Устройства функциональной электроники

Пропитка, как и любое другое покрытие поверхностей, осуществляется в несколько стадий. При этом образуется многослойная покрывающая структура, предохраняющая поверхность от воздействия различных внешних факторов за счет несовпадения рельефа трещин и пор в соприкасающихся слоях (рис. 4.11).

Хемоадгезия по аналогии с хемосорбцией повышает адгезию покрытия за счет образования химических связей, особенно сильно проявляющихся при наличии на поверхности и в покрытии гидроксильных или фенольных групп (рис. 4.12).

Часто для снижения вязкости пропитывающие термореактивные смолы разбавляют растворителями, которые затем удаляются при отверждении . Однако удаление растворителей при отверждении может привести к появлению новых пор и трещин. Кроме того, большинство растворителей являются химически активными веществами, способными растворять материалы конструктивных элементов изделия (эмали обмоточных проводов, пленки и т. п.). Поэтому с физико-химической и технологической точек зрения лучше подбирать такие составы для пропитки, которые можно использовать без растворителей, например на основе эпоксидных полиэфирных и полиуретановых смол.

Если требуется получить малую вязкость пропитывающего материала при низких температурах, следует использовать полиэфирные смолы. Достоинствами таких смол являются их доступность и низкая стоимость. Если необходима высокая эластичность пропитывающего материала после отверждения, то нужно применять полиуретановые смолы.

В пропитывающие составы обычно вводятся смесительные отвердители, ускоряющие процесс отверждения и упрочняющие эти составы. Кроме того, такие смеси могут использоваться для заливки изделий. В качестве отвердителей применяются полиангидриды типа полиазилена.

Смешивая пропитывающие вещества различных составов и смолы, можно получить имеющие широкий диапазон твердости материалы. Для пропитки деталей и узлов СВЧ-аппаратуры выпускаются специальные составы с малыми потерями и вязкостью от 0,01 до 20 Па•с.

Таким образом, основными параметрами, определяющими качественное протекание процессов пропитки и заливки, являются:

-- температура и давление процесса, степень чистоты и структура поверхности, обеспечивающие наилучшее взаимодействие поверхности с пропитывающим (заливочным) материалом;

-- температура, состав, вязкость, электрофизические и механические свойства пропитывающего (заливочного) материала;

-- скорость пропитки (заливки), т. е. скорость затвердевания (отверждения) пропитывающих составов и особенно деградация эксплуатационных характеристик этих материалов по границам раздела (взаимодействующим поверхностям) во времени.

Определение областей оптимальных значений этих параметров и эксплуатационных характеристик качества изделия является основной проблемой при физико-химических исследованиях и анализе ТП пропитки и заливки в производстве РЭА

5. Электрофизические характеристики соприкасающихся поверхностей и границ раздела слоев

Многолетний опыт производства РЭА на базе кремниевых ИМС показал, что для решения проблем стабильности качества изделий требуется изучение свойств поверхности используемых материалов, а также методов ее подготовки и защиты. Задача становится особенно актуальной в связи с тем, что наиболее перспективными типами РЭА признаны те, которые базируются на полевых приборах (МДП БИС и приборы с барьером Шоттки). Создание же качественных и стабильных приборов этого типа невозможно без знания, свойств поверхностей раздела слоев, образующих их структуры, и умения контролировать эти свойства.

За счет усовершенствования классических методов исследования поверхности (эллипсометрии, электронной микроскопии, оптоэлектронной микроскопии и др.) и использования их для контроля поверхностных свойств рабочих структур приборов и границ разделов слоев в последнее десятилетие получены новые данные о свойствах поверхностей и границ раздела. При этом влияние поверхностных свойств на параметры приборов для различных материалов различно.

По мере совершенствования конструкций ИМС создаются все более тонкие слои полупроводников, диэлектриков и металлов, что увеличивает влияние характеристик поверхности па свойства прибора; при субмикронных толщинах слоев это влияние становится доминирующим. Целью всякого ТП обработки поверхностей в таких важных элементах РЭА, как ИМС, является получение определенных (заданных) электрофизических свойств этих поверхностей с наименьшими затратами. К сожалению, взаимосвязь между электрофизическими параметрами состояния поверхности и технологическими факторами ее обработки ещё мало изучена. Рассмотрим те электрофизические характеристики поверхности и физико-химические факторы, которые влияют на параметры качества микроэлектронных устройств. Большинство рабочих характеристик таких устройств основано на свойствах соприкасающихся поверхностей и границ раздела слоев в системах металл -- полупроводник, полупроводник -- диэлектрик, металл -- диэлектрик -- полупроводник и т. п.

Для изучения влияния свойств поверхностей на электрические характеристики указанных систем исследовались различные сочетания материалов слоев и способов обработки поверхностей. Было показано, что характер обработки поверхностей влияет на процессы генерации и рекомбинации носителей заряда, что выражается в изменении вида вольт-амперных, вольт-фарадных и других характеристик структур ИМС.

Характер взаимосвязи физико-технологических факторов обработки поверхности, электрических свойств границ между слоями является сложным. В последние годы методы исследования поверхности были усовершенствованы, с их помощью можно обнаружить моноатомные пленки и отдельные атомы примесных элементов, т. е. идентифицировать как структуру, так и состав поверхности с очень большой точностью. Тем не менее проблема установления количественных связей между электрофизическими свойствами поверхности (границ раздела) и технологическими факторами ее обработки остается нерешенной. Во время обработки поверхности происходят сложные взаимодействия физического и химического характера на атомном уровне газообразных, жидких и твердых частиц, что изменяет концентрацию поверхностных состояний, определяющих электрические свойства поверхностей раздела между слоями в структурах твердотельных радиоэлектронных устройств (ИМС, ПАВ, ПЗС и др.).

Поэтому вопросы получения в ТП заданного состояния поверхности чрезвычайно важны для всей технологии РЭА. В большинстве случаев в реальном производстве, основанном на использовании многократной обработки поверхности, непрерывно оценивают характер изменения поверхностных свойств изделий или полуфабрикатов в зависимости от изменений методов или режимов обработки. По электрофизическим критериям качества поверхности осуществляют поиск оптимальных способов и режимов обработки, оптимальных конструкций технологических установок. Особенно тщательно обрабатывают поверхности тех деталей, на которых будут формироваться рабочие структуры электронных устройств. Важное значение качество поверхности (ее электрофизические свойства) имеет в таких физико-химических технологических процессах как: осаждение диэлектрических и металлических слоев из паровой, газовой и жидких фаз, процессов окисления, эпитаксии, диффузии и др.