Методика определения параметров структурной и кластерной моделей толстых резистивных пленок

Методика определения параметров структурной и кластерной моделей толстых резистивных пленок

Применение современных средств компьютерной обработки изображения позволило создать физическую структурную и кластерную модели толстой серебропалладиевой резистивной пленки с учетом как топологических, так и метрических характеристик. Использование Оже-метода сделало возможным идентифицировать харак...

Ausführliche Beschreibung

Gespeichert in:
Bibliographische Detailangaben
Datum:2001
Hauptverfasser: Стерхова, А.В., Ушаков, П.А., Жарков, П.Н.
Format: Artikel
Sprache:Russian
Veröffentlicht: Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України 2001
Schriftenreihe:Технология и конструирование в электронной аппаратуре
Schlagworte:
Материалы электроники
Online Zugang:http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70830
Tags: Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
Назва журналу:Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
Zitieren:Методика определения параметров структурной и кластерной моделей толстых резистивных пленок / А.В. Стерхова, П.А. Ушаков, П.Н. Жарков // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2001. — № 1. — С. 39-43. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.

Institution

Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
id irk-123456789-70830
record_format dspace
spelling irk-123456789-708302014-11-16T03:01:37Z Методика определения параметров структурной и кластерной моделей толстых резистивных пленок Стерхова, А.В. Ушаков, П.А. Жарков, П.Н. Материалы электроники Применение современных средств компьютерной обработки изображения позволило создать физическую структурную и кластерную модели толстой серебропалладиевой резистивной пленки с учетом как топологических, так и метрических характеристик. Использование Оже-метода сделало возможным идентифицировать характерные участки микроструктуры толстопленочного резистора (ТПР) по элементному составу с высокой степенью локальности и достоверности. Впервые выявлен бимодальный характер распределения длины проводящих цепочек и длины макросвязей между гранулами проводящей фазы, полученной по кластерной модели, что необходимо для оценки ширины потенциального барьера при проявлении тунельно-барьерного механизма и расстояния между локализованными состояниями для термоактивационного механизма электропроводности ТПР. 2001 Article Методика определения параметров структурной и кластерной моделей толстых резистивных пленок / А.В. Стерхова, П.А. Ушаков, П.Н. Жарков // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2001. — № 1. — С. 39-43. — Бібліогр.: 9 назв. — рос. 2225-5818 http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70830 621.382.8.049.772 ru Технология и конструирование в электронной аппаратуре Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
institution Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine
collection DSpace DC
language Russian
topic Материалы электроники
Материалы электроники
spellingShingle Материалы электроники
Материалы электроники
Стерхова, А.В.
Ушаков, П.А.
Жарков, П.Н.
Методика определения параметров структурной и кластерной моделей толстых резистивных пленок
Технология и конструирование в электронной аппаратуре
description Применение современных средств компьютерной обработки изображения позволило создать физическую структурную и кластерную модели толстой серебропалладиевой резистивной пленки с учетом как топологических, так и метрических характеристик. Использование Оже-метода сделало возможным идентифицировать характерные участки микроструктуры толстопленочного резистора (ТПР) по элементному составу с высокой степенью локальности и достоверности. Впервые выявлен бимодальный характер распределения длины проводящих цепочек и длины макросвязей между гранулами проводящей фазы, полученной по кластерной модели, что необходимо для оценки ширины потенциального барьера при проявлении тунельно-барьерного механизма и расстояния между локализованными состояниями для термоактивационного механизма электропроводности ТПР.
format Article
author Стерхова, А.В.
Ушаков, П.А.
Жарков, П.Н.
author_facet Стерхова, А.В.
Ушаков, П.А.
