|
Электронные и микроэлектронные приборы
Государственный комитет Российской Федерации
по высшему образованию
Московский государственный
открытый университет
Реферат
Электронные
и микроэлектронные приборы
Студента 2 курса
заочного отделения ФАРЭ 1998г.
Задание.
1.
Изложить процессы
окисления кремния в порах воды и в сухом кислороде.
2.
Какие существуют типы
резисторов полупроводниковых ИС? Дать их сравнительную характеристику.
3.
Нарисовать
принципиальную схему элемента КМОП-логики. Пояснить принцип действия и область
применения. Опешите принцип действия и
устройство тетрода. В чем назначение второй сетки тетрода? Виды тетродов.
1. Процессы окисления кремния в парах
воды и в сухом кислороде
Благодаря
своим уникальным электрофизическим свойствам двуокись кремния находит широкое
применение на различных стадиях изготовления
СБИС. Слои SiO2 используется как:
1. маска для
диффузии легирующих примесей
2. для пассивации
поверхности полупроводников
3. для изоляции
отдельных элементов СБИС друг от друга
4. в качестве подзатворного
диэлектрика
5. в качестве
одного из многослойных диэлектриков в производстве КМОП элементов памяти
6. в качестве изоляции в схемах с многослойной металлизацией
7. как составная часть шаблона для рентгеновской литографии
Среди преимуществ,
обуславливающих использование этого диэлектрика, следует выделить то, что SiO2
является "родным" материалом для
кремния, легко из него получается путем окисления, не растворяется в
воде, легко воспроизводится и контролируется.
Термическое окисление кремния
Слой двуокиси
кремния формируется обычно на кремниевой пластине за счет химического
взаимодействия в приповерхностной области
полупроводника атомов кремния и кислорода. Кислород содержится в
окислительной среде, с которой контактирует поверхность кремниевой подложки, нагретой в печи до
температуры T = 900 - 1200 С. Окислительной средой может быть сухой или влажный
кислород. Схематично
вид установки показан на рис. 1.
Ðèñ.
1.
Химическая реакция, идущая на
поверхности кремниевой пластины, соответствует одному из следующих уравнений:
окисление в атмосфере сухого кислорода: Siтверд.+ O2
= SiO2
окисление в парах воды: Siтверд.+2H2O = SiO2
+ 2H2.
Окисление происходит гораздо
быстрее в атмосфере влажного кислорода, поэтому его используют для синтеза
более толстых защитных слоев двуокиси
кремния.
Методом радиоактивного маркера
показано, что рост SiO2 происходит за счет диффузии кислорода к
поверхности кремния. Выход SiO2 за границы начального объема, занимаемого кремнием, обусловлен их
разными плотностями. Физика термического окисления может быть объяснена с
помощью достаточно простой модели Дила-Гроува, поясняемой с помощью рис. 2.
Ðèñ.
2.
Ïðîöåññ
îêèñëåíèÿ
ïðîèñõîäèò
íà ãðàíèöå Si - SiO2,
ïîýòîìó
ìîëåêóëû
îêèñëèòåëÿ
äèôôóíäèðóþò
÷åðåç âñå
ïðåäâàðèòåëüíî
ñôîðìèðîâàííûå
ñëîè
îêèñëà è
ëèøü çàòåì
âñòóïàþò â
ðåàêöèþ ñ
êðåìíèåì íà
åãî ãðàíèöå.
Ñîãëàñíî çàêîíó
Ãåíðè,
ðàâíîâåñíàÿ
êîíöåíòðàöèÿ
òâåðäîé ôàçû
ïðÿìî
ïðîïîðöèîíàëüíà
ïàðöèàëüíîìó
äàâëåíèþ
ãàçà P:
C*=HP, ãäå
C*-
ìàêñèìàëüíàÿ
êîíöåíòðàöèÿ
îêèñëèòåëÿ â
ãàçå äëÿ äàííîãî
çíà÷åíèÿ
äàâëåíèÿ P,
H -
ïîñòîÿííûé
êîýôôèöèåíò
Ãåíðè.
Â
íåðàâíîâåñíîì
ñëó÷àå
êîíöåíòðàöèÿ
îêèñëèòåëÿ
íà
ïîâåðõíîñòè
òâåðäîãî
òåëà ìåíüøå,
÷åì C*.
Ïîòîê F1
îïðåäåëÿåòñÿ
ðàçíîñòüþ
ìåæäó ìàêñèìàëüíîé
è ðåàëüíîé
ïîâåðõíîñòíîé
êîíöåíòðàöèé
îêèñëèòåëÿ:
F1=h(C*-C0), ãäå
C0
-
ïîâåðõíîñòíàÿ
êîíöåíòðàöèÿ
îêèñëèòåëÿ,
h -
êîýôôèöèåíò
ïåðåíîñà.
Çíà÷åíèå
êîíöåíòðàöèè
îêèñëèòåëÿ C0
çàâèñèò îò
òåìïåðàòóðû,
ñêîðîñòè
ãàçîâîãî ïîòîêà
è
ðàñòâîðèìîñòè
îêèñëèòåëÿ â
SiO2.
Äëÿ
òîãî ÷òîáû
îïðåäåëèòü
ñêîðîñòü
ðîñòà îêèñëà,
ðàññìîòðèì
ïîòîêè
îêèñëèòåëÿ â
îáúåìå
îêèñëà (F2) è íà
åãî ãðàíèöå
ñ êðåìíèåì (F3).
Ñîãëàñíî
çàêîíó Ôèêà,
ïîòîê ÷åðåç
îáúåì îêèñëà
îïðåäåëÿåòñÿ
ãðàäèåíòîì
êîíöåíòðàöèè
îêèñëèòåëÿ:
F2=-D(dC/dz)=D(C0-Ci)/z0, ( 1 )
ãäå Ci -
êîíöåíòðàöèÿ
îêèñëèòåëÿ â
ìîëåêóëàõ
íà
êóáè÷åñêèé
ñàíòèìåòð
ïðè z = z0,
D -
êîýôôèöèåíò
äèôôóçèè
ïðè äàííîé
òåìïåðàòóðå,
z0
- òîëùèíà
îêèñëà.
Âåëè÷èíà
ïîòîêà (F3) íà
ãðàíèöå
îêèñëà ñ ïîëóïðîâîäíèêîì
çàâèñèò îò
ïîñòîÿííîé K
ñêîðîñòè
ïîâåðõíîñòíîé
ðåàêöèè è
îïðåäåëÿåòñÿ
êàê:
F3=kCi ( 2 )
Ïðè
ñòàöèîíàðíûõ
óñëîâèÿõ
ýòè ïîòîêè
ðàâíû, òàê
÷òî F3 = F2 = F1 = F.
Ñëåäîâàòåëüíî, ïðèðàâíÿâ
ñîîòíîøåíèÿ
( 1 ) è ( 2 ), ìîæíî
âûðàçèòü
âåëè÷èíû
Ci è C0 ÷åðåç C*:
(3)
Для того чтобы определить
скорость роста окисла, представим уравнение потока на границе SiO2 -
Si в следующей форме:
(4)
Ñêîðîñòü
ðîñòà
îêèñëà
îïðåäåëÿåòñÿ
ïîòîêîì (F3) è
êîëè÷åñòâîì
ìîëåêóë
îêèñëèòåëÿ (Ni),
íåîáõîäèìûì
äëÿ
îáðàçîâàíèÿ
îêèñëà â
åäèíè÷íîì
îáúåìå.
Ïîñêîëüêó
êîíöåíòðàöèÿ
ìîëåêóë SiO2 â
îêèñëå
ðàâíà 2,2*1022 ñì-3,
òî äëÿ
ïîëó÷åíèÿ
äâóîêèñè
êðåìíèÿ òðåáóåòñÿ
êîíöåíòðàöèÿ
ìîëåêóë
êèñëîðîäà ðàâíàÿ
2,2*1022 ñì-3
èëè
êîíöåíòðàöèÿ
ìîëåêóë âîäû
4,4*1022 ñì-3.
Ñîîòíîøåíèå
ìåæäó
âåëè÷èíàìè z0
è t
îïðåäåëÿåòñÿ
èíòåãðàëîì
Ñëåäîâàòåëüíî,
äëÿ ìàëûõ
âðåìåí
îêèñëåíèÿ
òîëùèíà
îêèñëà
îïðåäåëÿåòñÿ
ïîñòîÿííîé
ñêîðîñòè
ïîâåðõíîñòíîé
ðåàêöèè K è
ïðÿìîïðîïîðöèîíàëüíà
âðåìåíè
îêèñëåíèÿ (8).
Äëÿ áîëüøèõ
âðåìåí
îêèñëåíèÿ
ñêîðîñòü
ðîñòà
çàâèñèò îò
ïîñòîÿííîé
äèôôóçèè D (9), à
òîëùèíà
îêèñëà
ïðîïîðöèîíàëüíà
êîðíþ
êâàäðàòíîìó
èç âðåìåíè
ïðîöåññà. Îòìåòèì,
÷òî
íàèáîëåå
÷àñòî
èñïîëüçóåòñÿ
òîëùèíà
îêèñëà,
ñîñòàâëÿþùàÿ
äåñÿòûå äîëè
ìèêðîíà, à
âåðõíèé
ïðåäåë ïî
òîëùèíå äëÿ îáû÷íîãî
òåðìè÷åñêîãî
îêèñëåíèÿ
ñîñòàâëÿåò 1 - 2
ìêì. Çíà÷èòåëüíûì
äîñòèæåíèåì
ïîñëåäíåãî
âðåìåíè
ÿâèëîñü
äîáàâëåíèå
â
îêèñëèòåëüíóþ
ñðåäó â
ïðîöåññå
îêèñëåíèÿ
õëîðñîäåðæàùèõ
êîìïîíåíòîâ.
