Металлизация это: что это, виды, детали процесса, оборудование

alexxlab | 25.01.1992 | 0 | Разное

Содержание

превращение изолятора в полупроводник / Хабр

Преобразование одного вещества в другое, изменение свойств материала под собственные нужды, трансформация материи. Все эти действия сочли бы за колдовство и ересь буквально пару сотен лет назад. Сейчас же это вполне обыденные процессы, которые можно наблюдать в современных лабораториях. Однако есть нечто, что сделать по факту нереально или, как минимум, крайне сложно. В рассматриваемом нами сегодня исследовании ученые из МТИ (Массачусетский технологический институт, США) решили радикально изменить электрические свойства алмаза, превратив его из диэлектрика в проводник. Как это было достигнуто, каковы характеристики алмаза-проводника, и где может пригодиться подобная разработка? Ответы на эти вопросы мы найдем в докладе ученых. Поехали.

Основа исследования

В далеком 1949 году Кэрол Чэннинг впервые исполнила песню «Бриллианты — лучшие друзья девушек», которая большинству из нас известна в исполнении Мерлин Монро. Правдиво ли данное высказывание касательно драгоценного камня каждый может судить по себе индивидуально.

Бриллианты это красивые драгоценные камни, которые прекрасно смотрятся в украшениях или на музейных полках. Но вот их предшественники куда интереснее с научной точки зрения. Речь, конечно, об алмазах.

Алмаз это кубическая аллотропная форма углерода. «Срок годности» этого минерала в нормальных условиях фактически неограничен, так как он является метастабильным материалом. Также всем известен факт того, что алмаз является одним из самых твердых веществ на планете. Физико-химические свойства алмаза сделали его важнейшей составляющей для многих приборов и центром внимания многих исследований. Среди них и труды по электропроводимости, в которых алмазы наделяли свойствами проводника посредством внедрения примесей (например, бора).

Но в таком случае, преобразование алмаза в проводник происходит посредством допирования. Другими словами, сам алмаз по-прежнему остается изолятором.

Однако, как заявляют авторы сего исследования, открытие сверхбольшой упругой деформации в наноразмерном алмазе и более точное описание его электронной и фононной структур посредством машинного обучения позволили расширить спектр манипуляций, которые можно проводить с алмазами.

Получив новые данные и новые инструменты для исследований, ученые задались вопросом: может ли алмаз со сверхширокой запрещенной зоной (5.6 эВ) быть полностью металлизирован исключительно за счет механической деформации без фононной нестабильности, так чтобы его электронная запрещенная зона полностью исчезла? Как оказалось, это вполне реально.

Прежде всего ученые обращают наше внимание на другое исследование (Ultralarge elastic deformation of nanoscale diamond), в котором говорится, что монокристаллические и поликристаллические алмазные наноиглы (диаметр ∼300 нм) могут быть обратимо деформированы до локальных упругих деформаций растяжения выше 9% и 3.5% при комнатной температуре. Это умозаключение было подтверждено в последующих исследованиях, где объектом изучения были алмазные наноразмерные столбы, полученные с помощью резки образцов природного алмаза сфокусированным ионным лучом.

В рассматриваемом нами сегодня труде наибольшие локальные деформации растяжения 13.4% (ориентация решетки <100>) и 9.6% (ориентация решетки <110>) были достигнуты в наноиглах монокристаллического алмаза с ориентацией при изгибе. При этом соответствующие максимальные локальные деформации сжатия −14
% и -10.1% наблюдаются на стороне сжатия.

Получить такие результаты стало возможным за счет расчетов, экспериментов, моделирования и, что самое важное, машинного обучения, алгоритм которого должен определить оптимальные свойства алмаза для различных геометрий и условий нагрузки путем сканирования всех возможных комбинаций состояний деформации в общем шестимерном (6D) пространстве деформации.

Перед проведением фактического исследования ученые определили ряд основных вопросов, на которые они хотели бы получить ответы:

можно ли исключительно посредством наложения напряжения металлизировать алмаз при комнатной температуре и давлении? При этом необходимо достичь перехода от его естественного недеформированного состояния со сверхширокой запрещенной зоной (5. 6 эВ) до полной металлизации с шириной запрещенной зоны 0 эВ без фононной нестабильности или структурных преобразований (например, графитизация).

какие состояния деформации и наименьшая плотность энергии деформации необходимы для достижения «безопасной» металлизации запрещенной зоны?
насколько такая «безопасная» металлизация может быть реализована в условиях деформаций, достижимость которых была доказана экспериментально?
как кристаллографические и геометрические переменные влияют на металлизацию алмаза?
какие условия запускают преобразование непрямого перехода запрещенной зоны в прямой или конкурирующий переход фазы графитизации в алмазе при деформации?

Результаты исследования

Забегая наперед, можно сказать, что в алмазе можно достичь электронной запрещенной зоны 0 эВ исключительно за счет наложения обратимых упругих деформаций, не вызывая фононную нестабильность или фазовый переход. Это открытие подразумевает, что обратимая металлизация/деметаллизация возможна за счет правильной комбинации условий механической нагрузки и геометрии в наноразмерном алмазе.

Было установлено, что «безопасная» металлизация может быть достигнута при значениях плотности энергии упругой деформации порядка 95–275 мэВ/Å³. При этом даже незначительный изгиб <110> наноиглы может эффективно уменьшить ширину запрещенной зоны с 5.6 эВ до 0 эВ без фононной нестабильности при локальной упругой деформации сжатия около 10.8%. Однако увеличение напряжения изгиба может вызвать фононную нестабильность, которая приводит к необратимому фазовому переходу sp³ → sp² (алмаз — графит) или разрушению образца.

Изображение №1

Выше представлены некоторые 6D-состояния деформации, которые приводят к исчезновению запрещенной зоны алмаза без фононной неустойчивости или графитизации. В кристаллографической системе координат [100] [010] [001] расчеты показывают, что одна такая полная и «безопасная» металлизация происходит, когда локальное состояние деформации 6D составляет (0.

0536, -0.0206, -0.056, 0.0785, 0.0493, 0.0567).

На 1A представлен k-график GW* электронной зонной структуры для алмаза, деформированного до 6D состояния, указанного выше, в результате чего получается металл.

GW*: электронные зонные структуры алмаза при деформации растяжения могут быть предсказаны с высокой точностью на основе теории функционала плотности (DFT) с последующими расчетами GW (G — функция Грина; W — экранированное кулоновское взаимодействие).

Контуры плотности энергии деформации построены в двумерном (2D) пространстве на 1B, где черной звездой отмечен h = 98.7 мэВ/Å³.

Изображение №2

Изображение выше дополнительно иллюстрирует области «безопасной» металлизации алмаза без фононной нестабильности, а также демонстрирует обратимые преобразования «прямозонный/непрямозонный» при больших упругих деформациях.

Прямозонный — полупроводник, в котором переход из зоны проводимости в валентную зону не сопровождается потерей импульса.
Непрямозонный — полупроводник, в котором переход из зоны проводимости в валентную зону сопровождается потерей импульса.

На 2А показаны возможные состояния деформаций ɛ₁₁, ɛ₂₂, ɛ₃₃, охватывающие от -20% (т.е. деформация сжатия 0.2) до +10% (т.е. деформация растяжения 0.1), в которых индуцируется «безопасная» металлизация (отмечено коричневым цветом). В свою очередь, 2В является двумерной репрезентацией областей металлизации.