Жарков, П.Н.
author_sort Стерхова, А.В.
title Методика определения параметров структурной и кластерной моделей толстых резистивных пленок
title_short Методика определения параметров структурной и кластерной моделей толстых резистивных пленок
title_full Методика определения параметров структурной и кластерной моделей толстых резистивных пленок
title_fullStr Методика определения параметров структурной и кластерной моделей толстых резистивных пленок
title_full_unstemmed Методика определения параметров структурной и кластерной моделей толстых резистивных пленок
title_sort методика определения параметров структурной и кластерной моделей толстых резистивных пленок
publisher Інститут фізики напівпровідників імені В.Є. Лашкарьова НАН України
publishDate 2001
topic_facet Материалы электроники
url http://dspace.nbuv.gov.ua/handle/123456789/70830
citation_txt Методика определения параметров структурной и кластерной моделей толстых резистивных пленок / А.В. Стерхова, П.А. Ушаков, П.Н. Жарков // Технология и конструирование в электронной аппаратуре. — 2001. — № 1. — С. 39-43. — Бібліогр.: 9 назв. — рос.
series Технология и конструирование в электронной аппаратуре
work_keys_str_mv AT sterhovaav metodikaopredeleniâparametrovstrukturnojiklasternojmodelejtolstyhrezistivnyhplenok
AT ušakovpa metodikaopredeleniâparametrovstrukturnojiklasternojmodelejtolstyhrezistivnyhplenok
AT žarkovpn metodikaopredeleniâparametrovstrukturnojiklasternojmodelejtolstyhrezistivnyhplenok
first_indexed 2025-07-05T19:58:53Z
last_indexed 2025-07-05T19:58:53Z
_version_ 1836838325015543808
fulltext Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2001, ¹ 1 39 ÌÀÒÅÐÈÀËÛ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ À. Â. ÑÒÅÐÕÎÂÀ, ê. ò. í. Ï. À. ÓØÀÊÎÂ, ê. ò. í. Ï. Í. ÆÀÐÊΠÐîññèÿ, Èæåâñêèé ãîñ. òåõíè÷åñêèé óí-ò, Èæåâñêèé ìåõàíè÷åñêèé ç-ä E-mail: offise139@baikal.nc.ru ÌÅÒÎÄÈÊÀ ÎÏÐÅÄÅËÅÍÈß ÏÀÐÀÌÅÒÐΠÑÒÐÓÊÒÓÐÍÎÉ È ÊËÀÑÒÅÐÍÎÉ ÌÎÄÅËÅÉ ÒÎËÑÒÛÕ ÐÅÇÈÑÒÈÂÍÛÕ ÏËÅÍÎÊ Äàòà ïîñòóïëåíèÿ â ðåäàêöèþ 20.07 2000 ã. Îïïîíåíò ê. ô.