Ýòî ïðèâåëî ê
óëó÷øåíèþ
ñòàáèëüíîñòè
ïîðîãîâîãî
íàïðÿæåíèÿ
ïîëåâûõ ÌÄÏ -
òðàíçèñòîðîâ,
óâåëè÷åíèþ
íàïðÿæåíèÿ
ïðîáîÿ äèýëåêòðèêîâ
è ïîâûøåíèþ
ñêîðîñòè
îêèñëåíèÿ
êðåìíèÿ.
Ãëàâíàÿ ðîëü
õëîðà â
ïëåíêàõ äâóîêèñè
êðåìíèÿ
(îáû÷íî ñ
êîíöåíòðàöèåé
õëîðà 1016 - 1020 ñì-3)
çàêëþ÷àåòñÿ
â
ïðåâðàùåíèè
ñëó÷àéíî
ïðîíèêøèõ â SiO2
ïðèìåñíûõ
èîíîâ, íàïðèìåð,
íàòðèÿ èëè
êàëèÿ â
ýëåêòðè÷åñêè
íåàêòèâíûå.
Плазмохимическое окисление кремния
Процессы
плазменного окисления металлов и полупроводников заключается в формировании на
их поверхности оксидных слоев при помещении
в кислородную плазму образцов. Образцы могут быть изолированными (плазменное
оксидирование) или находиться под положительным
относительно плазмы потенциалом (плазменное анодирование).
На рисунке
изображена принципиальная схема установки для осуществления процесса плазменного анодирования. Кислородная
плазма возбуждается в объеме 1 генератора плазмы.
Существует несколько видов
плазмы, отличающиеся способом возбуждения.
Тлеющий разряд на постоянном токе.
При этом в
объеме 1 создается пониженное давление кислорода (обычно 0.1--1 Торр) и между электродами 2 и 3 прикладывается
постоянное напряжение разряда Ud величиной внесколько сотен вольт.
Дуговой разряд низкого давления.
Катод 3
нагревается за счет пропускания через него тока накаливания. Вследствие
чеготермоэмиссии электронов с поверхности катода облегчается ионизация
газоразрядного промежутка, что
приводит к снижению напряжения Ud до величины менее 100 В
ВЧ разряд (радиочастотный разряд).
Плазма
возбуждается за счет поглощения ВЧ мощности генератора, связанного с объемом 1 либо индуктивно, либо емкостным
способом ( ВЧ напряжение подается на пластины 2 и 3 ).
ÑÂ× ðàçðÿä
(ìèêðîâîëíîâûé
ðàçðÿä).
Ïëàçìà
âîçáóæäàåòñÿ
ïðè
ïîãëîùåíèè
ÑÂ× ìîùíîñòè
ãåíåðàòîðà,
ñîãëàñîâàííîãî
ñ îáúåìîì 1 ñ
ïîìîùüþ
âîëíîâîäà.
Àíîäèðóåìûé
îáðàçåö 4
íàõîäèòñÿ
ïîä ïîëîæèòåëüíûì
îòíîñèòåëüíî
ïëàçìû
ïîòåíöèàëîì
fà (ïîòåíöèàëîì
ôîðìîâêè),
êîòîðûé
ïîäàåòñÿ íà
îáðàçåö
÷åðåç
ñïåöèàëüíûé
êîíòàêò. Ïðè
ýòîì
âåëè÷èíà fà
ìîæåò áûòü
îòðèöàòåëüíîé
îòíîñèòåëüíî
çåìëè,
ïîñêîëüêó
ðàâíîâåñíûé
ïîòåíöèàë ïëàçìû
îòðèöàòåëåí.
Âíåøíÿÿ
ïîâåðõíîñòü
îêñèäà â
ðåçóëüòàòå
âçàèìîäåéñòâèÿ
ñ ïëàçìîé
ïðèîáðåòàåò
"ñòåíî÷íûé"
ïîòåíöèàë fb,
êàê
ïðàâèëî,
îòðèöàòåëüíûé
îòíîñèòåëüíî
ïîòåíöèàëà
íåâîçìóùåííîé
ïëàçìû fï. Åñëè
îáðàçåö
èçîëèðîâàí
îò âíåøíåé
ýëåêòðè÷åñêîé
öåïè
(ïëàçìåííîå
îêñèäèðîâàíèå),
òî åãî
ïîâåðõíîñòü
ïðèîáðåòàåò
"ïëàâàþùèé"
ïîòåíöèàë ff. Íàëè÷èå
àíîäíîãî
ïîòåíöèàëà
fà íà îáðàçöå
âûçûâàåò
ïðîòåêàíèå
÷åðåç íåãî
àíîäíîãî
òîêà Ia (èëè
òîêà
ôîðìîâêè),
êîòîðûé
ñîñòîèò èç
èîííîé
ñîñòàâëÿþùåé
Ii, âûçûâàþùåé
ðîñò îêñèäà,
è
ýëåêòðîííîé
ñîñòàâëÿþùåé
Ie. ×åì áîëüøå
äîëÿ èîííîãî
òîêà, òåì
ýôôåêòèâíåå
ïðîòåêàåò
ðîñò
ïëàçìåííûõ
îêñèäîâ.
Ñâîéñòâà
ïëàçìåííûõ
îêèñëîâ
êðåìíèÿ.
Êðåìíèé
ÿâëÿåòñÿ
íàèáîëåå
õîðîøî
èññëåäîâàííûì
ìàòåðèàëîì
ýëåêòðîííîé
òåõíèêè.
Îñíîâíûì
ïðîöåññîì
ïàññèâàöèè
ïîâåðõíîñòè
êðåìíèåâûõ
ïëàñòèí
ñëóæèò
òåðìè÷åñêîå
îêèñëåíèå.
Îäíàêî ïî ìåðå
ïåðåõîäà ê
èçãîòîâëåíèþ
ñâåðõáîëüøèõ
è
ñâåðõáûñòðîäåéñòâóþùèõ
èíòåãðàëüíûõ
ñõåì (ÑÑÁÈÑ )
âîçíèêàåò
íåîáõîäèìîñòü
â ñíèæåíèè
òåìïåðàòóðû
îêèñëèòåëüíûõ
îáðàáîòîê ñ 1400
äî 900...1100 Ê, ïðè
êîòîðûõ
îòñóòñòâóåò
íåêîíòðîëèðóåìàÿ
òåðìîäèôôóçèÿ
ïðèìåñåé è
äðóãèå
ïîáî÷íûå
ýôôåêòû,
ñòèìóëèðóåìûå
âûñîêîé
òåìïåðàòóðîé.
 ñâÿçè ñ
ýòèì
âíèìàíèå
èññëåäîâàòåëåé
íà÷èíàþò
ïðèâëåêàòü
ïðîöåññû
ïëàçìåííîãî
àíîäèðîâàíèÿ
è îêèñëåíèÿ
êðåìíèÿ. Â
ðàáîòàõ
ÿïîíñêèõ,
àìåðèêàíñêèõ,
ôðàíöóçñêèõ
è äðóãèõ
èññëåäîâàòåëåé
ïîëó÷åíû
ïëåíêè
ïëàçìåííîãî
äèîêñèäà
êðåìíèÿ, ïî
ñâîèì ïàðàìåòðàì
íå
óñòóïàþùèå
ëó÷øèì
òåðìè÷åñêèì
îáðàçöàì, à
ïî
ýëåêòðè÷åñêîé
ïðî÷íîñòè è
ïðåâîñõîäÿùèå
èõ.
Ïëàçìåííûå
îêñèäû
êðåìíèÿ
íåçàâèñèìî
îò ñïîñîáà
ïîëó÷åíèÿ
ïðåäñòàâëÿþò
ñîáîé ñòåõèîìåòðè÷åñêèé
äèîêñèä
êðåìíèÿ SiO2.
Èõ
ñòðóêòóðà
ÿâëÿåòñÿ
àìîðôíîé, à
ñâîéñòâà
ïðèáëèæàþòñÿ
ê ïàðàìåòðàì
ïëåíîê SiO2,
ïîëó÷åííûõ
ìåòîäîì
òåðìè÷åñêîãî
îêèñëåíèÿ
êðåìíèÿ.
Ïëàçìåííûå
îêñèäû,
áóäó÷è ñôîðìèðîâàííûìè
ïðè
ñóùåñòâåííî
áîëåå íèçêèõ
òåìïåðàòóðàõ,
íå îáëàäàþò
äåôåêòàìè
óïàêîâêè, íå
ñîçäàþò
ìåõàíè÷åñêèõ
íàïðÿæåíèé
íà ãðàíèöàõ
ðàçäåëà
îêñèä -
ïîäëîæêà è â
ðÿäå ñëó÷àåâ
èìåþò áîëåå
ñîâåðøåííóþ
ñòðóêòóðó
ãðàíèöû.
Òåðìè÷åñêèå
ïëåíêè SiO2,
ñôîðìèðîâàííûå
ïðè áîëüøèõ
ñêîðîñòÿõ îêèñëåíèÿ,
ñîäåðæàò
êëàñòåðû
êðåìíèÿ
ðàçìåðîì 2...3
íì. Â òî æå
âðåìÿ
ïëàçìåííûå
îêñèäû,
ñôîðìèðîâàííûå
äàæå ïðè
áîëåå
âûñîêèõ
ñêîðîñòÿõ,
íå èìåþò
ïîäîáííûõ
äåôåêòîâ íà
ãðàíèöå
ðàçäåëà Si - SiO2, â
íèõ íå
íàáëþäàåòñÿ
òàêæå
ýôôåêò
ïåðåðàñïðåäåëåíèÿ
ïðèìåñè ïðè
îêèñëåíèè.