Посредством компьютерного моделирования было установлено два типа «безопасной» металлизации: прямой металл и непрямой металл (где переход зона-граница непрямой, т.е. из двух разных k-точек).

Двумерная область прямого металла, заштрихованная коричневым цветом, охватывает деформированное состояние, обозначенное звездой из 1В. Эта зона встроена в пространство деформации прямой запрещенной зоны (синяя область на 2B). Область непрямого металла, также заштрихованная коричневым, окружена белой зоной, представляющей пространство деформации для непрямой запрещенной зоны.

На 2С структура GW зоны перенесена в k-пространство, чтобы проиллюстрировать непрямое состояние металла в точке c (2B) внутри зоны «безопасной» металлизации. 2D и 2Е являются диаграммами зонной структуры, показывающими примеры ненулевых случаев прямой и косвенной запрещенной зоны.

Область, заштрихованная серым цветом вне пунктирных линий, — это область больших упругих деформаций и нестабильной металлизации, где происходит фононная неустойчивость, приводящая к зарождению дефектов и/или фазовому переходу. А на 2F видно заметное уменьшение частоты фононов и возникновение мягкой моды, связанной с точкой деформации f на 2B, где имеет место фононная нестабильность и связанный с ней фазовый переход от алмаза к графиту.

Эксперименты показывают, что алмазные наноиглы перед разрушением демонстрируют сверхбольшой упругий изгиб. Такая деформация, приводящая к локальным деформациям сжатия, превышающим -10%, и деформациям растяжения, превышающим 9%, является обратимой после снятия нагрузки.

Далее было проведено моделирование для определения модуляции запрещенной зоны в изогнутых алмазных наноиглах при максимальных уровнях локальной деформации.

Изображение №3

На схеме 3А показан способ, при котором наконечник алмазного индентора надавливает на алмазную наноиглу, вызывая большую деформацию. Был применен метод конечных элементов (МКЭ), позволивший смоделировать латеральный изгибающий момент алмазной иглы во время контакта с острием индентора при учете нелинейной упругости, ориентации кубической решетки относительно оси иглы, направления изгиба и возможного трения между наконечником индентора и иглой.

Изображение 3В это результаты МКЭ моделирования для локальных деформаций сжатия (максимум -10.8%) и растяжения (максимум 9.6%) <110> алмазной наноиглы. Тут же представлены прогнозы распределения ширины запрещенной зоны.

Начало «безопасной» металлизации появляется на сильно напряженной стороне наноиглы при локальной деформации -10. 8% (3C). Также было установлено, что склонность к более металлическому поведению с увеличением деформации не зависит от трения между индентором и наноиглой. <110> наноигла может выдерживать не более 12.1% локальной деформации растяжения до возникновения фононной нестабильности на стороне растяжения при ширине запрещенной зоны 0.62 эВ (

3D).

Эволюция плотности энергии упругой деформации, ширины запрещенной зоны и соответствующей зонной структуры в месте максимального сжатия на наноигле, показывающая процесс металлизации алмазной наноиглы при изгибе (соответствует изображению №3).

Сторона наноиглы, где протекает сжатие, куда более устойчива к деформациям. Максимально достижимая деформация сжатия может составлять порядка -20% при ориентации с низким показателем преломления. Следовательно, можно предположить, что есть место для дополнительной упругой деформации после достижения «безопасной» металлизации в областях с преобладающим сжатием.

Еще одним важным аспектом, определяющим степень деформации и результирующую модуляцию запрещенной зоны, является кристаллографическая ориентация оси наноиглы.

Среди трех изученных типов <110>- и <111>-ориентированные наноиглы требуют относительно меньших деформаций растяжения для уменьшения ширины запрещенной зоны за счет деформации, тогда как ориентация <100> является наиболее сложной ориентацией для уменьшения ширины запрещенной зоны ниже 2 эВ или достижения металлизации. Это можно объяснить различием в гибкости доступа ко всем шести компонентам тензора деформации, выраженным в системе координат [100] [010] [001].

Несмотря на возможность чрезвычайно большой деформации в <100> -ориентированной наноигле, эта ориентация в первую очередь способствует нормальным деформациям, и результирующее максимальное уменьшение ширины запрещенной зоны ограничивается достижением фононной нестабильности, вызывающей разрушение или фазовое преобразование.

А вот для <110> и <111>-ориентированных наноигл намного легче инициировать различные компоненты деформации и, следовательно, легче провести преобразование зонной структуры и достичь модуляции запрещенной зоны.

Для более детального ознакомления с нюансами исследования рекомендую заглянуть в доклад ученых и дополнительные материалы к нему.

Эпилог

Ученые заявляют, что помимо рассмотренных в данном труде вариантов алмазных структур, можно создать более сложные геометрические формы с отверстиями и впадинами за счет оптимизации топологии и микро- и наномеханической обработки геометрических элементов, не подвергая металлизированную зону воздействию приповерхностных областей, что еще больше увеличивает возможности металлизации алмаза.

Когда деформированный алмаз превращается в полупроводник с прямой запрещенной зоной, даже только локально в месте максимальной деформации, он будет демонстрировать фундаментальное улучшение оптических переходов вокруг края адсорбции по сравнению с недеформированным алмазом в его естественном состоянии. Поскольку поглощение экспоненциально увеличивается с толщиной материала, устройство преобразования световой энергии на основе полупроводника с прямой запрещенной зоной потребует гораздо меньшей толщины, чтобы поглощать такое же количество света. Следовательно, данный подход может быть использован в разработке новых типов фотодетекторов и излучателей от ультрафиолета до дальнего инфракрасного диапазона, работающих на одном кусочке алмаза.

Также важно отметить, что достижение полной металлизации алмаза в условиях упругих деформаций выше 80 мэВ/Å3 или при локальной упругой деформации на сжатие или растяжение > 9% является крайне сложным делом. Однако успешная реализация этой разработки может иметь значимый эффект на развитие электроники, оптоэлектроники и систем квантового зондирования.

Однако характеристики системы будут напрямую зависеть от ее практического применения. Другими словами, систему можно будет оптимизировать в зависимости от задач, которые она должна выполнять. На данный момент ученые смогли практическим путем доказать работоспособность своего творения. Пока это лишь концепция, однако она может быстро перейти от теории к практике, учитывая скорость развития технологий выращивания однородных алмазных материалов.

Несмотря на все сложности практической реализации полученных знаний, они по-прежнему остаются крайне важными элементами понимания того, как те или иные материалы с давно определенными свойствами способны менять их в зависимости от внешних факторов.

Благодарю за внимание, оставайтесь любопытствующими и отличных всем выходных, ребята! 🙂

Немного рекламы

Спасибо, что остаётесь с нами. Вам нравятся наши статьи? Хотите видеть больше интересных материалов? Поддержите нас, оформив заказ или порекомендовав знакомым, облачные VPS для разработчиков от $4.99, уникальный аналог entry-level серверов, который был придуман нами для Вас:Вся правда о VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 Cores) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps от $19 или как правильно делить сервер? (доступны варианты с RAID1 и RAID10, до 24 ядер и до 40GB DDR4).

Dell R730xd в 2 раза дешевле в дата-центре Equinix Tier IV в Амстердаме? Только у нас 2 х Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2. 6GHz 14C 64GB DDR4 4x960GB SSD 1Gbps 100 ТВ от $199 в Нидерландах! Dell R420 — 2x E5-2430 2.2Ghz 6C 128GB DDR3 2x960GB SSD 1Gbps 100TB — от $99! Читайте о том Как построить инфраструктуру корп. класса c применением серверов Dell R730xd Е5-2650 v4 стоимостью 9000 евро за копейки?