-ì. í. À. È. ÇÓÄΠÐàçðàáîòàíû ìåòîäû ïîñòðîåíèÿ ñòðóêòóðíîé è êëàñòåðíîé ìîäåëåé è îïðåäåëåíèÿ îñíîâíûõ ïàðàìåòðîâ ìèê- ðîñòðóêòóðû òîëñòûõ ïëåíîê. Èçâåñòíî, ÷òî ðåçèñòîðû ïåðâûõ òîëñòîïëåíî÷- íûõ ìèêðîñõåì áûëè âûïîëíåíû íà îñíîâå ñåðåá- ðîïàëëàäèåâûõ ïàñò. Íåñìîòðÿ íà áîëüøîå êîëè÷å- ñòâî íîâûõ ðåçèñòèâíûõ ìàòåðèàëîâ, ýòè ïàñòû ïî- ïðåæíåìó íàõîäÿò øèðîêîå ïðèìåíåíèå, îñîáåííî ïðè èçãîòîâëåíèè âûñîêîíàäåæíûõ è ñòàáèëüíûõ ÃÈÌÑ [1]. Ïî ñòðóêòóðå âñå ðåçèñòèâíûå ìàòåðèàëû îáû÷- íî îòíîñÿòñÿ ê ãåòåðîãåííûì ìíîãîêîìïîíåíòíûì ñèñòåìàì. Âìåñòå ñ òåì èç-çà ñëîæíîñòè òåõíîëîãè- ÷åñêèõ ïðîöåññîâ è ìíîãîêîìïîíåíòíîñòè èñõîäíî- ãî ñîñòàâà èìåþùèåñÿ äàííûå íîñÿò íåîäíîçíà÷- íûé, ïîðîé ïðîòèâîðå÷èâûé õàðàêòåð [2, ñ. 141� 159].  ðÿäå ïóáëèêàöèé [3�6] ìîäåëè ñòðóêòóðû ñòðîÿòñÿ èñõîäÿ íå èç ðåàëüíûõ ïàðàìåòðîâ ïëåíêè, à ãèïîòåòè÷åñêè, â ïðåäïîëîæåíèè îïðåäåëåííîãî òèïà ýëåêòðîïðîâîäíîñòè. Ïðè ýòîì ÷àùå âñåãî ïðèíÿòî ñ÷èòàòü, ÷òî ìèêðîñòðóêòóðà ñòåêëà ïðåäñòàâëÿåò ñîáîé íåïðåðûâíî-ñåò÷àòóþ ìàòðèöó èç ñòåêëîîáðà- çóþùèõ îêèñëîâ (SiO2, Â2Î3, ÐÜÎ), â êîòîðîé â ïðîöåññå âûñîêîòåìïåðàòóðíîãî îòæèãà ÷àñòèöû ìåëêîäèñïåðñíîãî ïîðîøêà ôóíêöèîíàëüíîãî íàïîë- íèòåëÿ (ñåðåáðà, ïàëëàäèÿ, èíäèÿ) ðàñïðåäåëåíû ðàâ- íîìåðíî èëè êâàçèðàâíîìåðíî [3, 7].  äàííîé ðàáîòå ðàññìîòðåí ïîäõîä ê ôîðìèðî- âàíèþ ñòðóêòóðíîé è êëàñòåðíîé ìîäåëåé òîëñòîé ñåðåáðîïàëëàäèåâîé ðåçèñòèâíîé ïëåíêè ñ èñïîëü- çîâàíèåì ýëåêòðîííîé Îæå-ñïåêòðîñêîïèè è îïðî- áîâàíà ìåòîäèêà îöåíêè ïàðàìåòðîâ ìèêðîñòðóêòó- ðû � òàêèõ êàê ðàçìåðû ãðàíóë ïðîâîäÿùåé ôàçû ïëåíêè, ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ÷àñòèöàìè è äðóãèå. Îáúåêòîì ìîäåëèðîâàíèÿ ñëóæèëà ðåçèñòèâíàÿ ïëåíêà òîëùèíîé 25 ìêì, èçãîòîâëåííàÿ ïî ñòàíäàð- òíîé òîëñòîïëåíî÷íîé òåõíîëîãèè âæèãàíèÿ ñåðåá- ðîïàëëàäèåâîé ïàñòû íà îñíîâå ñâèíöîâîáîðîñèëè- êàòíîãî