Файл: Методы стабилизации параметров полупроводниковых приборов [сборник статей]..pdf

ВУЗ: Не указан

Категория: Не указан

Дисциплина: Не указана

Добавлен: 30.10.2024

Просмотров: 21

Скачиваний: 0

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

ние на

величину потенциала

изучаемой редокс-системы [21

На

поверхности электрода,

погруженного в раствор лю­

бой соли, могут происходить сложные процессы: вырывание ионов металла молекулами воды с образованием сольватов, адсорбция ионов из раствора на. поверхности электрода, хи­ мическое взаимодействие ионов раствора с металлом элек­ трода и др„ приводящие к тому, что 'между электродом н раствором возникает разность потенциалов. При этом элек­ тродная пластинка может быть заряжена как положительно, так и отрицательно.

Исследования последних лет показали, что величина по­ тенциала представляет собой сложную функцию, зависящую от различных эмпирических факторов. Зависимость потенция ла от pH раствора (см. рисунок) может быть самой разно­ образной.

рн

Рисунок. Зависимость потенциала от рК

раствора

Поэтому исследование зависимости потенциала от pH раствора — важный этап изучения поведения электродов.

Измерение потенциалов кремниевых пластин в растворах ряда электролитов проводилось нами по следующей методи­ ке. В качестве электрода использовали исследуемую крем­ ниевую пластину. Пластину вначале обрабатывали HF, за­ тем погружали в раствор 1 и. CUSO4, промывали водой и вы­ сушивали фильтровальной бумагой (электрод I). Порученные потенциалы сравнивали с потенциалами такого же электрода (электрод II). обработанного плавиковой кислотой, но не находящегося в контакте с CuS04. Электроды III, IV — не­ обработанные кремниевые пластины; электроды V и VI —

1C

кремниевые пластины, обработанные смесью равных объе­ мов плавиковой и концентрированной азотной кислот, про­ мытые водой й высушенные фильтровальной бумагой.

Потенциалы измеряли на потенциометре ЛПМ-60М по отношению к хлорталлиевому электроду типа ЭВЛ-5М, ко­

торый являлся электродом сравнения.

ионов Cu2+, Zn2+, К+,

Изучение адсорбции и десорбции

S 042~, CU- , С1“ проводилось нами

следующим образом:

электроды (стандартный и индикаторный) опускали в ста­ канчик объемом 50 мл с исследуемым раствором. Содержи­ мое стаканчика перемешивали магнитной мешалкой и изме­ ряли потенциал. Для получения соизмеримых результатов замеры проводили через каждую минуту. Электролитами служили децимолярные растворы ZnS04, Zn(C104)2, 1 М КС1, 1 н. CuS04 и дистиллированная вода. Для десорбции ука­ занных ионов с поверхности пластин последние выдержива­ лись в течение различных промежутков времени в растворе

0,025 М и трилона Б.

 

эксперимента

выяснено, что

В результате проведенного

потенциалы электродов

(I—VI) могут сильно

отличаться

друг от друга в одном

и том

же растворе,

что

связано с

влиянием разнородной поверхности электрода.

Обработка поверхности плавиковой и азотной кислотами приводит к снятию окисной пленки, и разница между элек­ тродами значительно уменьшается. Погружение электродов в раствор солей цинка и меди резко изменяет его потенциал, измеренный в воде. В таблице 1 представлены результаты по замерам потенциалов электродов до и после выдержки их в растворах солей меди и цинка.

Т а б л н ц а 1

Изменение потенциалов электродов (IVI) в зависимостиот растворов солей

I

Потенциал, мв

 

Растворы

ДО

после

4 Е

солей

 

выдержки

выдержки

 

Zn(C!0„b

—690

—560

—130

ZnS04

—870

—770

— 100

CuS04

-2 1 0

—460

—250

CnfCIOp.

■185

•470

283

1J


В одном опыте было обнаружено отклонение от этой за­ кономерности, причину которого пока выяснить не удалось. Изменяется и характер поведения электрода с адсорбиро­ ванными ионами металлов при выдержке в воде. В ряде случаев при этом вместо наблюдавшегося ранее понижения потенциала отмечается его повышение.

Для электрода с адсорбированными ионами Zn2+: электрод III — ДЕ — +170,

электрод IV — ДЕ = +290.

Для электродов с адсорбированными ионами Си2+: электрод V — ДЕ = +420,

электрод VI ДЕ —- +290.

Следует отметить, что иногда это правило нарушается, поэтому, прежде чем делать окончательные выводы, следует накопить экспериментальный материал.

После выдержки кремниевых электродов в растворе де­ сорбента потенциалы их всегда возвращаются к значениям, близким к тем, которые они имели до адсорбции ионов ме­ таллов (см. табл. 2).

 

 

 

 

 

Таблица

2

 

Изменение потенциалов

кремниевых пластин

 

 

 

в

процессе адсорбции и

десорбции

 

 

 

 

 

 

Потенциалы, мв

 

 

Процессы

 

электрод I

электрод

II

 

 

 

 

До адсорбции

 

 

—510

—690

 

После

адсорбции

сразу

 

-5 0 0

—500

 

После адсорбции п выдержки в

воде

—630

—660

 

После

десорбции

в трилоне. Б

 

—530

—690

 

ВЫВОДЫ

Приведенные данные наглядно показывают, что: 1) из­ мерение потенциалов кремниевых электродов, погруженных в тот или другой раствор, отражает процессы, происходя­

12


щие на них; 2) потенциометрический метод ' перспективен для оценки процессов .адсорбции и десорбции ионов метал­ лов из растворов.

 

Л И Т Е Р А Т У Р А

1.