Вакуумная металлизация

          Вакуумную металлизацию используют для декорирования. Основой процесса является нагревание алюминия до температуры испарения (практически нужны температуры 1500 – 1800 °С). Одним из способов достижения таких температур является помещение кусочка алюминиевой проволоки на вольфрамовое волокно, которое затем нагревают электрическим током. Это возможно только при коротких циклах нагрева, поэтому этот метод используют только для металлизации пластмассовых изделий, получаемых литьем под давлением. Для более длительных циклов, необходимых для пленок, алюминиевую проволоку подают на блок металла, обычно тантала. Тантал нагревают, помещая его в углеродный тигель, через который пропускают ток высокого напряжения. Испарение металла вызывает испускание частиц с поверхности металла во всех направлениях. Эту операцию можно проводить в вакууме, чтобы металлические частицы могли достигнуть металлизируемой поверхности.
          Одним из усовершенствований установок для металлизации является использование набрызгивающих систем. Они используют плазму, удерживаемую магнитным полем в специальных симметричных устройствах – магнитронах. Эти системы можно использовать и в уже существующих камерах. Набрызгивающие системы имеют меньшую производительность, но их преимуществом является сильная адгезия между пленочной подложкой и металлизирующим слоем, прекрасная воспроизводимость и гладкая поверхность, особенно в тонком слое, возможность напылять сплавы металлов. При этом методе меньше нагревается подложка. Другой причиной использования такого метода является необходимость применения не только алюминия, но и других металлов и неметаллических материалов. В настоящее время уже используют серебро, золото и цинк, рассматривают вопрос об использовании хрома, никель-хромовых сплавов и нержавеющей стали из-за их стойкости к кислотам и щелочам.
          Некоторые пленки необходимо дегазировать перед вакуумной металлизацией, т. к. они содержат влагу, летучие вещества или пластификаторы, которые могут создавать трудности при проведении процесса. Если обычная вакуумизация не полностью удалила их, то выделение летучих продолжается при металлизации и получается тусклое, плохо закрепленное покрытие. Даже если летучие ингредиенты полностью удалены, они могут создавать сложности при вакуумировании и вызывать загрязнение отсасывающей системы.
          Примером пленок, требующих дегазации, является целлюлоза и ацетат целлюлозы. Т. к. при дегазации возможно удаление других, в том числе важных компонентов пленки, то решением этой проблемы может быть закрытие поверхности пленки лаком. Нужно, конечно, чтобы лак сам не содержал ничего, препятствующего вакуумированию.
          Если необходим эффект цветного металла, то саму пленку окрашивают или покрывают цветным лаком (иногда дублируют цветной пленкой) после металлизации.
          Необходимо помнить, что дефекты пленок невозможно скрыть тонким слоем металла, наоборот, дефекты могут быть даже подчеркнуты. Лакирование пленок может помочь скрыть недостатки субстрата, но может добавить и свои, например, такие как «апельсиновая корка» или «рыбий глаз». Также важно правильное натяжение при намотке в рулон и размотке, особенно для тонких пленок, т. к. складки могут привести к неравномерному нанесению алюминия. Впоследствии может наблюдаться растрескивание и образование морщин на слое алюминия при нанесении на металлизированную пленку свариваемого слоя при экструзионном ламинировании полиэтиленом. Сложности возникают из-за высокой температуры расплава полиэтилена при его нанесении на поверхность пленки, гораздо более высокой, чем температура сварки, на которую рассчитана пленка. Такие свариваемые ламинаты нужны, т. к. они дешевле ламинатов, в которых использована алюминиевая фольга.
          Другой проблемой использования металлизированных пленок как заменителей алюминиевой фольги являются их более высокая прочность на раздир (это актуально для изделий упаковочного назначения). Одним из возможных решений этой проблемы является использование одноосноориентированной пленки с пониженной прочностью на раздир в одном направлении
          Хотя вакуумную металлизацию часто используют только для декорирования, увеличивается и ее использование для повышения барьерных свойств пленки-основы. Такие пленки иногда используют взамен алюминиевой фольги. Барьерные свойства металлизированных пленок (со слоем металла ≈ 500 нм) представлены в таблице в сравнении со свойствами базовых пленок (в скобках).

Таблица. Проницаемость металлизированных пленок

Пленка	Проницаемость по водяному пару, г/м² за 24 ч.	Проницаемость по кислороду, см³/м² за 24 ч.
Полиэтилентерефталат, 12 мкм	0,7 (46)	1,6 (58)
Полиэтилентерефталат, покрытый ПВДХ, 12 мкм	0,5 (11)	0,8 (9)

          Металлизированные пленки меньше, чем алюминиевая фольга теряют барьерные свойства при перегибах.
          При ламинировании металлизированные пленки могут быть наилучшей альтернативой фольге, которую необходимо укреплять бумагой. Другим их достоинством является возможность нанесения печати перед металлизацией и ламинированием поверх металла. С другой стороны, если необходимо нанести печать непосредственно на металлизированную поверхность, то не возникает каких-либо особых требований к краскам по сравнению с обычными красками для алюминиевой фольги.
          При ламинировании печати прозрачная пленка придает печати глубину и блеск. Для придания эффекта окрашивания под металл можно использовать непрозрачные и полупрозрачные краски.
          Уникальный эффект можно получить при вакуумной металлизации вспененных полистирольных пленок. Вместо яркого металлического блеска, получаемого на других полимерных пленках, на полистирольных пленках появляется узор под «мороз» и это прекрасно сочетается с мягкостью и шелковистостью на ощупь. Материал можно подвергнуть тиснению, что дает новые возможности декоративности.
          Для вакуумной металлизации пригодны разнообразные полимерные пленки, например, полиэтилентерефталатные (полиэфирные), полистирольные (как обычные, так и ориентированные), полипропиленовые, пленки из непластифицированного ПВХ и целлюлозные.
          Полиэтилентерефталатные пленки отличаются высокой прочностью и блеском, а также сохранностью этих свойств после металлизации. Металлизированный ПЭТФ можно ламинировать ПВХ и использовать для декоративной отделки.
          Одной из интересных областей применения металлизированных пленок является производство сверхлегких зеркал. Металлизированную пленку натягивают на жесткую подложку таким образом, чтобы пленка не касалась подложки. Помимо низкого веса пленки, из-за очень малого теплосодержания на них не конденсируется влага, т. к. эти пленки быстро приходят в термическое равновесие с атмосферой.
          Лакированная ПЭТФ пленка не тускнеет, ее можно подвергать сухой и влажной термической обработке.
          Металлизированные полимерные пленки часто используют для так называемого «хромирования» при декорировании деталей велосипедов и мотороллеров. В отличие от обычного хромирования эти пленки сохраняют свой блеск очень продолжительное время.
          В добавление к великолепным декоративным свойствам металлизированные полиэфирные пленки устойчивы к влаге, кислороду и УФ-излучению.

Дж. Х. Бристон, Л. Л. Катан

Прямая металлизация печатных плат: да или нет?

Степанов Вадим

№ 5’2002

PDF версия

Современный отечественный и зарубежный рынок печатных плат предъявляет все более жесткие условия к качеству продукции. Это, в свою очередь, вызывает как минимум три необходимых действия: во-первых, обновлять и пополнять ассортимент расходных материалов; во-вторых, использовать более новые технологии; и, в-третьих, работать на более совершенном оборудовании.