Âîëüò-àìïåðíûå
õàðàêòåðèñòèêè
îêñèäîâ òóííåëüíûõ
òîëùèí
õàðàêòåðèçóþòñÿ
ìåõàíèçìîì
ïðîâîäèìîñòè,
ñîîòâåòñòâóþùèì
ýìèññèè Ôàóëåðà-Íîðäãåéìà
ïðè
íàïðÿæåííîñòè
ýëåêòðè÷åñêîãî
ïîëÿ â îêñèäå
ñâûøå 6.5 ÌÂ/ñì.
Èçìåðåíèÿ
ýëåêòðîôèçè÷åñêèõ
ñâîéñòâ îêñèäà,
ïîëó÷åííîãî
ïëàçìåííûì
îêñèäèðîâàíèåì
êðåìíèÿ ïðè
îäíîâðåìåííîé
ïîäñâåòêå
ïîâåðõíîñòè
ëàçåðîì ñ
äëèííîé
âîëíû,
ñîîòâåòñòâóþùåé
âîçáóæäåíèþ
ñâÿçè Si-Si
ïîêàçàëè,
÷òî îêñèä
îáëàäàåò íà
äâà ïîðÿäêà
ìåíüøåé
ïëîòíîñòüþ
ïîâåðõíîñòíûõ
ñîñòîÿíèé,
÷åì
òðàäèöèîííûå
àíîäíûå
îêñèäû, è
îîòâåòñòâóåò
ëó÷øèì òåðìè÷åñêèì
ïëåíêàì
äèîêñèäà
êðåìíèÿ.
Пиролитическое осаждение кремния из газовой
фазы
Â
òåõíîëîãèè
èíòåãðàëüíûõ
ñõåì
ïðèìåíÿþòñÿ
ìåòàëëè÷åñêèå
è
äèýëåêòðè÷åñêèå
ïëåíêè,
èçãîòàâëèâàåìûå
ðàçëè÷íûìè
ìåòîäàìè.
Îäíàêî, â
ñâÿçè ñ
äàëüíåéøåé
ìèíèàòþðèçàöèåé
ÑÁÈÑ è
èñïîëüçîâàíèåì
ðàçëè÷íûõ
ïîëóïðîâîäíèêîâ
â êà÷åñòâå ïîäëîæåê
íåîáõîäèìî
ðàçðàáîòàòü
íîâûå ìåòîäû
èçãîòîâëåíèÿ
ïëåíîê ñ åùå
ìåíüøåé òîëùèíîé,
ïëîòíîñòüþ
äåôåêòîâ è
áîëüøåé îäíîðîäíîñòüþ.
Òðåáóåòñÿ
òàêæå
ìàêñèìàëüíî
óâåëè÷èòü
÷èñëî
ïëàñòèí,
êîòîðûå ìîãóò
áûòü
îáðàáîòàíû â
åäèíèöó
âðåìåíè (äëÿ
ñíèæåíèÿ
ñòîèìîñòè
ïðîäóêöèè),
ó÷åñòü
âîçìîæíûå
îòðèöàòåëüíûå
ïîñëåäñòâèÿ
õèìè÷åñêèõ
ðåàêöèé ìåæäó
ïëåíêîé è
ïîäëîæêîé,
ðàçîãðåâ
ïëåíêè â ïðîöåññå
ôîðìèðîâàíèÿ,
à òàêæå
âîçìîæíîñòü
ïîâðåæäåíèé
ïðè
îáëó÷åíèè.
Ðàññìîòðèì
ïèðîëèòè÷åñêèé
ìåòîä
ôîðìèðîâàíèÿ
ïëåíîê (ìåòîä
õèìè÷åñêîãî
îñàæäåíèÿ
èç ãàçîâîé
ôàçû). Ìåòîä õèìè÷åñêîãî
îñàæäåíèÿ
èç ãàçîâîé
ôàçû îñíîâàí
íà
èñïîëüçîâàíèè
ÿâëåíèÿ
ïèðîëèçà èëè
õèìè÷åñêèõ
ðåàêöèé ïðè
ôîðìèðîâàíèè
ïëåíîê
ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî
êðåìíèÿ èëè
ïëåíîê
ðàçëè÷íûõ
èçîëèðóþùèõ
ìàòåðèàëîâ.
Íà ðèñ. 1
â ðàçðåçå
ïîêàçàíà
óñòàíîâêà
ôîðìèðîâàíèÿ
ïëåíîê
ìåòîäîì
õèìè÷åñêîãî
îñàæäåíèÿ
èç ãàçîâîé
ôàçû ïðè
íîðìàëüíîì äàâëåíèè.
Íà íàãðåòîì
ïüåäåñòàëå
(ïîäñòàâêå)
ãîðèçîíòàëüíî
ðàñïîëàãàþòñÿ
ïëàñòèíû.
Ñâåðõó
ïîñòóïàåò
ãàç, â àòìîñôåðå
êîòîðîãî
ïðîòåêàþò
õèìè÷åñêèå
ðåàêöèè.
Ôîðìèðîâàíèå
ïëåíêè
ïðîèñõîäèò
ïðè
èñïîëüçîâàíèè
õèìè÷åñêèõ
ðåàêöèé íà
ïîâåðõíîñòè
ïëàñòèíû. Äëÿ
îáåñïå÷åíèÿ
ðàâíîìåðíîñòè
òîëùèíû
ïëåíêè, ãàç
ðàâíîìåðíî
ïîäâîäèòñÿ ê
ïîâåðõíîñòè
ïëàñòèí.
Òåìïåðàòóðà
ïî âñåé
ïîâåðõíîñòè
ïëàñòèí
äîëæíà
ïîääåðæèâàòüñÿ
îäèíàêîâîé.
Ïîýòîìó
óñòàíîâêè
íåîáõîäèìî
ñíàáæàòü
óñòðîéñòâàìè
äëÿ âðàùåíèÿ
ïîäñòàâêè, à
òàêæå
èñïîëüçîâàòü
ñèñòåìû
ïîäà÷è ãàçà
â
ñîîòâåòñòâèè
ñ âûáðàííîé
ôîðìîé
ïüåäåñòàëà.
Â
êà÷åñòâå
õèìè÷åñêè
àêòèâíîãî
ãàçà èñïîëüçóþò
ìîíîñèëàí è
êèñëîðîä, à â
êà÷åñòâå
áóôåðíîãî
ãàçà - àçîò
(îáû÷íî
ïüåäåñòàë è
ïëàñòèíû
ñîïðèêàñàþòñÿ
è ðàçîãðåâàþòñÿ).
Âíóòðè
ïüåäåñòàëà
èìååòñÿ
ïîëîñòü, ïðåäíàçíà÷åííàÿ
äëÿ
ïðåäîòâðàùåíèÿ
ðàññåÿíèÿ
òåïëà âî
âíåøíåå
ïðîñòðàíñòâî
è îáåñïå÷åíèÿ
ðàâíîìåðíîñòè
òåìïåðàòóðû
íà
ïüåäåñòàëå,
÷òî ïðèâîäèò
ê óëó÷øåíèþ
ðàâíîìåðíîñòè
ïî òîëùèíå
ïëåíêè.
Îäíàêî,
ïîñêîëüêó
ïëàñòèíû íå
ïëîòíî
ïðèëåãàþò ê
ïüåäåñòàëó,
òåìïåðàòóðà
èõ
ïîâåðõíîñòè
íåîäèíàêîâà
è âîñïðîèçâîäèìîñòü
ðåçóëüòàòîâ
óõóäøàåòñÿ. Êðîìå
òîãî, ïî ìåðå
óâåëè÷åíèÿ
äèàìåòðà
ïëàñòèí èõ
÷èñëî â
ñîñòàâå
îäíîé
ïàðòèè
óìåíüøàåòñÿ,
÷òî ïðåïÿòñòâóåò
îðãàíèçàöèè
èõ
ìàññîâîãî ïðîèçâîäñòâà
è ÿâëÿåòñÿ
ñóùåñòâåííûì
íåäîñòàòêîì
äàííîãî
ìåòîäà.
Ìåòîä
ôîðìèðîâàíèÿ
ïëåíîê ïðè
íîðìàëüíîì
äàâëåíèè
îáëàäàåò è
ðÿäîì äîñòîèíñòâ,
ê ÷èñëó
êîòîðûõ
îòíîñèòñÿ
áîëüøàÿ, ÷åì
äëÿ äðóãèõ
ìåòîäîâ,
ñêîðîñòü
ôîðìèðîâàíèÿ
ïëåíîê,
îòðàáîòêà
êîíñòðóêòèâíîé
÷àñòè
óñòàíîâêè.
Äàííûé
ìåòîä ìîæåò
áûòü
èñïîëüçîâàí
äëÿ
ôîðìèðîâàíèÿ
ïëåíîê ïðè
ðàçëè÷íûõ
óñëîâèÿõ.
Óñòàíîâêè
ñðàâíèòåëüíî
êîìïàêòíû è
îòëè÷àþòñÿ
íèçêîé
ñòîèìîñòüþ.
Âñå ýòî äàåò
îñíîâàíèå
íàäåÿòüñÿ,
÷òî
îïèñàííûé ìåòîä
áóäåò
ïðèìåíÿòñÿ è
â
äàëüíåéøåì
ïðè
âíåñåíèè
íåêîòîðûõ
óñîâåðøåíñòâîâàíèé.