ñòåêëà ìàðêè 660à. Íà ðèñ. 1 ïðåäñòàâëåíà ìèêðîôîòîãðàôèÿ ïî- âåðõíîñòè ðåàëüíîé ñòðóêòóðû ñêîëà òîëñòîïëåíî÷- íîãî ðåçèñòîðà, ïîëó÷åííàÿ âî âòîðè÷íûõ ýëåêòðî- íàõ íà Îæå-ñïåêòðîìåòðå «Äæàìï-10C». Íà íåé õî- ðîøî ðàçëè÷èìû ÷åðíûå è áåëûå ó÷àñòêè íà ñåðîì ôîíå, ñðåäè êîòîðûõ áîëåå êðóïíûå ïî ðàçìåðàì îáëàñòè, êàê ïðàâèëî, èìåþò ïðîèçâîëüíóþ ôîðìó, â òî âðåìÿ êàê ñôåðè÷åñêàÿ ôîðìà ïðèñóùà ïðåèìó- ùåñòâåííî ÷àñòèöàì ìàëûõ ðàçìåðîâ. Îäíàêî ïîñòðîåíèå ôèçè÷åñêîé ìîäåëè ñòðóêòóðû ïëåíêè, àäåêâàòíîé èññëåäóåìîìó îáúåêòó, íåïîñðåäñòâåí- íî ïî ìèêðîôîòîãðàôèè íå ïðåäñòàâëÿëîñü âîçìîæíûì áåç ìíîãîêðàòíîãî äîïîëíèòåëüíîãî óâåëè÷åíèÿ è âûäå- ëåíèÿ õàðàêòåðíûõ îáëàñòåé èññëåäóåìîé ïîâåðõíîñòè è, êðîìå òîãî, íåîáõîäèìî áûëî ñîîòíåñòè èõ ñ ýëåìåíò- íûì ñîñòàâîì ïëåíêè. Áûëè èñïîëüçîâàíû äâà ñïîñîáà êîìïüþòåðíîé îáðàáîòêè. Íà ðèñ. 2, à äàí âèä èññëåäó- åìîé ïîâåðõíîñòè èçëîìà ïîñëå êîìïüþòåðíîãî ïðåîá- ðàçîâàíèÿ èçîáðàæåíèÿ ñ ðåçêèì âûäåëåíèåì êîíòóðà ãðàíèö õàðàêòåðíûõ ÷åðíûõ ó÷àñòêîâ. Ôðàãìåíò îáùåãî âèäà èçîáðàæåíèÿ ïîñëå ïÿòèêðàòíîé ãðàäàöèè ïî ñòåïå- íè ïî÷åðíåíèÿ ïðåäñòàâëåí íà ðèñ. 2, á. Ýòî ñäåëàëî âîç- ìîæíûì çàôèêñèðîâàòü èõ ôîðìó è êîîðäèíàòû ðàñïî- ëîæåíèÿ ó÷àñòêîâ â ïëîñêîñòè ñ äîñòàòî÷íî áîëüøîé òî÷- íîñòüþ, îäíîçíà÷íî è äîñòîâåðíî, ÷òî ìàêñèìàëüíî ïðè- áëèçèëî ñîçäàâàåìóþ ìîäåëü ê ðåàëüíîìó îáúåêòó. Ïîýëåìåíòíûé àíàëèç õàðàêòåðíûõ ó÷àñòêîâ ïîâåð- õíîñòè îáðàçöà (÷åðíûõ, áåëûõ è ñåðîãî ôîíà) â ñèëó èõ ìàëîãî ðàçìåðà (äîëè ìèêðîìåòðà) áûë âûïîëíåí ìåòîäîì ýëåêòðîííîé Îæå-ñïåêòðîñêîïèè, îáëàäàþùèì âûñîêîé ñòåïåíüþ ëîêàëüíîñòè ýëåêòðîííîãî Îæå-çîí- äà. Ðåãèñòðàöèÿ Îæå-ñïåêòðîâ ïðîâîäèëàñü â äèàïàçî- íå ýíåðãèé 60�600 ýÂ. Ðèñ. 1. Ìèêðîôîòîãðàôèÿ ïîâåðõíîñòè èçëîìà ïëåíêè òîëñòîïëåíî÷íîãî ðåçèñòîðà Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2001, ¹ 1 40 ÌÀÒÅÐÈÀËÛ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ Èç àíàëèçà Îæå-ñïåêòðîâ ñëåäóåò, ÷òî ñïåêòð ïðîèç- âîëüíî