В нашей стране основными поставщиками печатных плат на рынок являются мелкосерийные многономенклатурные предприятия, финансовый капитал которых позволяет приобрести оборудование second hand, но не в состоянии покупать оборудование последнего поколения для производства печатных плат.

Выходом из ситуации может стать использование новых технологий на восстановленном отечественном оборудовании. Примером одной из таких технологий является процесс, получивший название «прямая металлизация». Суть его заключается в получении электропроводящего слоя для дальнейшего осаждения меди гальваническим способом без создания тонкого промежуточного медного слоя, отсюда и термин — «прямая металлизация». Таким образом, прямая металлизация является альтернативой процессу химического меднения.

В Европе, где к охране окружающей среды относятся очень серьезно, процесс прямой металлизации используется довольно давно. На рис. 1 представлена диаграмма распределения основных процессов металлизации отверстий печатных плат в Европе. Примерно 30–40 % зарубежных компаний используют при производстве печатных плат процесс прямой металлизации, в то время как в отечественной промышленности — не более 10 %.

Для обеспечения электрической проводимости, необходимой для последующего гальванического осаждения меди на стенки отверстий печатных плат, используется один из трех процессов:

коллоидная система, содержащая палладий;
система на основе графита;
процесс, основанный на осаждении токопроводящих полимеров.

Рассмотрим первые два варианта процесса прямой металлизации, так как последний не получил широкого применения.

В том и другом варианте осаждение электропроводящего слоя осуществляется непосредственно на диэлектрик. При этом создается тонкий равномерный электропроводящий слой, на который затем осаждается гальваническая медь.

Преимущества данного процесса:

Получение покрытий с высокой степенью надежности и высокого качества.
Исключено использование растворов формалина и сильных комплексообразователей.
Благодаря однородному распределению меди отсутствует эффект «собачьей кости».
Время между загрузкой и выгрузкой составляет от 15 до 55 минут.
Отсутствие непокрытий.
Используемые в технологии растворы обладают высокой стабильностью.
Применимость для широкого диапазона подложек.
Отсутствие дефектов пластичности, свойственных осадкам «химического меднения».
Применим для металлизации плат с высоким соотношением толщины платы к диаметру отверстий.
Меньший объем химических анализов.
Соответствие всем известным требованиям термического шока, и даже превышение их.
Отсутствие необходимости слива растворов, содержащих медь.
Возможность применения для обработки мелких, глухих и сквозных отверстий.
Хорошая адгезия слоев Cu/Cu.

Коллоидные системы, содержащие палладий, позволяют получить самый лучший вариант стандартной металлизации сквозных отверстий. Использование системы на основе палладия позволяет получать покрытие на предварительно подготовленной диэлектрической поверхности в отверстиях.

Процесс активации имеет тот же принцип, что и в стандартном химмеднении. Палладий осаждается тонким равномерным слоем, что обеспечивает хорошее качество дальнейшего гальванического осаждения меди. Процесс применим для производства двусторонних и многослойных печатных плат. В качестве подложки могут служить различные материалы.

Для запуска этого процесса не требуется закупки горизонтальной линии, так как он отлично работает в вертикальном варианте. При работе в вертикальном варианте для завешивания заготовок (плат) лучше использовать так называемые кассеты, вместо используемых в стандартном химмеднении завесов.

Примером второго варианта «прямой металлизации» (системы на основе графита) является уже довольно известный процесс «Black Hole» (разработка компании MacDermid), применяемый для прямой металлизации просверленных отверстий печатных плат. Процесс «Black Hole» подходит для двусторонних и многослойных печатных плат, особенно с высоким соотношением толщины платы к диаметру отверстий (20:1). Раствор «Black Hole» представляет собой слабощелочную суспензию на основе графита, вязкость которого близка к вязкости воды.

Теоретически этот процесс можно использовать на вертикальной линии, однако в нашей стране работают пока только горизонтальные линии.

Для отечественных производителей печатных плат основным сдерживающим фактором в использовании процесса на основе графита является высокая стоимость горизонтальной конвейерной линии. Для сравнения процессов прямой металлизации и химического меднения рассмотрим последовательность операций при данных процессах (рис. 2).

Как видно из схемы, количество операций при прямой металлизации меньше, чем при стандартном химмеднении. Ванна предактивации предназначена для предотвращения загрязнения активатора. В процессе прямой металлизации на основе палладия, в случае необходимости временного хранения заготовок (то есть заготовки после прямой металлизации не идут сразу на гальваническое меднение, а задерживаются на некоторое время), после ванн стабилизации и промывки добавляется ванна антиокислителя.

В современном мире, где экологический аспект и безопасность работы людей ставятся на первое место, процесс «химического меднения» признается экологически вредным и небезопасным для работы людей. Чтобы окончательно разобраться, внедрять прямую металлизацию или нет, рассмотрим проблемы, возникающие при использовании процесса стандартного химического меднения:

Большое время выхода заготовок при операции химмеднения (около 2 часов).
Большой экологический вред.
Постоянная работа с формалином.
Постоянная работа с каустиком и приготовление концентрата каустика.
Необходимость перекачки раствора химического меднения в запасную емкость.
Необходимость добавления в ванну стабилизирующих добавок.
Нестабильность раствора химмеднения.
Большой объем анализов.
Частая корректировка.

Это только некоторая часть проблем, связанных с химическим меднением.

Сразу полностью заменить химическое меднение очень трудно, поэтому наилучшим вариантом будет разделение процесса металлизации отверстий между стандартным химическим меднением и процессом прямой металлизации.

Прямая металлизация хорошо комбинируется с тентинг-процессом.

После прямой металлизации заготовки сразу отправляются на гальваническое меднение, минуя этап нанесения фоторезиста. Таким образом, использование прямой металлизации вместо химического меднения и тентинг-процесса вместо позитивно-комбинированного метода позволяет в значительной мере сократить срок изготовления печатных плат и увеличить выход качественной продукции.

Процесс металлизации | Типы металлизации

Металлизация Процесс, при котором формируется тонкий слой металла, который используется для соединения между компонентами на кристалле, а также для соединения между компонентами и внешним миром.

В целом применение металлизации делится на три группы:

Ворота,
Контакт и
Межкомпонентные соединения.

В СБИС вводятся различные новые схемы процесса металлизации затворов, межсоединений, омических контактов. Но применение любой новой схемы металлизации проверяется в соответствии с определенными требованиями, как указано ниже.

Металлический слой должен иметь низкое сопротивление.
Формирование слоя должно быть легким.
Слой должен легко стираться для создания рисунка.
Слой должен быть устойчивым к окислительной среде.
Слой должен иметь гладкую поверхность; механически стабильный с низким напряжением и хорошей адгезией.
Слой не должен реагировать с конечным металлом.
Металл не должен загрязнять приборы, пластины.
Характеристики устройства должны быть достаточно хорошими.

На основе типов применения существует три типа процесса металлизации, а именно

1. Металлизация ворот:

Металлизация, которая соединяет базу (в биполярных транзисторах) или затвор (в МОП-транзисторах) с двумя соседними областями, называется металлизацией затвора .

2. Контактная металлизация:

Металлизация, непосредственно контактирующая с полупроводником, называется контактной металлизацией .

3. Металлизация межсоединений:

Металлизация, которая соединяет несколько биполярных устройств или МОП-транзисторов, называется 9. 0008 металлизация межсоединений.

Металлы и сплавы для металлизации:

В большинстве интегральных схем алюминий широко используется для металлизации, поскольку

он является хорошим проводником
может образовывать механические связи с кремнием
он может образовывать низкоомные омические контакты с сильно легированным кремнием n-типа и p-типа.

Но в последнее время наряду с алюминием в качестве барьерного контакта Шоттки используется силицид платины (PtSi). Его можно использовать как омический контакт просто для глубоких переходов. Для высоконадежных соединений с внешней средой предпочтительна технология проводов из платины/титана/золота.

На самом деле ни один металл не обладает всеми желаемыми свойствами. Несмотря на то, что алюминий является наиболее широко используемым металлом, он имеет определенные недостатки, такие как:

низкая температура плавления
нежелательное поведение при электромиграции.

В МОП-устройствах поликремний обычно используется для металлизации затвора. При контакте этого металла с оксидами затвора характеристики устройств и процессы не изменяются. Чтобы иметь низкое сопротивление на уровне затвора и межсоединений, поликремний заменяют поликремнием/тугоплавкими силицидами.

При производстве микропроцессоров и оперативной памяти используются силициды-рефакторы с наивысшей совместимостью. Типичными примерами являются молибден (MoSi ₂), тантал (TaSi ₂) и вольфрам (WSi ₂), которые все являются дисилицидами.

Из-за всплесков перехода происходит высокое контактное сопротивление, устойчивость к электромиграции, нарушение контакта. Проблемы с контактом можно решить, используя (i) Si-Alalloy, поликремниевые слои затвора и алюминия, (iii) выборочно нанесенный вольфрам. Иногда между кремнием и силицидом используется самовыравнивающийся силицид, такой как силицид платины (PtSi), для обеспечения высокого металлургического контакта.

При использовании алюминия в качестве покрывного металла возможно взаимодействие силицида с алюминием в диапазоне температур от 200 до 500°С. Чтобы преодолеть это, нитриды, карбиды и бориды переходных металлов используются в качестве барьера между силицидом и алюминием.

Наконец, самая важная характеристика процесса металлизации заключается в том, что он должен быть хорошим клеем. С этой точки зрения чаще всего используются металлы, образующие оксиды, такие как Al, Ta, Tl и др. Титан является наиболее часто используемым металлом, обеспечивающим хорошую адгезию. Важным свойством титана является то, что он образует хорошую связь с SiO ₂ при двух температурах и действует как клеевой слой.

В следующей таблице 1.5 приведен список металлов и сплавов, используемых для различных целей металлизации.

	Металлизация	Металлы/сплавы
1.	Вентили, контакты и соединения.	Поликремний, силициды, нитриды, карбиды, бориды, тугоплавкие металлы, алюминий и сплавы двух или трех из вышеперечисленных.
2.	Верхний уровень.	Алюминий.
3.	Диффузионный барьер.	Нитриды, карбиды, силициды, бориды.
4..	Создан Selectiyely.	Вольфрам, алюминий и силициды.

Важными свойствами металлизации являются

удельное сопротивление (мкОм-см),
температура плавления (°C) и
Коэффициент линейного теплового расширения (млн/млн/°C)

Удельное сопротивление ρ для чистой, толстой и монокристаллической пленки ниже; а для нечистых и границ зерен она выше. Вследствие химических или металлургических взаимодействий удельное сопротивление металлизации либо увеличивается, либо уменьшается.

Вторым важным свойством является температура плавления. Диффузия в твердом состоянии контролирует рост зерен, отжиг дефектов, а также взаимодействия в твердом состоянии. Замечено, что твердое состояние эффективно только при температуре выше одной трети температуры плавления твердого тела, при котором происходит диффузия.

Последним свойством является коэффициент теплового расширения a. Если коэффициенты теплового расширения пленки и подложки различаются, то на тонких пленках наблюдаются напряженные состояния. Напряжение будет больше, если разница между коэффициентами теплового расширения больше. Силициды демонстрируют большие напряжения. Это внутреннее напряжение уравновешивается подложкой, создающей противоположное напряжение. Таким образом, для правильного формирования металлического слоя на подложке необходимо детально изучить напряжения пленки и влияющие факторы.

Процесс металлизации происходит в камере, называемой вакуумно-испарительной камерой. Давление в камере регулируется в диапазоне от 10 ^-6 до 10 ^-7 торр. Испаряемый материал помещается в корзину. Затем с помощью электронной пушки электронный пучок высокой плотности мощности фокусируется на поверхности материала. За счет этого материал начинает нагреваться и испаряться. Эти пары попадают на подложку и конденсируются на ней, образуя пленочное покрытие. После завершения процесса металлизации на тонкую пленку наносится рисунок для формирования необходимых взаимосвязей. Используя правильный процесс травления, алюминий удаляется из нежелательных мест.

В целом, существует два важных процесса осаждения.

1. Химическое осаждение из паровой фазы:

Этот процесс имеет ряд преимуществ по сравнению с другими процессами, такими как (i) низкотемпературный процесс, (ii) высокая производительность и (iii) превосходное покрытие ступеней.

При использовании метода химического осаждения из паровой фазы наносится только молибден и вольфрам. Этот процесс осуществляется при низком давлении, поэтому он также известен как LPCVD. Возможно использование лазерного CVD, выборочного осаждения участков или прямой записи по всему объему.

2. Физическое осаждение из паровой фазы:

Существует два типа процессов физического осаждения из паровой фазы, а именно испарение и распыление. В обоих процессах сначала конденсированная фаза твердого вещества превращается в газообразную или паровую фазу. Затем газообразная фаза твердого тела транспортируется к подложке. И, наконец, газообразный источник конденсируется на подложке с последующим ростом пленки.

Метод испарения — простейший метод нанесения пленки путем конденсации пара на подложке. В этом методе температура подложки поддерживается ниже температуры пара. Когда любой металл нагревается до достаточно высокой температуры, он испаряется. Для нагрева металла до высоких температур используются различные методы нагрева, такие как резистивный нагрев, индуктивный нагрев, бомбардировка электронами и лазерный нагрев. Для алюминия, который является наиболее распространенным металлом, используемым в процессе металлизации, можно использовать любой из методов.

При осаждении распылением, в отличие от метода испарения, материал мишени бомбардируется энергичными ионами. В результате этого процесса высвобождается часть атомов материалов мишени. Эти освобожденные атомы затем конденсируются на подложке. Процесс осаждения распылением применим к любому типу материалов, таких как изоляторы, полупроводники, металлы или сплавы. По сравнению с процессом испарения процесс распыления хорошо контролируется. Это осуществляется при относительно высоких давлениях, таких как 1 Па.

Металлизация Области применения:

Металлизация затворов и межсоединений регулирует скорость цепи, контролируя сопротивление соединительных линий. Для работы на высоких скоростях такое сопротивление должно быть как можно меньше.
Металлизация затвора и межсоединений также контролирует напряжение плоской полосы V _FB , что необходимо для поддержания состояния плоской полосы в
Металлизация контактов дает электрически и механически устойчивый омический контакт с пренебрежимо малым контактным сопротивлением по сравнению с устройством
Металл верхнего уровня толстый, так как по нему проходит ток, обеспечивающий связь с внешним миром.

Металлизация применяется для создания выпрямляющих контактов и диффузионных барьеров между реагирующими металлическими пленками

Что такое металлизация? Какой процесс обеспечивает VIVABLAST?