Êîíñòðóêöèÿ
óñòàíîâêè
ôîðìèðîâàíèÿ
ïëåíîê
ìåòîäîì
õèìè÷åñêîãî
îñàæäåíèÿ
èç ãàçîâîé
ôàçû ïðè íèçêîì
äàâëåíèè
ïîêàçàíà íà
ðèñ. 2. Â
ïîñëåäíåå
âðåìÿ
ãëàâíàÿ ðîëü
îòâîäèòñÿ
ìåòîäó ôîðìèðîâàíèÿ
ïëåíîê ïðè
íèçêîì
äàâëåíèè. Ïå÷ü,
â êîòîðîé
ïðîòåêàþò
õèìè÷åñêèå
ðåàêöèè,
àíàëîãè÷íà
äèôôóçèîííîé
ïå÷è. Ïëàñòèíû
â ïå÷è
ðàñïîëàãàþòñÿ
âåðòèêàëüíî,
ðàññòîÿíèå
ìåæäó íèìè â
ãîðèçîíòàëüíîì
íàïðàâëåíèè
ìîæåò áûòü
âûáðàíî
ðàâíûì
íåñêîëüêèì
ìèëëèìåòðàì.
Ðåçóëüòàòû
íå çàâèñÿò
îò äèàìåòðà
ïëàñòèí.
Â
îäíîé
îáðàáàòûâàåìîé
ïàðòèè
ìîæåò áûòü 200
ïëàñòèí.
Äëèíà
ñâîáîäíîãî
ïðîáåãà ïðè íèçêîì
äàâëåíèè
(îáû÷íî 65,5 - 13,3 Ïà)
äëÿ ìîëåêóë
õèìè÷åñêè
àêòèâíûõ
ãàçîâ â 1000 - 1500 ðàç
áîëüøå, ÷åì
ïðè
íîðìàëüíîì (105
Ïà). Âñëåäñòâèå
âûñîêîé
ñêîðîñòè
äèôôóçèè
õèìè÷åñêè
àêòèâíûõ
ãàçîâ
ðàñïðåäåëåíèå
êîíöåíòðàöèè
ãàçîâ â ïå÷è
ðàâíîìåðíî.
Êðîìå òîãî,
ïðè òàêîì
ñïîñîáå
ðàçîãðåâà
ïëàñòèí, êàê ïîêàçàíî
íà ðèñ. 2,
òåìïåðàòóðà
íà ïîâåðõíîñòè
êàæäîé
ïëàñòèíû è
ìåæäó
ïëàñòèíàìè ðàñïðåäåëÿåòñÿ
ðàâíîìåðíî,
à
âîñïðîèçâîäèìîñòü
ðåçóëüòàòîâ
îáðàáîòêè
âåñüìà âûñîêàÿ.
Ñî÷åòàíèå
ýòîãî
ôàêòîðà ñ
ðàâíîìåðíîñòüþ
ðàñïðåäåëåíèÿ
êîíöåíòðàöèè
õèìè÷åñêè
àêòèâíûõ ãàçîâ
ïðèâîäèò ê
òîìó, ÷òî è
ïðè
óâåëè÷åíèè
÷èñëà
ïëàñòèí â
ïàðòèè
ðàâíîìåðíîñòü
òîëùèíû
ïëåíêè
ñóùåñòâåííî
ïîâûøàåòñÿ ïî
ñðàâíåíèþ ñ
èñïîëüçîâàíèåì
ìåòîäà õèìè÷åñêîãî
îñàæäåíèÿ
èç ãàçîâîé
ôàçû ïðè
íîðìàëüíîì
äàâëåíèè.
Áîëüøîå
äîñòîèíñòâî
äàííîãî
ìåòîäà ñîñòîèò
òàêæå â òîì,
÷òî ïðè
íàëè÷èè íà
ïëàñòèíå
ñòóïåíåê,
ìîëåêóëû
õèìè÷åñêè
àêòèâíûõ
ãàçîâ
îáòåêàþò
ýòè
íåðîâíîñòè
è ïëåíêà
ïîâòîðÿåò
ôîðìó
ïëàñòèíû.
Ìåòîä
õèìè÷åñêîãî
îñàæäåíèÿ
èç ãàçîâîé
ôàçû ïðè
íèçêîì
äàâëåíèè
øèðîêî
ïðèìåíÿåòñÿ
ïðåèìóùåñòâåííî
äëÿ ïîëó÷åíèÿ
ïëåíîê
ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî
êðåìíèÿ è
íèòðèäîâ
êðåìíèÿ. Ïðè
ïîïûòêàõ
èñïîëüçîâàíèÿ
ýòîãî
ìåòîäà äëÿ
ôîðìèðîâàíèÿ
äðóãèõ
ïëåíîê
âîçíèêàåò
ðÿä ïðîáëåì.
Òàê, â ñëó÷àå
ôîðìèðîâàíèÿ
çàùèòíûõ
ïëåíîê ôîñôîðñèëèêàòíîãî
ñòåêëà
(ïðèìåíÿþùèõñÿ
äëÿ çàùèòû
ïîâåðõíîñòè
ÈÑ)
ïðèõîäèòñÿ
ñ÷èòàòüñÿ ñ
çàâèñèìîñòüþ
äèàìåòðà
ïëàñòèí îò
äèàìåòðà êàìåðû,
â êîòîðîé
ïðîèçâîäèòñÿ
îáðàáîòêà. Ïðåäïðèíèìàëèñü
ïîïûòêè
îïòèìèçàöèè
ýòîé
çàâèñèìîñòè
ñ öåëüþ
äîñòèæåíèÿ
íàèëó÷øåé
ðàâíîìåðíîñòè
òîëùèíû
ïëåíîê, íî ïîêà
íå óäàëîñü
ïîëó÷èòü
óäîâëåòâîðèòåëüíûõ
ðåçóëüòàòîâ
äëÿ ïðàêòè÷åñêèõ
ïðèìåíåíèé.
Íàïðèìåð, äëÿ
ïîëó÷åíèÿ
ïëåíîê,
ñîäåðæàùèõ
ôîñôîð è
ìûøüÿê, â êàìåðó
íàðÿäó ñ
ìîíîñèëàíîì
íåîáõîäèìî ââîäèòü
â ìàëûõ
êîëè÷åñòâàõ
òàêèå ãàçû, êàê
ôîñôèí è
àðñèí, ÷òî
ïðèâîäèò ê
ñóùåñòâåííîìó
ñíèæåíèþ
ñêîðîñòè
ôîðìèðîâàíèÿ
ïëåíîê è óõóäøåíèþ
ðàâíîìåðíîñòè
ïëåíêè ïî
òîëùèíå.
Êîãäà
ê
ðàâíîìåðíîñòè
ðàñïðåäåëåíèÿ
êîíöåíòðàöèè
õèìè÷åñêè
àêòèâíûõ
ãàçîâ ïðåäúÿâëÿþòñÿ
æåñòêèå
òðåáîâàíèÿ,
â êîíñòðóêöèè
óñòàíîâêè,
èçîáðàæåííîé
íà ðèñ. 2, íåîáõîäèìî
ñóùåñòâåííî
óëó÷øèòü
ãåîìåòðèþ
êàìåðû,
ñèñòåìû ðàñïîëîæåíèÿ
ïëàñòèí, à
òàêæå
óñîâåðøåíñòâîâàòü
ñèñòåìó
ïîäà÷è ãàçà.
Ïîñêîëüêó â
ëþáîì èç
âàðèàíòîâ
ìåòîäà
îñàæäåíèÿ èç
ãàçîâîé
ôàçû
îñóùåñòâëÿåòñÿ
ïèðîëèç õèìè÷åñêè
àêòèâíûõ
ãàçîâ,
ôîðìèðîâàíèå
ïëåíêè
äîëæíî
ïðîâîäèòñÿ
ïðè äîâîëüíî
âûñîêîé
òåìïåðàòóðå
ïî ñðàâíåíèþ
ñ ìåòîäîì
òåðìè÷åñêîãî
íàïûëåíèÿ. Â
÷àñòíîñòè ,
ïðè
ôîðìèðîâàíèè
ïëåíîê ïîëèêðèñòàëëè÷åñêîãî
êðåìíèÿ
ïëàñòèíà äîëæíà
áûòü
ðàçîãðåòà äî
600 - 650 Ñ, à ïëåíîê
íèòðèäà
êðåìíèÿ äî 750 - 800
Ñ. Òàêèì
îáðàçîì, åñëè
íàãðåâ
ïëàñòèí äî
óêàçàííûõ
òåìïåðàòóð
ïî
êàêèì-ëèáî
ïðè÷èíàì
íåæåëàòåëåí,
òî âîçíèêàþò
îïðåäåëåííûå
òðóäíîñòè.
Òàê, ìåòîäû
îñàæäåíèÿ
èç ãàçîâîé
ôàçû íå ìîãóò
áûòü
èñïîëüçîâàíû
äëÿ
ôîðìèðîâàíèÿ
ïëåíêè Si3N4,
îáëàäàþùåé
ïðàêòè÷åñêè
èäåàëüíûìè
ñâîéñòâàìè
äëÿ çàùèòû
íòåãðàëüíûõ
ñõåì,
ïîñêîëüêó íå îáåñïå÷èâàþò
ñòàáèëüíîñòü
è õîðîøóþ âîñïðîèçâîäèìîñòü
ïàðàìåòðîâ.
