, имеющих форму квадрата (сток и исток транзистора с нижним расположением затвора), а также из гребешков с периодически расположенными длинными узкими штырями. Расстояние между штыревыми электродами составляет 20х20 мкм.

На готовом, созданным в топологическом редакторе L-edit, кристалле устанавливается тонкоплёночный нагреватель, расположенный по периметру устройства (рис. 1). Материал нагревателя – платина; питание – три батарейки мощностью 1,5 V; сопротивление

– 15 - 20 Ом.

Топология кристалла с нагревателем

10

УДК 621.382

Т.Г. Меньшикова, П.С. Панов

ОПТИМИЗАЦИЯ ПРОЦЕССА РАЗВАРКИ КОНТАКТОВ ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ИС

Внастоящее время в современных СБИС и полупроводниковых приборах, у которых размер контактных площадок достиг микронных размеров, процесс присоединения проволочных выводов контактных площадок корпуса с контактными площадками кристалла занимает одну из самых сложных и трудоемких операций.

Целью данной работы является оптимизация режима ультразвуковой сварки методом «клин – клин» алюминиевой проволокой 35 мкм и исследование разрывных показателей газового датчика при разных диаметрах проволоки.

Вданной работе были исследованы зависимости прочности микросварных соединений от параметров ультразвуковой микросварки. Испытания разрывных характеристик проводились на установке механического контроля DAGE 4000 PXY.

Варьировались три параметра: время сварки, усилие давления инструмента и мощность УЗГ. Конечным результатом анализа стало определение прочности соединения.

Экспериментальные исследования были проведены для того, чтобы определить какое воздействие имеет каждый из параметров на прочностные характеристики. Из проделанных опытов можно сделать вывод, что увеличение времени сварки благоприятно влияет на прочность соединения. С другой стороны, повышение параметров усилия давления и мощности УЗГ даёт обратный результат и как следствие, снижает прочностные показатели.

Применение данных результатов исследований позволит повысить качество и надежность выпускаемой продукции. Так как оптимальные режимы параметров используются не для конкретного прибора, а имеют большой диапазон применения, данные результаты перспективны в использовании.

11

УДК 621.3.082.5

Л.А. Плахотник, А.В. Арсентьев

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ВИДИМОГО И УЛЬТРАФИОЛЕТОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ НА ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТОНКИХ ПЛЕНОК ZnO И SnO2

В настоящее время большое внимание исследователей привлекают тонике пленки оксидов металлов. В данном случае рассматриваются газочувствительные датчики.

Для повышения чувствительности датчиков газа используется нагрев чувствительного элемента до 350 – 550 °C. Достаточно высокая рабочая температура позволяет атомам и молекулам кислорода десорбироваться с поверхности. В настоящей работе нагрев датчика был заменен на облучение ультрафиолетовым светом для выяснения вклада процессов, проходящих при облучении.

Целью данной работы является исследование влияния видимого и ультрафиолетового излучения на электрические характеристики тонких пленок ZnO и SnO2.

Были рассмотрены ранние исследования электрического сопротивления пленок ZnO, а также был проведен эксперимент. В качестве экспериментальных образцов использовались датчики газов с сенсорными пленками на основе SnO2. Сопротивление чувствительного элемента датчиков равно чэ ≈ 30,4 кОм и чэ ≈ 50 кОм. Для облучения ультрафиолетом использовались полупроводниковые диоды Nichida с длиной волны λ = 365 нм.

В результате эксперимента было установлено, что сопротивление датчика под действием ультрафиолетового света резко уменьшается и после выключения света восстанавливается, стремясь к первоначальному значению.

Анализируя данные эксперимента и ранние исследования, можно сделать вывод, что ультрафиолетовое излучение значительно улучшает проводимость, а значит и чувствительность датчиков газа на основе тонких пленок оксидов. Что в свою очередь позволяет использовать такие датчики при комнатной температуре.

12

УДК 538.975

Ю.О. Пономарева, Т.Г. Меньшикова

ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ ТОНКОПЛЕНОЧНЫХ РЕЗИСТОРОВ.

Внастоящее время интегральные микросхемы являются неотъемлемой и наиболее часто используемой деталью любого современного радиотехнического или электронного устройства.

Активные элементы диодов и транзисторов из-за низких свойств и сложности изготовления не получили широкого распространения. Поэтому их заменили гибридные микросхемы.

Широкое распространение на практике получили микросхемы, которые изготовлены из резисторов и конденсаторов. Пленочные интегральные микросхемы имеют пассивный элемент, который нанесен на подложку из диэлектрика (стекло, керамика и др.). При изготовлении пленочных резисторов на подложку наносят резистивные пленки.

Для пленок резистора используют материал, который способен подобрать номинальные значения сопротивления в диапазоне от 1 Ом до сотен килоОм, иметь низкий температурный коэффициент и сохранять параметры в течении определенного времени. На практике большее внимание получили синихромовые пленки резисторов, так как они имеют малый коэффициент сопротивления и способны сохранять параметры во времени.

Входе нашей работы мы будем получать пленки SiNiCr с поверхностным сопротивлением от 70 до 1000 Ом.

Для того чтобы увеличить сопротивление пленочного резистора и уменьшить занимаемую им площадь, элемент проектируют зигзагообразной формы.

Для упорядочения структуры и уменьшения внутренних механических напряжений пленок с целью повышения их стабильности и улучшения адгезии к подложкам производят термообработку путем отжига при температуре порядка 500˚С в азоте.

13

УДК 533.9

Ю.В. Рукина, Т.Г. Меньшикова

ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ ПЛАЗМЕННОЙ ОБРАБОТКИ НА КАЧЕСТВО СВАРНЫХ СОЕДИНЕНИЙ

ПРИ ИЗГОТОВЛЕНИИ ИС

В современной микроэлектронной промышленности, в частности при производстве интегральных микросхем (ИМС) плазменные технологии играют важнейшую роль, как в кристальном производстве, так и в сборочных операциях интегральных микросхем.

Особый интерес вызывает процесс, протекающий не только в низкотемпературной неравновесной плазме, но и на границе взаимодействия плазменной среды с обрабатываемыми поверхностями. Уникальных свойства плазменной обработки нашли свое применение для тонкопленочного травления, удаления резиста, очистки поверхности подложек, а также для очистки и активации поверхности при сборочных операциях металлокерамических корпусов ИМС.

Активное внедрение плазменных технологий позволяет повысить разрешающую способность применяемых технологических способов, увеличить производительность труда и улучшить автоматизацию производства ИЭТ.

Для современного развития нанотехнологии и микромеханики представляет большой интерес совершенствование плазменных технологий и систем плазменного травления для удовлетворения потребностей производства современных типов ультрабольших интегральных схем, микроэлектромеханических систем и наносистем, что обусловлено в первую очередь возможностью поддержания высокой степени чистоты и освежения поверхности методом плазмохимического травления.

Целью данной работы стало исследование влияния плазменной обработки на качество сварных соединений при изготовлении интегральных схем в металлокерамических корпусах в различных средах и варьируемых технологических режимах.

14