Металлизация давно стала незаменимым процессом при защите конструкций от внешних факторов. Что такое металлизация? Чем это полезно для проекта? Сколько существует методов металлизации? Мы узнаем больше в следующей статье.

Эта статья будет состоять из 4 основных разделов, включая:

Определение и применение этого процесса
Преимущества процесса металлизации
5 типов металлизации
Знакомство с услугой металлизации в Vivablast с использованием технологии термического напыления Можем ли мы понять термин «металлизация»? В каких отраслях применяется металлизация?
Металлизация — это процесс нанесения покрытия термическим напылением, при котором металлы, такие как цинк, алюминий, серебро и т. д., наносятся в виде тонкой металлической пленки поверх основного материала, такого как пластик, стекло или металл, для предотвращения коррозии основного материала. материал.
Процесс металлизации состоит из трех основных этапов:
1. Основной материал подготавливается путем абразивного или металлического напыления для обеспечения высокой адгезии к напыляемому металлу.
2. Тепло используется для образования расплавленных частиц материала покрытия, которые затем распыляются на поверхность.
3. После контакта частицы равномерно распределяются по поверхности, застывают и создают механическую связь сначала с шероховатой поверхностью, а затем друг с другом по мере увеличения толщины покрытия.
Металл, используемый для изготовления покрытия, может быть в виде проволоки или порошка. Толщина покрытия может варьироваться от 0,004 дюйма до более толстых слоев от 0,012 дюйма до 0,014 дюйма.
Эта технология широко используется для повышения коррозионной стойкости материалов. Процесс металлизации применяется во многих отраслях промышленности, таких как:
- Оборона
- Нефть и газ
- Солнечная энергия
- Космос
- Автомобиль
- Электричество
5 преимуществ, благодаря которым металлизация является одним из наиболее рекомендуемых способов защиты
1. Повышение коррозионной стойкости:
Ржавчина не нова, но до сих пор является достаточно серьезной проблемой металлических конструкций, особенно стальных. В процессе металлизации можно создать покрытие, которое защищает металлическую поверхность от развития красной или белой ржавчины, увеличивая срок службы изделия до 20 и более лет.
2. Повышение прочности материала
Большинство металлических покрытий ценятся за их хорошую адгезию. Они менее склонны к отслаиванию, вздутию и растрескиванию, чем непокрытые поверхности. С тех пор долговечность поверхности материала также значительно улучшилась.
3. Обеспечение электропроводности
Одним из ограничений при использовании пластичных материалов является их непроводимость. Когда пластиковая поверхность металлизирована, она может проводить электрический ток. Это значительный шаг вперед в электронной промышленности.
4. Обеспечивают устойчивость к атмосферным воздействиям
Стальные конструкции, расположенные на открытом воздухе, подвержены воздействию снега, дождя, ветра и солнца, что со временем приводит к износу. Создание металлизированного покрытия создает защитный экран для основной конструкции, что продлевает срок службы конструкции и сохраняет ее внешний вид.
5. Сокращение затрат на техническое обслуживание
Обычные краски через некоторое время вынуждены заменяться новым слоем. При этом металлизированный слой не нуждается в перекрашивании или обслуживании, что снижает эксплуатационные расходы. Металлизационные покрытия также имеют разнообразную и красивую цветовую палитру, не уступающую обычным краскам.
5 различных методов металлизации: что это такое и как они работают?
В общем, общий принцип процесса металлизации состоит из подготовки поверхности, затем использования высокой температуры для создания расплавленных частиц, а затем распыления их на поверхность. Но когда дело доходит до деталей, мы можем разделить процесс металлизации на 5 различных типов:
1. Вакуумная металлизация
Это процесс кипячения металла с покрытием в специальной вакуумной камере, после чего он конденсируется с образованием остатки на поверхности субстрата. Металл с покрытием можно испарять с помощью плазменного или резистивного нагрева.
2. Горячее цинкование погружением
Этот процесс включает погружение стали в чан с расплавленным цинком. Цинк реагирует с железом в стали, образуя покрытие из сплава, которое помогает противостоять коррозии. После извлечения подложки из цинковой ванны она подвергается осушению или вибрации для удаления избытка цинка. Процесс цинкования будет продолжаться после удаления подложки, пока она не остынет.
Подробнее: Разница между холодным и горячим цинкованием
3. Напыление цинка
Цинк — универсальный и экономичный материал, помогающий предотвратить коррозию металлических поверхностей. Цинковая металлизация — это процесс создания слегка пористого покрытия с меньшей плотностью, чем при горячем цинковании. Цинковое напыление можно наносить на все стали, но не рекомендуется на неровные поверхности.
4. Термическое напыление
Термическое напыление – это процесс распыления нагретого или расплавленного металла на поверхность материала. Металл вводят в виде порошка или проволоки, затем нагревают до расплавленного или полурасплавленного состояния и распыляют в виде микроскопических частиц. Термическое напыление может производить толстые покрытия на высокой скорости.
5. Холодное напыление
В технике холодного напыления смесь металлического порошка, связующего на водной основе и отвердителя напыляется на поверхность при комнатной температуре для формирования заготовки. Эмбрионы оставляют примерно на час, а затем сушат при температуре примерно от 70°F до 150°F в течение 6-12 часов. Этот метод металлизации обеспечивает прочную и длительную коррозионную стойкость.
Услуга высококачественной металлизации в VIVABLAST с использованием технологии термического напыления
В VIVABLAST мы предоставляем первоклассные услуги по нанесению металлических покрытий, такие как напыление алюминия (TSA) / цинка (TSZ) / других металлических сплавов в соответствии с NORSOK M-501. Наше решение для антикоррозионного покрытия металлов является инновационным и намного превосходит традиционные системы покрытий. Мы являемся одними из ведущих экспертов в области предоставления антикоррозионных решений для широкого круга отраслей, особенно для судостроения, на которое сильно влияет коррозия морской воды.
VIVABLAST в первую очередь рекомендует и предлагает термическое напыление, поскольку это быстрое и экономичное решение, позволяющее придать поверхностям с покрытием свойства и улучшить их характеристики.
Покрытия для термического напыления Услуги, предоставляемые VIVABLAST
Мы классифицируем покрытия для термического напыления по следующим категориям:
1. По температуре:
- 250oC)
- Холодное напыление (температура проектируемой поверхности при напылении <250oC)
2. По материалу напыления:
- Порошковое напыление
- Распыление проводов
3. Способность распыления:
- Опрыскивание пламени
- ARC распыление
- Plasma Spraying
- Высокоуровневая скоростная батарея. различные требования, исходя из особенностей проекта и пожеланий заказчика. Чтобы определить, какой из них является оптимальным выбором для вашего проекта, свяжитесь с VIVABLAST для прямого консультанта по телефону:
  - Телефон: (+ 84-28) 38 965 006/7/8
  - Факс: (+ 84-28) 38 965 004
  - Электронная почта: [email protected]
  Полупроводники – Металлизация | Управление по безопасности и гигиене труда
  1. Производство кремниевых устройств
  2. Металлизация
  Металлизация
  Осаждение металла
  После изготовления устройств на кремниевой подложке необходимо выполнить соединения, чтобы соединить схемы вместе. Этот процесс называется металлизацией. Металлические слои осаждаются на пластине, образуя проводящие дорожки. Наиболее распространенные металлы включают алюминий, никель, хром, золото, германий, медь, серебро, титан, вольфрам, платину и тантал. Также могут быть использованы выбранные металлические сплавы. Металлизация часто выполняется методом вакуумного напыления. Наиболее распространенные процессы осаждения включают испарение нити, электронно-лучевое испарение, мгновенное испарение, индукционное испарение и распыление.