Îñîáåííîñòè
ïîëó÷åíèÿ
òîíêèõ
ïëåíîê
Ïîä
ïðîöåññîì
îêèñëåíèÿ
ïîëóïðîâîäíèêîâ
ïîíèìàþò
ïðîöåññ èõ
âçàèìîäåéñòâèÿ
ñ îêèñëÿþùèìè
àãåíòàìè:
êèñëîðîäîì,
âîäîé,
îçîíîì è ò.ä.
Ïðè
îïðåäåëåííûõ
óñëîâèÿõ
ñêîðîñòü
ïðîöåññà
îêèñëåíèÿ ïî
ìåðå ðîñòà
êîíöåíòðàöèè
îêèñëèòåëÿ
óìåíüøàåòñÿ.
Ýòî ÿâëåíèå
÷àñòî
íàçûâàþò
ïàññèâíîñòüþ
è ñâÿçûâàþò
ñ
îáðàçîâàíèåì
òîíêîé
ïëåíêè
îêèñëà, ïðåïÿòñòâóþùåé
ïåðåíîñó
îêèñëèòåëÿ
èëè îêèñëÿåìîãî
âåùåñòâà ê
ðåàêöèîííîé
ïîâåðõíîñòè
ðàçäåëà. Â 1958 ã.
Âàãíåð ââåë
ïîíÿòèå îá
àêòèâíîì è
ïàññèâíîì
îêèñëåíèè,
èìåÿ â âèäó â
ïåðâîì
ñëó÷àå
ïðîöåññû, íå
ñâÿçàííûå ñ
îáðàçîâàíèåì
îêñèäíûõ
ïëåíîê íà
ïîâåðõíîñòè
èñõîäíîãî
ìàòåðèàëà.
Ïàññèâíîå
îêèñëåíèå
îòñóòñòâóåò,
êîãäà
âûäåëÿþùèåñÿ
ïðîäóêòû
ðåàêöèè
óäàëÿþòñÿ ñî
ñêîðîñòÿìè,
áîëüøèìè
ñêîðîñòè èõ
îáðàçîâàíèÿ.
Â
íàñòîÿùåå
âðåìÿ
ïðîöåññû
àêòèâíîãî è
ïàññèâíîãî
îêèñëåíèÿ
ïîëóïðîâîäíèêîâ
øèðîêî
èñïîëüçóþòñÿ
â
òåõíîëîãèè
ïðîèçâîäñòâà
ñîâðåìåííûõ
ïîëóïðîâîäíèêîâûõ
ïðèáîðîâ ïðè
ïðîâåäåíèè
îïåðàöèé õèìè÷åñêîãî
èëè
ãàçîâîãî
òðàâëåíèÿ, ýïèòàêñèè,
òåðìè÷åñêîãî
îêèñëåíèÿ è
äèôôóçèè.
Ïðè ýòîì
îñíîâíîå
âíèìàíèå
òåõíîëîãîâ
è
ðàçðàáîò÷èêîâ
ñîñðåäîòî÷åíî
íà ïðîöåññàõ
ïàññèâíîãî
îêèñëåíèÿ,
÷òî îáúÿñíÿåòñÿ
ïåðâîñòåïåííîé
ðîëüþ ïëåíîê
òåðìè÷åñêè
âûðàùåííîé
äâóîêèñè
êðåìíèÿ â
ïëàíàðíîé
òåõíîëîãèè.
Ýêñïåðèìåíòàëüíûå
çàêîíû
ðîñòà
îêñèäíûõ
ïëåíîê Åñëè
êèíåòèêà
ïðîöåññà
àêòèâíîãî
îêèñëåíèÿ
õàðàêòåðèçóåòñÿ
â ðàâíîâåñèè
ëèíåéíûì
çàêîíîì, òî â
ñëó÷àå ïàññèâíîãî
îêèñëåíèÿ
ôèçè÷åñêàÿ
êàðòèíà
ïðîöåññà
óñëîæíÿåòñÿ
ïðîöåññîì
ïåðåíîñà
ðåàãåíòà ê
ðåàêöèîííîé
ïîâåðõíîñòè
ðàçäåëà
ñêâîçü
ðàñòóùóþ
ïëåíêó. Ïðè
ýòîì
êèíåòèêà
îêèñëåíèÿ
ìîæåò áûòü
àïïðîêñèìèðîâàíà
ñëåäóþùèìè
çàêîíàìè:
ëèíåéíûì
Õ(ò)=Ê1*ò; (1)
ïàðàáîëè÷åñêèì
Õ2(ò)=Ê2*ò; (2)
êóáè÷åñêèì
Õ3(ò)=Ê3*ò; (3)
ëîãàðèôìè÷åñêèì
Õ(ò)=Ê4*lg(Â*ò+1); (5)
îáðàòíî
ëîãàðèôìè÷åñêèì
K5/X(ò)=À-lg(ò) (6)
Ñóùåñòâîâàíèå
êàæäîãî èç
ýòèõ
çàêîíîâ îïðåäåëÿåòñÿ
óñëîâèÿìè
ïðîâåäåíèÿ
ïðîöåññà
îêèñëåíèÿ è
ñâîéñòâàìè
èñõîäíîãî
ìàòåðèàëà.
Êîíñòàíòû
Ê1-Ê5 çàâèñÿò
îò òåìïåðàòóðû,
äàâëåíèÿ
ðåàãåíòà è
ïðèðîäû
îêèñëÿåìîãî
ìàòåðèàëà.
×àñòî
ýêñïåðèìåíòàëüíî
íàáëþäàåìàÿ
êèíåòè÷åñêàÿ
çàâèñèìîñòü
ïîä÷èíÿåòñÿ
äâóì èëè
íåñêîëüêèì
ïðèâåäåííûì
âûøå çàêîíàì.
Òàê,
íàïðèìåð, ïðè
âûñîêîòåìïåðàòóðíîì
òåðìè÷åñêîì
îêèñëåíèè
êðåìíèÿ â
êèñëîðîäå
êèíåòèêà
ïðîöåññà íà
íà÷àëüíîì
ýòàïå ñëåäóåò
ëèíåéíîé
çàâèñèìîñòè,
êîòîðàÿ çàòåì
ïëàâíî
ïåðåõîäèò â
ïàðàáîëè÷åñêóþ.
Ïðè
èçó÷åíèè
ýêñïåðèìåíòàëüíûõ
äàííûõ ïî
êèíåòèêå
ïðîöåññà
òåðìè÷åñêîãî
îêèñëåíèÿ
ìåòàëëîâ è
ïîëóïðîâîäíèêîâ
â
çàâèñèìîñòè
îò
òåìïåðàòóðû
(ñì. òàáëèöó 1),
ìîæíî
îòìåòèòü
ñëåäóþùåå:
ïðè íèçêèõ
òåìïåðàòóðàõ,
à çíà÷èò, ïðè
ìàëûõ
ðåçóëüòèðóþùèõ
òîëùèíàõ
îêèñíûõ
ïëåíîê
ïðåîáëàäàþùåé
ÿâëÿåòñÿ
ëîãàðèôìè÷åñêàÿ
èëè îáðàòíî
ëîãàðèôìè÷åñêàÿ
çàâèñèìîñòü;
ïðè
ïðîìåæóòî÷íûõ
òåìïåðàòóðàõ
ê íèì
äîáàâëÿåòñÿ
êóáè÷åñêàÿ
èëè ïàðàáîëè÷åñêàÿ
çàêîíîìåðíîñòè;
ïðè âûñîêèõ
- êèíåòèêà
ïðîöåññà â ïîäàâëÿþùåì
áîëüøèíñòâå
ñëó÷àåâ
ñëåäóåò
ïàðàáîëè÷åñêîìó
ëèíåéíîìó
èëè ñìåøàííûì
ëèíåéíî-ïàðàáîëè÷åñêîìó
èëè ïàðàëèíåéíîìó
çàêîíàì.
Çàâèñèìîñòü
ýêñïåðèìåíòàëüíî
íàáëþäàåìûõ
êèíåòè÷åñêèõ
çàêîíîìåðíîñòåé
îò òåìïåðàòóðû
ïðîöåññà.
Òàáëèöà
1.
Âïåðâûå
ëîãàðèôìè÷åñêàÿ
èëè
ýêñïîíåíöèàëüíàÿ
çàâèñèìîñòü
êèíåòèêè
ïðîöåññà îêèñëåíèÿ
áûëà
ýêñïåðèìåíòàëüíî
ïîëó÷åíà
Òàììàíîì,
èññëåäîâàâøèì
îêèñëåíèå
ðàçëè÷íûõ
ìåòàëëîâ íà
âîçäóõå ïðè
ñðàâíèòåëüíî
íèçêèõ
òåìïåðàòóðàõ.
Òàê êàê
ìåòîäèêà
Òàììàíà
áûëà
ïðèçíàíà íåâåðíîé,
ýòîé
çàâèñèìîñòè
íå óäåëÿëè ïî÷òè
íèêàêîãî
âíèìàíèÿ,
ïîêà Âåðíîí,
Àêåðîéä è
Ñòðàóä íå
ïîäòâåðäèëè
åå
ïðèãîäíîñòü
ê ïðîöåññó
îêèñëåíèÿ
öèíêà ïðè
òåìïåðàòóðàõ
íèæå 350 Ñ. Â
äàëüíåéøåì
ëîãàðèôìè÷åñêèé
çàêîí áûë
ïðèìåíåí äëÿ
öåëîãî ðÿäà
ìåòàëëîâ,
âêëþ÷àÿ
ìàãíèé,
öåðèé, æåëåçî,
íèêåëü,
öèðêîíèé,
òàíòàë è òèòàí.
Ãîðàçäî
ðåæå
íàáëþäàëàñü
ýêñïåðèìåíòàëüíî
îáðàòíî
ëîãàðèôìè÷åñêàÿ
çàâèñèìîñòü.