âûáðàííîãî ÷åðíîãî ó÷àñòêà ñîäåðæèò äîñòàòî÷- íî èíòåíñèâíûå ëèíèè ñåðåáðà, îêèñè ïàëëàäèÿ è îêèñè èíäèÿ ñ ýíåðãèÿìè ñâÿçè (Åñâ) ñîîòâåòñòâåííî 356, 328 è 406 ýÂ, ïîýòîìó îí áûë îòíåñåí ê îáëàñòÿì ñ ìåòàëëè÷åñ- êèì è ïîëóïðîâîäíèêîâûì õàðàêòåðîì ýëåêòðîïðîâîä- íîñòè. Îæå-ñïåêòð áåëîãî ó÷àñòêà ïðåèìóùåñòâåííî ñîñòî- èò èç õîðîøî âûðàæåííîãî ïèêà îêèñè êðåìíèÿ (Åñâ=78 ýÂ) è ìåíüøåãî ïî èíòåíñèâíîñòè ïèêà îêèñè ñâèíöà (Åñâ=99 ýÂ). Ìåòàëëè÷åñêàÿ êîìïîíåíòà â ýòîì ñïåêòðå ïðàêòè÷åñêè íå íàáëþäàåòñÿ, ïîýòîìó áåëàÿ îáëàñòü èäåí- òèôèöèðîâàëàñü êàê íåïðîâîäÿùàÿ îáëàñòü ñàèíöîâî- áîðîñèëèêàòíîãî ñòåêëà. Èíòåðåñíûì ïðåäñòàâëÿåòñÿ Îæå-ñïåêòð ìåæãðàíó- ëÿðíîé ïðîñëîéêè ñåðîãî ôîíà. Íàëè÷èå â óêàçàííîé îáëàñòè è äèýëåêòðè÷åñêîé, è ïðîâîäÿùåé ôàç ìîæåò áûòü îáóñëîâëåíî äèôôóçèåé ìåòàëëà â ñòåêëî [6] â ïðîöåññå âûñîêîòåìïåðàòóðíîãî îòæèãà (605°Ñ) ðåçèñòèâíîé ïàñ- òû, â èñõîäíûé ìîìåíò ñîñòîÿùåé èç ìåõàíè÷åñêîé ñìå- ñè ìåëêîäèñïåðñíîãî ïîðîøêà ïðîâîäÿùåé ôàçû è ÷àñ- òèö ñòåêëà (ðàçìåðû ÷àñòèö èñõîäíûõ ìàòåðèàëîâ 0,1� 0,5 è 1�5 ìêì, ñîîòâåòñòâåííî) ïðè õîðîøåé ñìà÷èâàå- ìîñòè ÷àñòèö ðàñïëàâëåííûì ñòåêëîì. Òàêèì îáðàçîì, èäåíòèôèêàöèÿ õàðàêòåðíûõ ó÷à- ñòêîâ ïî êðèòåðèþ ñîäåðæàíèÿ ïðîâîäÿùåé è äèý- ëåêòðè÷åñêèõ ôàç ïîçâîëÿåò ïîñòðîèòü ôèçè÷åñêóþ ìîäåëü ñòðóêòóðû òîëñòîé ïëåíêè ïðè ñëåäóþùèõ ïðåäñòàâëåíèÿõ: ÷åðíûå ó÷àñòêè ñîîòâåòñòâóþò ìå- òàëëè÷åñêèì çåðíàì ïðîâîäÿùåé ôàçû, ñâåòëûå îá- ëàñòè ñîîòíîñÿòñÿ ñ íåïðîâîäÿùåé äèýëåêòðè÷åñêîé ôàçîé ñòåêëà, à ìåæãðàíóëÿðíûå ïðîñëîéêè ìåæäó íèìè ìîæíî îõàðàêòåðèçîâàòü êàê "ïëîõîé" äèýëåê- òðèê ñ ðàçëè÷íîé ñòåïåíüþ ëåãèðîâàíèÿ ñòåêëà ïðî- âîäÿùåé ôàçîé (áîëåå âåðîÿòíî, ñåðåáðîì). Êëàñòåðíàÿ ìîäåëü ìàêðîñâÿçåé ïëåíêè èññëåäó- åìîãî ðåçèñòîðà äàíà íà ðèñ. 3. Ôèçè÷åñêàÿ ñòðóê- òóðíàÿ ìîäåëü ïðåäñòàâëåíà íà ðèñ. 4. Îáå ìîäåëè, â ñèëó äîñòàòî÷íî áîëüøîé âûáîðêè, îáåñïå÷èâàþò ñòàòèñòè÷åñêóþ îáðàáîòêó ðåçóëüòàòîâ èçìåðåíèÿ ïàðàìåòðîâ ñòðóêòóðû. Ôîðìàëèçàöèÿ èäåíòèôèöèðîâàííûõ âûøå ýëåìåí- òîâ ñòðóêòóðû áûëà ïðîâåäåíà ïðè ñëåäóþùèõ äîïóùå- íèÿõ: êîíòóðû ÷åðíûõ ó÷àñòêîâ íà ðèñ. 3 çàïîëíåíû ñî- ïðèêàñàþùèìèñÿ çåðíàìè ñôåðè÷åñêîé ôîðìû ðàçíîãî äèàìåòðà; äèýëåêòðè÷åñêèå (áåëûå) îáëàñòè îñòàâëåíû èñõîäíîé (íåïðàâèëüíîé) ôîðìû (íà ðèñóíêå çàøòðè- õîâàíû); ñåðûé ôîí ìåæãðàíóëÿðíûõ ïðîñëîåê óñëîâ- íî íå ïîêàçàí. Ïðàâîìåðíîñòü ïðèíÿòûõ äîïóùåíèé âûòåêàåò èç ðå- àëüíîãî ïðîöåññà ñïåêàíèÿ ÒÏÐ, êîãäà êðóïíûå ÷àñòèöû ðàñïëàâëåííîé ôðèòòû çàñòàâëÿþò ÷àñòèöû ìåëêîäèñïåð- ñíîãî ïîðîøêà (äîëè ìèêðîìåòðà) ñòðóêòóðèðîâàòüñÿ, òî åñòü ñáëèæàòüñÿ â îáúåìå ðàñïëàâëåííîé ìàññû, îáðàçóÿ áîëåå êðóïíûå êðèñòàëëèòû âïëîòü äî "êîìêîâ".  ôèçè÷åñêîé ñòðóêòóðíîé ìîäåëè îöåíêå ïîä- ëåæàëè äèàìåòð, ïåðèìåòð è ïëîùàäü ïðîâîäÿùèõ çåðåí â ãðàíóëàõ (d, P è S, ñîîòâåòñòâåííî), ñóì- ìàðíàÿ ïëîùàäü ÷àñòèö ñòåêëà (Sñ), äëèíà ïðîâîäÿ- ùèõ öåïî÷åê (l), èõ ôîðìà, ïðîñòðàíñòâåííàÿ îðèåí- òàöèÿ è ïëîòíîñòü ðàñïðåäåëåíèÿ.  âåðõíåì óãëó ðèñ. 3 ïðåäñòàâëåíà òèïè÷íàÿ èíòåãðàëüíàÿ ôóíê- öèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ äèàìåòðîâ ïðîâîäÿùèõ çåðåí F(d) ñ îöåíêîé ñðåäíåé ñòàòèñòè÷åñêîé âåëè÷èíû äèàìåòðà ïðîâîäÿùåãî çåðíà ñ ïîãðåøíîñòüþ (d±σ) ñîîòâåòñòâåííî íà óðîâíÿõ 0,5 è 0,84 F(d) (σ � ñðåäíåêâàäðàòè÷åñêîå îòêëîíåíèå).  òàáë. 1 ñâå- äåíû çíà÷åíèÿ äèàìåòðà, ïåðèìåòðà è ïëîùàäè çåðåí òðåõ ôðàãìåíòîâ (1, 2, 3) è ïîëíîé (4) âûáîðêè. Êàê ñëåäóåò èç ðèñ. 3 è òàáë. 1, íàáëþäàåòñÿ îäíîìîäàëüíûé õàðàêòåð ðàñïðåäåëåíèÿ äèàìåòðîâ ìåòàëëè÷åñêèõ çåðåí ñî ñðåäíåé âåëè÷èíîé 0,3 ìêì Ðèñ. 2. Èçëîì ïëåíêè: à � îáùèé âèä, ïîëó÷åííûé â ðåæèìå âûäåëåíèÿ êîíòóðîâ; á � ôðàãìåíò èçîáðàæåíèÿ ïðè ïÿòèêðàòíîé ãðàäàöèè ïî ñòåïåíè ïî÷åðíåíèÿ à) á) Òàáëèöà 1 Ïàðàìåòðû ïðîâîäÿùèõ çåðåí Íî- ìåð ôðàã- ìåíòà d, ìêì Âûáîð- êà, øò. Ð, ìêì S, ìêì 2 1 0,28±0,22 158 0,88±0,69 0,061±0,048 2 0,28±0,17 119 0,88±0,53 0,061±0,037 3 0,28±0,17 53 0,88±0,53 0,061±1,037 4 0,28±0,22 330 0,88±0,69 0,061±0,0148 