N e r n s t W. Z. phisic. chem., 4, 129

(1889).

2.

К о л ь т г о ф И. М., Л а й т ц и г

Г.

А. Определение концентрации

водородных ионов и электротитрование.

М., «Химия», 1965.

ЗАЩИТНЫЕ СВОЙСТВА п о к р ы т и й НА ОСНОВЕ АЛЛИЛОВЫХ ЭФИРОВ ДИФЕНИЛМЕТАНА, ДИФЕНИЛЭТАНА

И. И. ЮКЕЛЬСОН, Л. В. КОНДОВА, Л. А. ПАРХОМЕНКО

Незащищенная поверхность полупроводника обладав! высокой реакционной способностью; химические реакции и процессы адсорбции — десорбции приводят к изменению по­ верхностного потенциала и обуславливают нестабильность характеристик прибора. Установлено, что главной причиной нестабильности приборов являются физические процессы, происходящие на границе раздела поверхности Si—SiC>2.

Величины и характер изменений параметров полупровод­ ника в процессе их эксплуатации определяют степень на­ дежности приборов, величины пороговых сигналов. Измене­ ние таких важных характеристик, как обратные токи, коэф фициент усиления транзисторов и т. и., приводит к увеличе­ нию процента брака при производстве приборов.

Изучение процесса старения готовых приборов показало, что это явление вызывается несколькими причинами:

1)

чувствительностью поверхности к

посторонним ионам

п молекулам,- находящимся в приборе

либо проникающим

через

герметизирующее покрытие;

 

2)механической стабильностью;

3)электрическими и физико-химическими процессами в образцах в течение изготовления приборов и после него [1].

Первые две причины связаны е технологией изготовления прибора, методами его защиты и герметизации.

Важная роль защитного покрытия в стабилизации пара­ метров приборов позволила определить основные требова­ ния, предъявляемые к защитным материалам. Прежде всего материал покрытия должен обладать хорошими диэлектри­

ческими и механическими свойствами, устойчивостью к

*

14


влажной среде и повышенной температуре, иметь высокую плотность. Было выявлено, что при наличии влаги в атмос­ фере возможно перемещение и накопление под действием краевого поля р—п-переходов больших зарядов на внешней поверхности окисла, приводящее к дрейфу параметров [2].

Основными направлениями в улучшении и стабилизации свойств поверхности является защита «стабилизаторами» различных составов, полимерными пленками, а также раз­

работка

и использование

новых диэлектрических

соста­

вов [3].

 

 

 

 

В качестве защитного покрытия полупроводниковых при­

боров применялись полимеры простых

аллиловых

эфиров

дифенильного ряда.

аллиловых

эфиров различных

Синтез и полимеризация

классов

соединений приобрели практическое значение лишь

в последнее время, когда аллиловый спирт стал доступным. Аллиловые смолы применяются в электротехнике, химичес­ ком машиностроении, быту. Интерес к этим полимерам опре­ деляется их химической устойчивостью, низким тангенсом угла потерь, теплостойкостью, высокой погодоустойчивостью. Наличие в полимерах на основе синтезированных нами прос­ тых аллиловых эфиров дифенилметана, дифенилэтана аро­ матических ядер придает соединению термостойкость, стой­ кость к воздействию кислорода и озона, улучшает их меха­ нические свойства. Аллиловые эфиры были получены заме­ ной хлора в хлорметилированных дифенилметане, дифенилэтане на спиртовый радикал. Реакция идет посхеме:

/*'

глс?

СН.ОСНсСНЧй.,

Определенные нами свойства полученных продуктов пред­ ставлены в таблице 1.

15

Та б л и ц а 1

 

Физико-химические

свойства аллиловых эфиров

 

 

Ф о р м у л а

М . в.

Г к и п ч ° С

 

Пс120

d,

г1смъ

С2,,Н2402

3L2

175—180

(2)

,1,5547

,

1,15

•С?:11>„0,

326

170— 175

(2)

1,4805

'

1,18

Лллпловыс эфиры без инициаторов полимеризуются очень медленно, поэтому для ускорения полимеризации добавляют переносные соединения. Полимеризация аллиловых эфиров происходит в две стадии [4]. Вначале образуется жидкий низкомолекулярный форполимер, который при дальнейшей полимеризации превращается в твердый, нерастворимый трехмер. Полимерные пленки диаллиловых эфиров дйфенилмстана и днфенилэтана представляют собой прозрачные, бесцветные стеклообразные материалы; неплавкие и нераст­ воримые в органических растворителях. При температурах выше 300°С они разлагаются без плавления.

Аллиловыс эфиры дифенилметана, днфенилэтана испыты­ вались в качестве защитных покрытии на кремниевых при­ борах. Образование защитной пленки (полимеризация) осу­ ществлялось следующим образом. На подготовленную по­ верхность прибора наносился из микрошприца продукт по­ лимеризации (эфир), который под действием температуры и кислорода воздуха полимеризовался. В некоторые образцы добавляли инициатор (перекись бензоила) и пластификатор (диоктилсебацинат), но они ухудшали диэлектрические свой­ ства покрытий и от них в дальнейшем отказались. Опти­ мальный режим 'термообработки, обеспечивающий наилуч­ шие защитные свойства покрытия, следующий: выдержка 14-2 час при 70°, затем подъем температуры до 150°С и вы­ держка при 150° в течение 3 час; подъем температуры до 180° и нагрев при этой температуре в течение 6 час.

Для обеспечениянадежности характеристик прибора не­ обходимо, чтобы защитное покрытие обладало хорошими диэлектрическими свойствами. Диэлектрические свойства ис­ следуемых полимеров представлены в таблице 2.

16