  Испарение нити
  Испарение нитью, также называемое резистивным испарением, является самым простым методом. Этот процесс обычно осуществляется в колпаке, в котором нить нагревается за счет термического сопротивления. При повышении температуры наносимый металл расплавляется и смачивает нить. Ток через нить увеличивается до тех пор, пока металл не испарится. Затем пары металла конденсируются на более холодной поверхности полупроводниковых пластин, образуя желаемый металлический слой.
  Электронно-лучевое испарение
  Электронно-лучевое испарение, часто называемое «электронным лучом», использует сфокусированный пучок электронов для нагрева металла для осаждения. Металл хранится в тигле с водяным охлаждением и подвергается воздействию электронного луча, в результате чего он испаряется и конденсируется на пластинах.
  Быстрое испарение
  При мгновенном испарении керамический стержень нагревается за счет теплового сопротивления. Проволока непрерывно подается с катушки до контакта с нагретым стержнем. При контакте металл испаряется и осаждается на подложке.
  Индукционное испарение
  Индукционное испарение использует радиочастотное излучение для испарения металла в тигле. Затем металл осаждается, как и при других методах.
  Напыление
  Для проведения распыления ионы инертного газа-носителя (например, аргона) вводятся в атмосферу низкого давления или
  парциального вакуума. Электрическое поле используется для ионизации атомов и их притягивания в одно место в камере, называемое мишенью. Мишень состоит из металла, используемого для осаждения. Когда ионы ударяются о цель, они смещают или распыляют эти атомы металла. Выбитые атомы затем осаждаются тонкой пленкой на кремниевой подложке, обращенной к мишени. Напыление может быть выполнено с использованием как постоянного тока, так и радиочастотного напряжения и может использоваться для осаждения практически любого материала.
  Ниже приведены потенциальные опасности осаждения металлов.
  - Электричество
  - Термические ожоги
  - Рентгеновское излучение
  - Радиочастотное (РЧ) излучение
  - Металлы и растворители
  Металлы и растворители
  Потенциальная опасность
  - Возможное воздействие на сотрудников металлов и растворителей во время очистки и обслуживания испарителя. Типичные воздействия металлов включают серебро. Метанол является популярным чистящим растворителем.
  Возможные решения
  - См. Возможные решения: Растворители.
  - Замените механические методы очистки химическими, чтобы уменьшить воздействие металлов.
  Дополнительная информация
  - Токсичные металлы. Страница вопросов безопасности и здоровья OSHA.
  Фотолитография
  Аналогичные фотолитографические методы, которые используются при изготовлении устройств, используются для нанесения проводящих рисунков во время металлизации. В одном из методов металл осаждается, затем покрывается фоторезистом с рисунком, а затем травится. В другом методе сначала наносится резист, а затем наносится металл. Затем пластину помещают в растворитель, вызывающий набухание резиста. Когда резист набухает, он отрывает наложенный металл от поверхности пластины.
  Ниже перечислены потенциальные опасности фотолитографии.
  - Химические вещества фоторезиста
  - Растворители
  - Легковоспламеняющиеся жидкости, огонь
  Химические вещества фоторезиста
  Потенциальная опасность
  - Возможное воздействие на сотрудников фоторезистивных химикатов.
  Возможные решения
  - Выявить опасные химические вещества и провести соответствующую оценку воздействия.
    Выполнение измерений воздействия используемых химикатов.
    29 CFR 1910.1000 Таблица Z-1 содержит допустимые пределы воздействия для различных химических веществ.
  - Устранить все воздействия на кожу.
  - Обеспечьте соответствующую вентиляцию для снижения уровня концентрации химических веществ в воздухе.
  - Предоставить средства индивидуальной защиты для предотвращения контакта с глазами и кожей. [29 CFR 1910, часть I]
  - При необходимости используйте средства защиты органов дыхания для дальнейшего снижения воздействия и защиты сотрудников. [29CFR 1910.134]
  - Разработайте и используйте специализированное оборудование для обработки, обработки материалов и хранения, чтобы должным образом содержать химические вещества. Рассмотрите как обычное использование, так и аварийный сценарий.
  - Установить средства экстренной помощи, чтобы обеспечить немедленную помощь в случае случайного воздействия коррозионных материалов. В соответствии с 29 CFR 1910.151 предусмотреть подходящие средства для быстрого смачивания или промывания глаз и тела для немедленного использования в экстренных случаях, когда глаза или тело могут подвергнуться воздействию коррозионных материалов.
  Дополнительная информация
  - Руководство по гигиене труда для химических опасностей. Министерство здравоохранения и социальных служб США (DHHS), Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH), публикация № 81-123 (1981 г., январь). Содержит оглавление руководств по многим опасным химическим веществам. Файлы содержат техническую информацию о химических веществах, включая химические и физические свойства, воздействие на здоровье, пределы воздействия и рекомендации по медицинскому мониторингу, средствам индивидуальной защиты (СИЗ) и процедурам контроля.
  OSHA Темы безопасности и здоровья Страницы:
  - Воздействие на кожу
  - Медицинская и первая помощь
  - Средства индивидуальной защиты (СИЗ)
  - Средства защиты органов дыхания
  - Отбор проб и анализ
  - Вентиляция
  Легковоспламеняющиеся жидкости, огонь
  Потенциальная опасность
  - Возможно воспламенение легковоспламеняющихся жидкостей, приводящее к пожару и/или взрыву. Сотрудники также могут подвергаться воздействию паров выше допустимых пределов.
  Возможные решения
  - Выявление и устранение возможных источников воспламенения. Используйте анализ опасностей процесса (PHA) для выявления и контроля таких опасностей.
  - Обеспечьте соответствующую вентиляцию для снижения уровня концентрации паров в воздухе.
  - При необходимости используйте средства защиты органов дыхания для дальнейшего снижения воздействия и защиты сотрудников. [29 CFR 1910.134]
  - Используйте соответствующее оборудование для обработки и хранения материалов, предназначенное для использования с легковоспламеняющимися жидкостями.
  Дополнительная информация
  Темы по безопасности и здоровью OSHA Страниц:
  - Пожарная безопасность
  - Управление безопасностью процессов (PSM)
  - Средства защиты органов дыхания
  - Вентиляция
  Силяция
  Травление наплавленных металлов требует более агрессивного химического воздействия, чем травление SiO ₂ при изготовлении устройства. Следовательно, резисты должны быть жестче. Процесс силилирования часто выполняется для отверждения фоторезиста перед его травлением. При силировании атомы кремния внедряются в поверхность органического резиста. Этот процесс может быть выполнен как влажными, так и сухими процедурами. Чаще всего используется влажная ванна с использованием либо гексаметилдисилазана (ГМДС), либо силазона в ксилоле.
  Ниже приведены потенциальные опасности силилирования.
  - Растворители
  Травление металла