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2001, ¹ 1 41 ÌÀÒÅÐÈÀËÛ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ Ðèñ. 4. Ôèçè÷åñêàÿ ñòðóêòóðíàÿ ìîäåëü ïëåíêè ðåçèñòîðà F(d) 0,5 0 0,5 0,10 d, ìêì Ðèñ. 3. Êëàñòåðíàÿ ìîäåëü ïëåíêè ðåçèñòîðà: à � ïîëíàÿ ìîäåëü; á � ìîäåëü ñ ïîñëåäíåé çàìêíóòîé ìàêðîñâÿçüþ (l=31) 86 30 3 102 28 35 2 66 14 25 31 26 17 103 35 229 285299 68 38 26 50 83 41 31 36 35 77 24 38 26 58 54524 30 26 30 4 53 62 10155 8 34 34 62 1 5 11 127 11 à) á) 30 3 28 8 25 31 25 17 9 9 26 14 89 9 88 24 26 24 5 430 28 8 1 5 11 11 F(l) 0,5 0,16 0,1 0,3 0,5 0,7 0,9 l, ìêì 1 2 Ðèñ. 5. Ðàñïðåäåëåíèå äëèíû ïðîâîäÿùèõ öåïî÷åê (l) 6 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2001, ¹ 1 42 ÌÀÒÅÐÈÀËÛ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ ïðè ìàêñèìàëüíîé âåëè÷èíå çåðíà â ãðàíóëå (d+3σ) äî 1 ìêì, ÷òî õîðîøî ñîãëàñóåòñÿ ñ ëèòåðàòóðíûìè äàííûìè [3, ñ. 141]. Îáùàÿ ïëîùàäü äèýëåêòðè÷åñ- êîé (çàøòðèõîâàííîé íà ìîäåëè) îáëàñòè ñîñòàâëÿ- ëà íå áîëåå 1,0�1,2% âñåé ïëîùàäè ôðàãìåíòà. Íà ðèñ. 5 ïóíêòèðíîé ëèíèåé ïðåäñòàâëåíî òè- ïè÷íîå ðàñïðåäåëåíèå äëèíû ïðîâîäÿùèõ öåïî÷åê F(l) äëÿ ïîëíîé âûáîðêè.  îòëè÷èå îò ôóíêöèè F(d), îíî íîñèò áèìîäàëüíûé õàðàêòåð, ïîýòîìó îá- ùàÿ âûáîðêà áûëà ðàçáèòà íà äâå (1 è 2), êàæäàÿ èç êîòîðûõ ïðåäñòàâëåíà ñâîåé ñïëîøíîé ëèíèåé.  ïîíÿòèå «öåïî÷êè» âõîäèëè êàê îòäåëüíûå ñôåðè- ÷åñêèå ÷àñòèöû, òàê è êîíòàêòèðóþùèå ìåæäó ñî- áîé. Äëÿ ïåðâîé âûáîðêè ìàòåìàòè÷åñêîå îæèäàíèå äëèíû öåïî÷êè ñîñòàâèëî â ñðåäíåì 0,3 ìêì, ÷òî ñîâïàëî ñ äèàìåòðîì îäèíî÷íîé ÷àñòèöû. Äëÿ âòî- ðîé âûáîðêè ñðåäíÿÿ äëèíà öåïî÷êè áûëà ïðèìåð- íî â òðè ðàçà áîëüøå. Ìàêñèìàëüíàÿ âåëè÷èíà åäè- íè÷íûõ öåïî÷åê áûëà ïîðÿäêà 10 ìêì. Äëèíà öåïî- ÷åê îöåíèâàëàñü êàê ïî äëèííîé ñòîðîíå ôèçè÷åñ- êîé ìîäåëè (ôðàãìåíòû 1 è 3 â òàáë. 2), òàê è ïî êîðîòêîé (ôðàãìåíòû 2 è 4). Äëÿ ñðàâíåíèÿ: ðàçìåðû ðåçèñòîðà ñîñòàâëÿëè îò 0,5×0,5 ìì äî 3×3 ìì ïðè òîëùèíå ïëåíêè 20� 25 