Ãàðò,
íàïðèìåð, ñ
åå ïîìîùüþ
îïèñàë êèíåòèêó
îêèñëåíèÿ
àëþìèíèÿ â
êèñëîðîäå
ïðè 200 Ñ, à
Ðîáåðòñ -
êèíåòèêó
îêèñëåíèÿ
æåëåçà ïðè
òåìïåðàòóðàõ
îò 0 äî 1200 Ñ.
Íóæíî
îòìåòèòü, ÷òî
ïðè ìàëûõ
òîëùèíàõ, à
îíè â
ðàññìàòðèâàåìûõ
ñëó÷àÿõ íå
ïðåâûøàëè
ñîòåí àíãñòðåì,
ýêñïåðèìåíòàëüíûå
äàííûå
îáÿçàòåëüíî
îòëè÷àþòñÿ
ðàçáðîñîì,
òàê ÷òî
òðóäíî
îïðåäåëèòü,
óêëàäûâàþòñÿ
îíè ëó÷øå íà
êðèâóþ
ëîãàðèôìè÷åñêîé
èëè êðèâóþ
îáðàòíî
ëîãàðèôìè÷åñêîé
çàâèñèìîñòè.
Îçíàêîìëåíèå
ñ ìåòàëëàìè,
ïðîÿâëÿþùèìè
ñèëüíóþ
òåíäåíöèþ ê
ëèíåéíîìó
îêèñëåíèþ,
ïîêàçûâàåò,
÷òî òàêèå
ìåòàëëû
îáû÷íî
îáðàçóþò
îêèñëû,
óäåëüíûé
îáúåì
êîòîðûõ ïî
îòíîøåíèþ ê
óäåëüíîìó
îáüåìó
ìåòàëëà
ëèáî ìåíüøå
åäèíèöû, êàê
ó êàëèÿ (0.45),
áàðèÿ (0,67) è
ìàãíèÿ (0.81),
ëèáî â
íåñêîëüêî
ðàç
ïðåâûøàåò
åäèíèöó, êàê
ó óðàíà (2.27),
íèîáèÿ (2.68),
òàíòàëà (2.50),
ìîëèáäåíà (3.30)
è âîëüôðàìà (3.35).
 îòíîøåíèè
ïåðâîé
ãðóïïû ìîæíî
ñäåëàòü âûâîä
î òîì, ÷òî
îêèñåë íå
ñïîñîáåí
îáðàçîâûâàòü
êîãåðåíòíóþ
ïëåíêó,
áëàãîäàðÿ
÷åìó ïðîöåññ
îêèñëåíèÿ ïðîõîäèò
ïðè
íåïðåðûâíîì
îáíàæåíèè
ïîâåðõíîñòè
ìåòàëëà. Â òî
æå âðåìÿ ó
ìåòàëëîâ ñ áîëüøîé
âåëè÷èíîé
îîòíîøåíèÿ
óäåëüíûõ îáúåìîâ
ëèíåéíîå
èëè
ïàðàëèíåéíîå
îêèñëåíèå
ìîæåò
ñîïðîâîæäàòüñÿ
îáðàçîâàíèåì
ðàñòðåñêèâàþùåéñÿ
èëè
ïîðèñòîé
ïëåíêè,
âîçìîæíî,
ïîñëå íà÷àëüíîé
ñòàäèè
îêèñëåíèÿ,
íà
ïðîòÿæåíèè
êîòîðîé
ïëåíêà
îñòàåòñÿ
êîãåðåíòíîé.
Òàêèì
îáðàçîì,
õîòÿ íà ïóòè
îáîáùåíèÿ
ëþáîãî ïðàâèëà
åñòü ñâîè
îãðàíè÷åíèÿ,
âñå æå âåëè÷èíà
îáúåìíîãî
ñîîòíîøåíèÿ
îêèñåë-ïîëóïðîâîäíèê
ñëóæèò
îïðåäåëåííûì
êðèòåðèåì
çàùèòíîé
ñïîñîáíîñòè
îêèñëà.
Ïàðàáîëè÷åñêèé
çàêîí
îêèñëåíèÿ
áûë îòêðûò
Òàììàíîì è
íå
çàâèñèîìî
îò íåãî Ïèëëèíãîì
è Áåäóîðòîì.
Ýêñïåðèìåíòàëüíî
îí íàáëþäàåòñÿ
â
ïîäàâëÿþùåì
áîëüøèíñòâå
ñëó÷àåâ ïðè
âûñîêîòåìïåðàòóðíîì
îêèñëåíèè
ìåòàëëîâ è
ïîëóïðîâîäíèêîâ
è ÿâëÿåòñÿ
ñëåäñòâèåì
îáúìíîé
äèôôóçèè
ðåàãåíòîâ
ñêâîçü ðàñòóùóþ
îêèñíóþ
ïëåíêó.
Èíîãäà
âûÿñíÿåòñÿ,
÷òî
ðåçóëüòàòû
îïûòîâ ïî
èññëåäîâàíèþ
êèíåòèêè
îêèñëåíèÿ
ìåòàëëîâ ïðè
ïðîìåæóòî÷íûõ
òåìïåðàòóðàõ
ìîæíî ñ
óñïåõîì
àïïðîêñèìèðîâàòü
êóáè÷åñêèì
óðàâíåíèåì.
Òàê îáñòîèò
äåëî ñ íèêåëåì
ïðè 400 Ñ,
òèòàíîì ïðè
350-600 Ñ è
öèðêîíèåì ïðè
350-950 Ñ. Ìîæíî
îòìåòèòü,
÷òî äàííàÿ
àïïðîêñèìàöèÿ
ñîîòâåòñòâóåò
ëèøü
îïðåäåëåííîìó
èíòåðâàëó
òåìïåðàòóð è
ÿâëÿåòñÿ
ïåðåõîäíîé
ôîðìîé ìåæäó
ëîãàðèôìè÷åñêîé
è ïàðàáîëè÷åñêîé
çàêîíîìåðíîñòÿìè.
Òåîðåòè÷åñêîå
îáîñíîâàíèå
ýêñïåðèìåíòàëüíî
íàáëþäàåìûõ
çàâèñèìîñòåé.
Äëÿ
òåîðåòè÷åñêîãî
îáîñíîâàíèÿ
áûëî ðàçðàáîòàíî
ìíîæåñòâî
òåîðèé,
îñíîâàííûõ
íà îáúåìíîé
äèôôóçèè
çàðÿæåííûõ
÷àñòèö èëè
íåéòðàëüíûõ
ïàð, à òàêæå
ýôôåêòàõ òóííåëèðîâàíèÿ
ýëåêòðîíîâ,
íóêëåàöèè, êèíåòèêå
àäñîðáöèè,
îáðàçîâàíèÿ
ðîñòðàíñòâåííîãî
çàðÿäà,
èçìåíåíèè
ãðàíè÷íûõ êîíöåíòðàöèé
äèôôóíäèðóþùèõ
÷àñòèö â çàâèñèìîñòè
îò òîëùèíû
ïëåíêè è
ìíîãèõ äðóãèõ.
Ê
ñîæàëåíèþ,
íè îäèí èç
óêàçàííûõ
ìåõàíèçìîâ
íå ñïîñîáåí
ïîëíîñòüþ
îáúÿñíèòü îáøèðíûé
êëàññ èìåþùèõñÿ
ê
íàñòîÿùåìó
âðåìåíè
ýêñïåðèìåíòàëüíûõ
äàííûõ.
Òàêèì
îáðàçîì,
îñíîâíûì âîïðîñîì,
âîçíèêàþùèì
ïðè
ðàññìîòðåíèè
ïðîáëåìû
òåîðåòè÷åñêîãî
îáîñíîâàíèÿ
ýêñïåðèìåíòàëüíûõ
êèíåòè÷åñêèõ
ìîäåëåé
ïðîöåññà
ïàññèâíîãî
îêèñëåíèÿ,
ÿâëÿåòñÿ
âîïðîñ î òîì,
äåéñòâèòåëüíî
ëè êèíåòèêà
ðîñòà
îêèñëà
îïðåäåëÿåòñÿ
ñîâîêóïíîñòüþ
öåëîãî ðÿäà
ôèçè÷åñêèõ
ïðîöåññîâ,
êàæäûé èç
êîòîðûõ
ïðèìåíèì
ëèøü ïðè
âïîëíå
îïðåäåëåííûõ
óñëîâèÿõ,
ëèáî ïîäàâëÿþùåå
áîëüøèíñòâî
ýêñïåðèìåíòàëüíûõ
äàííûõ
ìîæåò áûòü
îòíåñåíî ê
îãðàíè÷åííîìó
÷èñëó ïðåäåëüíûõ
ñëó÷àåâ
îäíîãî è
òîãî æå
ïðîöåññà èëè
ÿâëåíèÿ.
Íå
óãëóáëÿÿñü â
ðàññìîòðåíèå
ñàìèõ ìîäåëåé,
óêàæåì ëèøü,
÷òî
áîëüøèíñòâî
èç ýòèõ
äàííûõ
âîçìîæíî
îïèñàòü â
ðàìêàõ
åäèíîé
ìîäåëè,
îãðàíè÷åííîå
÷èñëî
ïðåäåëüíûõ ñëó÷àåâ
êîòîðîé
îáúÿñíÿëî
áû ïîÿâëåíèå
âñåõ
îòìå÷åííûõ
âûøå
êèíåòè÷åñêèõ
çàêîíîìåðíîñòåé.
