Статья: Управление качеством полупроводниковых монокристаллов на основе анализа данных производственного контроля (2025)

Рассмотрена эволюция основного узла оптико-акустического преобразователя датчика давления. Показан последовательный переход от мембранного датчика давления с жестким закреплением мембраны по контуру, приводящему к неконтролируемым механическим напряжениям и изменениям основных метрологических параметров к кантилеверным датчикам давления, у которых закрепляется лишь одна из сторон, что приводит к увеличению чувствительности более чем в 140 раз. Показано, что путем химического травления на мембранной фольге четырех Г-образных узких сквозных пазов в одном технологическом цикле могут быть сформированы полностью свободный от деформаций центральный мембранный элемент квадратной формы и четырехточечный угловой эластичный подвес в виде четырех узких упругих сенсорных элементов, расположенных вдоль боковых сторон недеформируемого мембранного элемента жестко закрепленных на опорном контуре.

Проведено расчетно-экспериментальное исследование модельной канальной системы охлаждения с использованием принудительной конвекции воздуха и вспомогательных электрогидродинамических (ЭГД) потоков, создаваемых коронным разрядом, при варьировании геометрических параметров канала и мощности устройств для создания охлаждающих потоков. Для рассматриваемых условий показана область эффективного использования ЭГД-потоков и выявлена нелинейная зависимость температуры стенок канала от мощности создающего ЭГД-поток коронного разряда.

Исследованы свойства вакуумно-плотных паяных соединений, созданных индукционной пайкой, применяемой для изготовления узлов вакуумных криогенных корпусов охлаждаемых матричных фотоприёмных устройств (МФПУ) – гильз-держателей. Учтена специфика их конструкции и применения в микрокриогенных системах охлаждения МФПУ. Для контроля скорости натекания по гелию разработана оригинальная оснастка, позволяющая существенно повысить предельную чувствительность гелиевого течеискателя. Скорость натекания по гелию изготовленных образцов корпусов составляет 510-13 Пам3/с.

Методами атомно-силовой микроскопии установлено формирование упорядоченных нанослоев (размер частиц  20 нм, шероховатость 24 нм). Спектроскопия комбинационного рассеяния света подтвердила образование химических связей с сохранением структуры полиамида. Модифицированные образцы показали высокую пропускную способность (97–98 %), превосходя немодифицированные на 35 %, что согласуется с данными молекулярно-динамического моделирования. Полученные результаты свидетельствуют о перспективности использования модифицированных полиамидных мембран для эффективной фильтрации наночастиц серебра.

Кремний-углеродные пленки приготовлены путем электронно-лучевого испарения карбида кремния в азоте, кислороде, гелии и пропане. Электронный пучок создавался источником электронов с плазменным катодом. Измерены удельное сопротивление, энергия активации проводимости, ширина оптической запрещенной зоны, а также содержание элементов в пленках, осажденных при различных температурах. Показано, что изменение свойств пленок с температурой осаждения коррелирует с изменением соотношения элементов в пленках. Результаты проведенных исследований имеют важное значение для создания технологии электронно-лучевого синтеза кремний-углеродных пленок.

Продемонстрирована возможность направления распространения канала электрического разряда в воде с помощью создания локальных зон повышенной проводимости, которые возникают в следе от движущегося в воде кристалла поваренной соли. Направленный разряд был получен в воде с электропроводностью 350 мкСм/см под действием импульсного напряжения миллисекундной длительности амплитудой 7 кВ в межэлектродном промежутке 8 мм. Эффект заключается в изменении разрядным каналом своего направления распространения при встрече со следом тонущего кристалла, т. е. нормальное горизонтальное (относительно направления силы тяжести) распространение от анода к катоду сменяется направленным вертикальным распространением по следу с повышенной из-за постепенного растворения кристалла проводимостью.

Одной из нерешенных базовых задач в физике активной материи является аналитическое описание среднеквадратичного смещения активной броуновской частицы в гармонической ловушке с учетом поступательной и вращательной инерции частицы. Актуальность решения такой задачи обусловлена множеством экспериментов и рядом приложений с активными частицами, в которых инерционные эффекты могут играть существенную роль. В рамках модели активной броуновской частицы с поступательной и вращательной инерцией получено аналитическое выражение, описывающее эволюцию среднеквадратичного смещения частицы в гармонической ловушке.

Представлены результаты экспериментального исследования импульсного газового разряда в гелии при атмосферном давлении с ультрафиолетовой предыонизацией газа в системе «сетчатый катод – плоский анод». Напряжение на разрядном конденсаторе изменялось в диапазоне 3–14 кВ. Установлено, что амплитудное значение тока монотонно возрастает от десятков единиц до 1000 А с увеличением прикладываемого напряжения, демонстрируя почти линейную зависимость амплитудного значения тока Imaх от прикладываемого напряжения.

Проведены исследования воздействия отрицательного коронного разряда на зараженность семян подсолнечника масличного направления использования. Обработка семян этой культуры холодной плазмой коронного разряда способствует снижению их зараженности грибами, вызывающими заболевания растений. По мере увеличения продолжительности воздействия эффективность применения холодной плазмы повышается. При экспозиции в 180 и 240 минут отрицательная корона снизила зараженность ржавчиной средних по крупности семян подсолнечника на 100 %, а на крупных оказалась не эффективной.

Представлены результаты разработки и валидации нового класса материалов – конформных тепловых метаматериалов (КТМ), обладающих уникальной триадой свойств: выраженной анизотропией теплопроводности (xy/z  20–30, где xy = 60– 80 Вт/(мК), z = 2–4 Вт/(мК)), обеспечивающей «тепловой разворот»; конформностью – способностью точно воспроизводить рельеф поверхностей и изгибаться до 180 для «геометрического» управления потоками; автоэффектом улучшения теплового контакта за счет микроэкструзии внутренней теплопроводящей пасты. КТМ занимают промежуточное положение между жесткими анизотропными пластинами и тепловыми трубами, сочетая их преимущества при меньшей стоимости. Валидационные эксперименты на светодиодных лентах, точечных LED-источниках и мощных резисторах показали снижение температуры кристалла на 28–45 C, что эквивалентно увеличению срока службы в 2–3 раза. Доказана возможность замены традиционных Ш-образных радиаторов на покрытия КТМ и связанного с этим радикального улучшения массогабаритных характеристик электронных устройств.

Исследован механизма образования тока утечки в р+–n-переходах фотодиодов при наличии локальных дефектов. Рассмотрены закономерности образования локальных дефектов в диэлектрических слоях с целью определения условий, снижающих их плотность. На пластинах монокристаллического кремния (Cz-Si) n-типа диаметром 100 мм с удельным сопротивлением 4–5 Омсм и ориентацией (100) изготавливались элементы (ФЧЭ) с размером площадок 1,41,4 мм2. Технологический цикл изготовления включал операции окисления в парах H2O + HCl, фотолитографии, загонки (осаждения) бора из BN, диффузии бора и диффузии фосфора в различных режимах. В качестве источника диффузанта при диффузии фосфора использовались как жидкие источники POCL3 и PCL3, так и твердый источника – пластины метафосфата алюминия (МФА) (Al2O3, 3P2O5). Установлено, что вольт-амперная характеристика (ВАХ) кремниевых фотодиодов с аномальными «мягкими» характеристиками определяется туннельным механизмом протекания тока. Применение оптимальных режимов геттерирования приводит к резкому снижению количества фоточувствительных элементов с аномальными ВАХ.