  Реактивное ионное травление (РИТ) обычно используется для травления металлических слоев. В этом процессе используется комбинация физического распыления и химически активных частиц для травления при низких давлениях. RIE использует ионную бомбардировку для достижения направленного травления и химически активный газ (четырехфтористый углерод, четыреххлористый углерод, треххлористый бор и другие) для поддержания хорошей селективности протравленного слоя. Пластина помещается в камеру и получает отрицательный электрический заряд. Камеру нагревают и доводят до низкого давления, а затем заполняют положительно заряженной плазмой реактивного газа. Противоположные электрические заряды заставляют быстро движущиеся молекулы плазмы выравниваться и ударять по поверхности пластины вертикально, тем самым реагируя с открытым металлическим слоем и испаряя его. После травления оставшийся фоторезист удаляется таким же образом, как и при изготовлении устройства.
  Ниже перечислены потенциальные опасности травления металлов.
  - Реактивные газы
  - Электричество
  Реактивные газы
  Потенциальная опасность
  - Возможное воздействие на сотрудников хлорированных и других реактивных газов, используемых для реактивного ионного травления.
  Возможные решения
  - Выявление опасных газов и проведение соответствующих оценок воздействия.
    Определите и оцените все возможные сценарии воздействия, например: запуск, эксплуатация, техническое обслуживание, очистка, аварийные ситуации и т. д.
    29 CFR 1910.1000 Таблица Z-1 содержит допустимые пределы воздействия для различных веществ.
  - Обеспечьте соответствующую вентиляцию для снижения уровня концентрации газа в воздухе.
  - Предоставить соответствующие средства индивидуальной защиты для предотвращения контакта с газами. [29 CFR 1910, часть I]
  - При необходимости используйте средства защиты органов дыхания для дальнейшего снижения воздействия и защиты сотрудников. [29 CFR 1910.134]
  - При необходимости используйте системы мониторинга газа с автоматическим отключением и системами сигнализации.
  - Разработка и использование специализированного оборудования для обработки, обработки материалов и хранения газов. Рассмотрите как обычное использование, так и аварийный сценарий. Также могут применяться требования управления безопасностью процессов (PSM). [29 CFR 1910.119]
  Дополнительная информация
  - Профилактика профессиональных заболеваний посредством более безопасного обращения с химическими веществами. ОША.
  OSHA Темы безопасности и здоровья Страницы:
  - Сжатый газ и оборудование
  - Средства индивидуальной защиты (СИЗ)
  - Управление безопасностью процессов (PSM)
  - Средства защиты органов дыхания
  - Вентиляция
  Легирование и отжиг
  После осаждения и травления металлизированных межсоединений можно выполнить последний этап легирования и отжига. Для легирования металлизированную подложку помещают в низкотемпературную диффузионную печь. Обычно алюминий помещают в печь, чтобы образовался контакт с низким сопротивлением между металлическим алюминием и кремниевой подложкой. Наконец, либо во время стадии сплавления, либо после нее пластины часто подвергают воздействию газовой смеси, содержащей водород, в диффузионной печи при температуре 400-500ºC. Этот этап отжига предназначен для оптимизации и стабилизации характеристик устройства путем объединения водорода с незадействованными атомами на границе раздела кремний-диоксид кремния или вблизи нее.
  Ниже перечислены потенциальные опасности легирования и отжига.
  - Металлы
  - Термические ожоги
  - Горючие и взрывоопасные газы, огонь
  Металлы
  Потенциальная опасность
  - Возможное воздействие на сотрудников различных металлов, наиболее распространенным из которых является алюминий.
  Возможные решения
  - Определите опасные металлы и выполните соответствующие оценки воздействия.
    Выполните измерения воздействия используемых соединений.
    Держите воздействие ниже допустимого уровня воздействия.
  - Устранить все воздействия на кожу.
  - Обеспечьте соответствующую вентиляцию для снижения уровня концентрации металлов в воздухе.
  - Предоставить средства индивидуальной защиты для предотвращения контакта. [29 CFR 1910, часть I]
  - При необходимости используйте средства защиты органов дыхания для дальнейшего снижения воздействия и защиты сотрудников. [29 CFR 1910.134]
  - Поддерживайте надлежащий порядок для удаления нежелательных металлов и снижения уровня концентрации.
  Дополнительная информация
  - Профилактика профессиональных заболеваний посредством более безопасного обращения с химическими веществами. ОША.
  OSHA Темы безопасности и здоровья Страницы:
  - Воздействие на кожу
  - Средства индивидуальной защиты (СИЗ)
  - Средства защиты органов дыхания
  - Отбор проб и анализ
  - Токсичные металлы
  - Вентиляция
  Пассивация
  Нитрид кремния часто используется в качестве окончательного пассивирующего или защитного слоя для кремниевых устройств. Пассивирование осуществляется с помощью процесса химического осаждения из паровой фазы с использованием силана и газообразного аммиака. Иногда слой, известный как «p-стекло», осаждается слоем SiO ₂, легированного фосфором. Газообразный фосфин используется в качестве источника фосфора для этого типа осаждения.
  Ниже приведены потенциальные опасности пассивации.
  - Токсичные газы
  Токсичные газы
  Потенциальная опасность
  - Возможное воздействие токсичных газов на сотрудников. Типичные газы включают силан, аммиак и фосфин.
  Возможные решения
  - Выявление опасных газов и проведение соответствующих оценок воздействия.
    Выполнение измерений воздействия используемых химикатов.
    29 CFR 1910.1000 Таблица Z-1 содержит допустимые пределы воздействия для различных химических веществ.
  - Обеспечьте соответствующую вентиляцию для снижения уровня концентрации в воздухе.
  - Предоставить средства индивидуальной защиты для предотвращения контакта с глазами и кожей. [29 CFR 1910, часть I]
  - При необходимости используйте средства защиты органов дыхания для дальнейшего снижения воздействия и защиты сотрудников. [29 CFR 1910.134]
  - При необходимости используйте системы мониторинга газа с автоматическим отключением и системами сигнализации.
  - Разработка и использование специализированного оборудования для обработки, обработки материалов и хранения газов. Рассмотрите как обычное использование, так и аварийный сценарий.
  - Уменьшите складские запасы газовых баллонов и количество газа на баллон, когда это возможно.
  Дополнительная информация
  - Руководство по гигиене труда для химических опасностей. Министерство здравоохранения и социальных служб США (DHHS), Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH), публикация № 81-123 (1981 г., январь). Содержит оглавление руководств по многим опасным химическим веществам. Файлы содержат техническую информацию о химических веществах, включая химические и физические свойства, воздействие на здоровье, пределы воздействия и рекомендации по медицинскому мониторингу, средствам индивидуальной защиты (СИЗ) и процедурам контроля.
  OSHA Темы безопасности и здоровья Страницы:
  - Сжатый газ и оборудование
  - Средства индивидуальной защиты (СИЗ)
  - Управление безопасностью процессов (PSM)
  - Средства защиты органов дыхания
  - Отбор проб и анализ
  - Вентиляция
  Обратная наплавка и металлизация тыльной стороны
  Иногда выполняется заключительный этап обработки, называемый обратным наложением. Обратная сторона пластины может быть притерта или отшлифована с помощью влажного абразивного раствора под давлением. Металлизация обратной стороны металлом, таким как золото, может быть нанесена на обратную сторону пластины с помощью напыления. Это облегчает крепление отделенной матрицы к упаковке при окончательной сборке.
  Ниже приведены потенциальные опасности притирки и металлизации тыльной стороны.
  - Мешающая пыль
  - Машины
  - Радиочастотное (РЧ) излучение
  - Металлы
  Металлы
  Потенциальная опасность
  - Возможное воздействие на сотрудников металлов, используемых для металлизации задней стороны.
  Возможные решения
  - Определите опасные металлы и выполните соответствующие оценки воздействия.
    Выполните измерения воздействия используемых соединений.
    Держите воздействие ниже допустимого уровня воздействия.
  - Устранить все воздействия на кожу.