Îäíîé èç
òàêèõ
ìîäåëåé
ìîæíî ñ÷èòàòü
ìîäåëü
Ôðîìõîëäà,
îñíîâàííóþ
íà ðàññìîòðåíèè
ïðîöåññîâ
îäíîâðåìåííîé
ìàêðîñêîïè÷åñêîé
äèôôóçèè
çàðÿæåííûõ
÷àñòèö
(èîíîâ è
ýëåêòðîíîâ)
ñêâîçü
ãîìîãåííóþ
îêèñíóþ
ïëåíêó â ïðèñóòñòâèè
ýëåêòðè÷åñêîãî
ïîëÿ,
ñîçäàííîãî
ýòèìè
÷àñòèöàìè
(Fromhold A.T.-"J. Phys. Chem. Solids", 1963, v.24, p. 1081-1089).
Çàâèñèìîñòü
ýêñïåðèìåíòàëüíî
íàáëþäàåìûõ
êèíåòè÷åñêèõ
çàêîíîìåðíîñòåé
îò òåìïåðàòóðû
ïðîöåññà
ïðèâåäåíà â òàáëèöå
1.
2. Полупроводниковые резисторы
Полупроводниковые резисторы – это
резисторы, изготовленные на основе полупроводникового материала методами
полупроводниковой технологии. Различают объемные и диффузионные
полупроводниковые резисторы.
Объемные резисторы
получают путем создания омических (невыпрямляющих) контактов металла с
полупроводником. При идеальных контактах удельное сопротивление rn
такого резистора определяется объемными свойствами полупроводника.
Поскольку на
практике используют легированные полупроводники, их удельное сопротивление в
случае полной ионизации примеси:
rhn=[qmhNд+]-1 ïðè Nд >> Na
rрn=[qmðNа-]-1 ïðè Nа >> Nä
Несмотря на
простоту конструктивного и технологического исполнения, объемные резисторы не
нашли широкого применения из-за большой занимаемой площади и температурной нестабильности.
Диффузионные резисторы формируют на
основе диффузионных слоев, толщина которых намного меньше их ширины и длинны.
Диффузионные резисторы изолированы от остального объема полупроводника p-n -переходом. Они могут
быть изготовлены одновременно с другими элементами при формировании структуры
полупроводниковых ИМС. Поэтому для реализации диффузионных резисторов в полупроводниковых
ИМС используют те же диффузионные слои, которые образуют основные структурные
области транзистора: базовую, эмиттерную, или коллекторную.
Сопротивление
диффузионного резистора R определяется
удельным сопротивлением
полупроводникового слоя, его глубиной и занимаемой площадью:
(
1 )
где rs -удельное поверхностное сопротивление
слоя
Диффузионные
резисторы могут быть реализованы на основе любой из структурных областей
транзистора. Для их использования в ИМС на поверхности структурных областей
создают омические контакты.
Структура
диффузионного резистора на основе структурных областей планарно-эпитаксиального
транзистора на рис. 2.
Наиболее
распространенны резисторы, сформированные на основе базовых слоев. При этом
достигается сочетание высокого сопротивления слоя необходимого для уменьшения
площади, занимаемой резистором и приемлемого температурного коэффициента. Рис. 2
Для получения
диффузионных резисторов
требуемого сопротивления,
определяемого по формуле (1), диффузионные слои формируют в виде прямоугольника или змейки. В этом случае
отношение l/b стремятся сделать по возможности
большим. Для диффузионных резисторов характерно наличие паразитных элементов -
распределенного конденсатора и распределенного транзистора.
Кроме
диффузионных резисторов в полупроводниковых ИМС применяют резисторы на основе
МДП-структуры. При этом в качестве резистора используют МДП-транзистор, работающий
в режимах, наклонной области ВАХ. Использование МДП-структур в качестве резисторов позволяет реализовать целый ряд
цифровых ИМС только на одних МДП-транзисторах.
3. Элемент КМОП - логики.
В цифровых ИМС
практическое применение получили полевые транзисторы с оксидным диэлектриком,
образующие контакт металл–оксид–полупроводник
(КМОП). На рисунке 2 приведена
принципиальная схема элемента ИЛИ–НЕ на два входа, содержащая один нагрузочный
(VT3) и два логических (VT1 и VT2) транзистора. U и.п. VT3 F (Выход) VT1 B (Вход 2) А (Вход 1) VT2 А 1 В F=A+B
Рис. 3
Таблица 11 А В F 0 0 1 1 0 0 0 1 0 1 1 0
На рисунке 3
приведена схема логического элемента ИЛИ-НЕ. Она состоит из двух логических VT1, VT2 и одного
нагрузочного VT3 транзисторов.
Принцип работы (таб.1) заключается в следующем:
При подаче на
оба логических транзистора (входы А и В) логического 0 они остаются закрытыми (IИС=0). Сопротивление
перехода для Iи.п.
велико, поэтому ток источника питания протекает через VT3 на выход схемы (контакт F) формируя уровень
логической 1. При подаче хотя бы на один из входов логической 1 транзистор открывается, сопротивление
перехода падает Iи.п.
протекает на корпус тем самым на выходе схемы формируется уровень
логического 0.
Элементы
КМОП-логики нашли широкое применение в микросхемотехнике. На базе этих
элементов строятся дешифраторы, триггеры, счетчики, регистры, сумматоры, умножители,
элементы ПЗУ и т. д и т.п.
4. Принцип
действия и устройство тетрода
Развитие техники радиоприема, связанное с необходимостью
усиления напряжений высокой частоты, выявило один из
основных недостатков триода. Было замечено, что
усилители на триодах, предназначенные для этой
цели, работают неустойчиво и не обеспечивают надежного усиления.
Исследования показали, что причиной этого является наличие значительной
емкости между электродами лампы. Вопрос этот очень
важен, поэтому на нем стоит остановиться подробнее.
Между любыми двумя проводниками, не
соприкасающимися друг с другом, существует
электрическая емкость.
Две металлические пластины, разделенные промежутком, образуют конденсатор. Конденсатор, включенный в
электрическую цепь, создает непреодолимое препятствие
для постоянного тока, но для переменного тока представляет лишь некоторое
сопротивление. Чем больше емкость конденсатора и
чем выше частота переменного тока, тем меньшее сопротивление представляет конденсатор
его прохождению. Как мы уже видели, внутри лампы можно различить три такие
емкости: между сеткой и катодом, между сеткой и анодом и между анодом и
катодом. Анализ работы лампы показывает, что наиболее вредна емкость между
анодом и сеткой, обозначаемая обычно СAC.
Вредное действие этой емкости можно понять, посмотрев на наши рисунки.
Предположим, что лампа должна усиливать напряжение не звуковой, а высокой
частоты. На сетку лампы поступают слабые электрические колебания Uвх.
Усиленные колебания этой же частоты, но с напряжением Uвых
выделяются на анодной нагрузке. Если между анодом
лампы и ее сеткой есть емкость Оде, то через нее
часть усиленного переменного напряжения будет
передана из анодной цепи обратно в сеточную. Это напряжение добавится к
основному сигналу, действующему в .цепи сетки. Напряжение сигнала на входе как
бы возрастает, вследствие чего увеличивается и напряжение, выделяющееся на
анодной нагрузке. Это в свою очередь приведет к передаче через емкость анод —
сетка в сеточную цепь еще большего напряжения и т. д. В результате работа
лампы становится неустойчивой, может возникнуть самовозбуждение и лампа из
усилителя колебаний превратится в генератор, т. е. в самостоятельный источник
колебаний. Возникновение в
усилителе самовозбуждения проявляется в виде сильных искажений и свиста.
Опасность неустойчивой
работы усилителя будет тем больше, чем выше частота переменного тока (тем
меньшее сопротивление представляет для него емкость) и чем больше усиление
лампы. Это обстоятельство создало весьма серьезные затруднения
приему и усилению слабых сигналов
высокой частоты и заставило искать способы борьбы с вредным влиянием емкости
сетка — анод трехэлектродной лампы.
Физика знает
способы уменьшения емкости между двумя проводниками. Такими способами,
например, является уменьшение размеров проводников,. образующих конденсатор, и
увеличение расстояния между ними. Эти способы применялись при конструировании
триодов, но значительного эффекта они не дали, потому что чрезмерно уменьшать
электроды по ряду соображений нельзя (например, уменьшение размеров анода
приводит к необходимости снизить анодный токи, следовательно, все параметры
лампы), а увеличению расстояний между электродами кладут предел размеры лампы и
ряд других причин.
Наиболее удобным и легче всего осуществимым способом уменьшения емкости,
оказалось экранирование.
Сущность этого
способа можно пояснить 'следующим примером. Пусть имеется цепь из
конденсатора, источника переменного напряжения и измерительного прибора. В
такой цепи будет течь ток, величину которого отметит измерительный прибор.
Поместим
теперь между пластинами конденсатора еще одну пластину и присоединим ее к нашей
схеме в точке б. Когда это мы
сделаем, то заметим, что стрелка прибора установилась на нуле: тока в цепи
прибора не стало.
Объясняется это тем, что ток теперь потечет по другому, более короткому
пути — через емкость между левой и средней пластинами и далее *по проводу а—б. Путь переменного тока
в обоих случаях
показан стрелками. В правой части схемы, где находится измерительный прибор,
тока не будет, она окажется как бы замкнутой накоротко проводом а—б. Это равносильно уничтожению емкости
между пластинами конденсатора. Третья пластина явилась экраном, который свел
емкость конденсатора к нулю. Важно то, что такой экран не должен быть
обязательно сплошным. Его можно выполнить, например, в виде достаточно густой
сетки—экранирующее действие при этом не изменится.
Подобный экран
можно применить и в электронной лампе. Для этого достаточно ввести в нее вторую
сетку—спираль, поместив ее между анодом и основной сеткой. Эту дополнительную
сетку называют экранной или экранирующей, а основную— управляющей, так как ее
напряжение управляет анодным током.
Введение
экранирующей сетки приводит к резкому уменьшению емкости между анодом и
управляющей сеткой, вследствие чего исключается опасность проникания усиленного
напряжения из цепи анода обратно в цепь сетки и становится возможным получение
устойчивого усиления колебаний высокой частоты.
Лампы, имеющие
экранирующие сетки, называются экранированными или—по числу
электродов—тетродами («тетра» по-гречески—четыре).
Экранирующая
сетка должна быть конструктивно выполнена так, чтобы, уменьшая емкость между
управляющей сеткой и анодом, она в то же время не создавала препятствий электронам
в их движении к аноду. Это вполне осуществимо, так как расстояние между витками
экранирующей сетки, конечно, не может идти ни в какое сравнение с размерами
электрона.
Но действие экранирующей сетки не ограничивается уменьшением вредной,
или, как ее часто называют, паразитной емкости между управляющей сеткой и
анодом. Экранирующая сетка одновременно позволяет значительно улучшить
параметры лампы и в первую очередь повысить ее коэффициент усиления.
Объясняется это тем, что на пути электронов к аноду появляется еще одна
преграда — дополнительная сетка, значит, действие анода на электроны
уменьшается, а чем меньше действие анода на электронный поток по сравнению с
действием управляющей сетки, тем больше коэффициент усиления.
На это как
будто бы можно возразить, что и у триода можно получить очень большой коэффициент
усиления. Мы уже говори-
ли, что чем
гуще управляющая сетка лампы, тем больше коэффициент усиления. Следовательно,
надо делать сетку очень густой, тогда и коэффициент усиления будет очень
большим.
На самом деле это не так. В действительности у триода почти невозможно
сделать коэффициент усиления больше 100, и вот почему.
Коэффициент усиления m показывает, во сколько раз напряжение на сетке
действует на анодный ток сильнее, чем напряжение на аноде. Если m=10,
то это значит, что изменение напряжения на сетке на 1 в действует так же, как изменение на аноде на 106. Подав на анод
этой лампы напряжение, например, 1506, мы создадим в ее анодной цепи некоторый
ток. Поскольку 1 в на сетке лампы
действует также, как 10 в на аноде,
то очевидно, что, подав на сетку—15 в,
мы совершенно прекратим анодный ток; отталкивающее по отношению к электронам
действие сеточного напряжения уравновесит притягивающее действие анода.
Если бы коэффициент усиления
лампы был больше, например равнялся 30, то анодный ток прекратился бы при
напряжении на сетке—5 в, а при m=100 для прекращения анодного тока
потребовалось бы подать на сетку всего—1,5 в.
Для работы усилительной лампы используется, как мы видели, участок
характеристики между нижним перегибом и точкой, соответствующей нулевому
напряжению на сетке. В триоде с большим (и этот участок будет совсем мал: при m=100
он окажется в лучшем случае немногим больше, чем 1 в. Значит, к сетке такой лампы нельзя подводить переменные
напряжения с амплитудой больше чем 0,5 б, так как в противном случае колебания
попадут в область сеточного тока и
на перегиб характеристики, что приведет к искажениям. Это обстоятельство очень ограничивает возможности использования
триодов с большим m.
Каталось бы, что их удобнее всего применить
для усиления высокой частоты, поскольку напряжение
сигналов высокой частоты при радиоприеме всегда бывает очень мало. Но тут
возникает препятствие в виде емкости анод— сетка, которая особенно сильно
сказывается при усилении именно высоких частот, а
при усилении низких частот, когда вредное действие емкости анод — сетка
сказывается меньше, переменные напряжения обычно
бывают довольно значительными.
Введение в лампу экранирующей сетки разрешает эту трудность.
Мы до сих пор говорили только о том, что экранирующая сетка находится
между управляющей сеткой и анодом, но не касались вопроса о том, с чем же
соединена эта сетка. Для того чтобы она выполняла только функции экрана, ее
достаточно было бы соединить с катодом, т. е. с
нулевой точкой схемы, относительно которой определяется напряжение всех
остальных электродов. Но при этом, как и у триода с большим ц, можно использовать только очень малую часть
характеристики лампы, что невыгодно.
Но можно
присоединить экранирующую сетку иначе—подать на нее положительное напряжение.
Картина при этом резко изменится. Анод, отделенный от катода двумя сетками,
сам по себе будет оказывать слабое
притягивающее действие на электроны. Но экранирующая сетка будет помогать ему в
этом. При положительном напряжении на экранирующей сетке электроны получат
дополнительное ускорение и устремятся к экранирующей сетке. Напряжение на ней Uэ можно
сделать меньше, чем на аноде Uа. Тогда электроны,
приблизившись к экранирующей сетке и приобретя при этом достаточную скорость,
испытают сильное притяжение анода и полетят к нему. Небольшое количество
электронов окажется при этом притянутым экранирующей сеткой и образует в ее
цепи некоторый ток.
'
Таким образом,
экранирующая сетка способствует увеличению анодного тока. Если осуществление в
триодах большого коэффициента усиления приводит к резкому уменьшению возможного
для использования участка характеристики, то экранирующая сетка, способствуя,
с одной стороны, увеличению коэффициента усиления, увеличивает в то же время
анодный ток и этим как бы сдвигает всю характеристику лампы влево, позволяя
использовать для усиления ее больший участок.
Благодаря
этому тетроды могут иметь очень большой коэффициент усиления, доходящий до
500—600, т. е. во много раз больше, чем у триодов. Поэтому от усилительного
каскада с тетродом можно получить значительно большее усиление, чем от каскада
с триодом.
На
экранирующую сетку обычно подается напряжение, примерно вдвое меньшее
анодного. Эта сетка играет вспомогательную роль, и ток в ее цепи не
используется.
Тетроды такого
типа в основном применялись для усиления высокой частоты. Большой коэффициент
усиления и малая величина емкости управляющая сетка—анод позволяют очень эффективно
использовать их для этой цели.
Экранированные
лампы явились значительным шагом вперед по сравнению с трехэлектродными. У нас
раньше выпускались тетроды СО-124. СБ-154 и др. Однако практика использования
тетродов выявила крупный недостаток, препятствовавший расширению их применения.
Мы отмечали,
что экранирующая сетка, находящаяся под достаточно большим положительным
напряжением (обычно порядка 50—70 в),
сообщает электронам, образующим анодный ток, дополнительную скорость.
Электроны, летящие с очень большой скоростью, с такой силой ударяются о
поверхность анода, что выбивают из атомов металла анода другие электроны. Один
электрон, имеющий достаточно большую скорость, может выбить из анода несколько
электронов. Ударяющийся об анод электрон принято называть первичным, а выбитые
им электроны — вторичными.
Каким же
образом появление вторичных электронов может отозваться на работе лампы?
Выбитые из анода вторичные электроны имеют неодинаковые скорости.
Электроны, получившие небольшую скорость, под влиянием притяжения положительно
заряженного анода быстро теряют ее и падают обратно на анод. Такие электроны
не удаляются на большое расстояние от анода, и их появление не сказывается на
работе лампы.
Но какая-то
часть вторичных электронов получает в результате удара большую скорость, дающую
им возможность достаточно удалиться от анода и приблизиться к экранирующей
сетке настолько, что ее притяжение превысит притяжение анода, В итоге эти
электроны будут притянуты экранирующей сеткой.
В результате в
лампе образуются два тока: один — нормальный анодный ток, образованный
электронами, вылетевшими из катода, и второй—образованный вторичными
электронами, выбитыми из анода, и имеющий противоположное направление. Этот ток обратного направления иногда
называют динатронным током, поскольку явление выбивания из анода вторичных
электронов известно под названием динатронного эффекта.
Динатронный
ток, как имеющий обратное направление по отношению к анодному току,
вычитается из него. Динатронный эффект приводит к уменьшению анодного
тока лампы. Так как каждый первичный электрон может при известных
условиях выбить несколько вторичных,' то при некоторых соотношениях напряжений
на аноде лампы и ее экранирующей и управляющей сетках динатронный ток может
сравняться по величине с «прямым» анодным током и даже превысить его. У лампы,
работающей в таком режиме, уменьшение отрицательного напряжения на управляющей
сетке будет сопровождаться не увеличением анодного тока, а его уменьшением
(из-за возникновения дина-тронного эффекта). В результате возникнут сильные
искажения и может начаться самовозбуждение каскада, т. е. превращение
усилительного каскада в генераторный.
Способ
устранения неприятных последствий динатронного эффекта очевиден: надо не
допускать вторичные электроны принижаться к экранирующей сетке. Осуществить
это можно введением в лампу еще одной—третьей по счету сетки.
Третья сетка
располагается между анодом и экранирующей сеткой и соединяется с катодом.
Поскольку отрицательный полюс источника напряжения соединен с катодом, то
третья сетка оказывается заряженной отрицательно относительно анода. Поэтому
выбитые из анода вторичные электроны будут отталкиваться этой сеткой обратно к
аноду. В то же время, будучи достаточно редкой, эта сетка не препятствует
лететь к аноду электронам основного анодного тока.
Эта третья сетка защищает лампу от возникновения дина-тронного эффекта и
поэтому называется защитной или противодинатронной. Иногда ее называют
пентодной сеткой.
1 Логический 0 соответствует 0
вольт, логическая 1 соответствует Uи.п.
|
|
|