ìêì. Òàêèì îáðàçîì, öåïî÷åê, íàïðÿìóþ ñîåäèíÿ- þùèõ âíåøíèå êîíòàêòíûå ïëîùàäêè ðåçèñòîðà, íå íàáëþäàëîñü. Ïî ôîðìå öåïî÷êè áûëè êàê óäëèíåí- íîé ôîðìû, òàê è â âèäå "êîìêîâ", õîòÿ ìàëûå ðàç- ìåðû äàþò îñíîâàíèå óòâåðæäàòü, ÷òî íàñòîÿùåãî "êîìêîâàíèÿ" â ïðîöåññå ñïåêàíèÿ íå íàáëþäàåòñÿ. Òîïîëîãè÷åñêàÿ êàðòèíà ïîëíîé êëàñòåðíîé ìîäåëè òîëñòîïëåíî÷íîãî ðåçèñòîðà, ïðèâåäåííàÿ íà ðèñ. 4, à, ñîñòîèò èç ìíîæåñòâà ìàêðîñâÿçåé (L), ïðîâåäåííûõ ìåæ- äó âíåøíèìè êîíòàêòàìè ÷åðåç ãðàíóëû ïðîâîäÿùåé ôàçû è ïîñòðîåííûõ ïî ìåòîäó «ëó÷åé è òåíåé» òåîðèè ãðàôîâ [8, ñ. 126]. Ïðè ýòîì ãðàíóëû ïðîâîäÿùåé ôàçû ñòÿíóòû â òî÷êè (óêàçàíî ñòðåëêàìè), à èõ ðàçìåð ó÷òåí â äëèíå êàæäîé ìàêðîñâÿçè, êîòîðûå íà ðèñ. 4, à äàíû â óñëîâ- íûõ åäèíèöàõ íàä êàæäîé ëèíèåé (1 ó. å.=0,0555 ìêì). Ïëîòíîñòü ìàêðîñâÿçåé â êëàñòåðå îïðåäåëåíà ïëîòíîñ- òüþ ðàñïîëîæåíèÿ ïðîâîäÿùèõ ãðàíóë. Ïî òåîðèè ïðûæêîâîé ýëåêòðîïðîâîäíîñòè, îñóùåñòâ- ëÿåìîé ÷åðåç äèýëåêòðè÷åñêèå ïðîñëîéêè, íå âñå ìàêðî- ñâÿçè, óñëîâíî ïðîâåäåííûå îò îäíîãî âíåøíåãî êîíòàê- òà ê äðóãîìó, ÿâëÿþòñÿ ëèíèÿìè òîêà. Çàäà÷à â äàííîì ñëó÷àå ñâîäèòñÿ ê òîìó, ÷òî â êëàñòåðå ðàçðûâàþò îäíó çà äðóãîé ìàêðîñâÿçè, íà÷èíàÿ ñ ìàêñèìàëüíîé, äî òåõ ïîð, ïîêà íå îñòàíåòñÿ åäèíñòâåííàÿ çàìêíóòàÿ ëèíèÿ, êàê ïîêàçàíî íà ðèñ. 4, á. Ðàçîðâàííûå ëèíèè ìàêðîñâÿ- çåé îáðàçóþò "ìåðòâûå" êîíöû, ïî êîòîðûì òîê íå òå÷åò. Èíòåãðàëüíàÿ ôóíêöèÿ ðàñïðåäåëåíèÿ äëèíû ìåæãðàíóëÿðíûõ ïðîñëîåê F(L) èìååò, àíàëîãè÷íî ðèñ. 5, òàêæå áèìîäàëüíûé õàðàêòåð. Ýêñïåðèìåí- òàëüíûå è ðàñ÷åòíûå çíà÷åíèÿ ñâåäåíû â òàáë. 3 ñîîòâåòñòâåííî äëÿ ïåðâîé è âòîðîé âûáîðêè êàæ- äîãî ôðàãìåíòà (çäåñü Lmax=L�+3σ, ∆L=L��Lýêñï). Ñëåäóåò îòìåòèòü, ÷òî êëàñòåðíàÿ ìîäåëü ñòðîè- ëàñü êàê ïî óçêîé, òàê è ïî øèðîêîé ñòîðîíàì ôðàã- ìåíòîâ. Âî âñåõ ñëó÷àÿõ âûÿâëåíà îáùàÿ çàêîíî- ìåðíîñòü, ñîñòîÿùàÿ â òîì, ÷òî ìàêñèìàëüíàÿ äëèíà Lmax âòîðîé âûáîðêè ôàêòè÷åñêè îïðåäåëÿëà ìî- ìåíò ïîÿâëåíèÿ ïåðâîãî "ìåðòâîãî" êîíöà â ïîëíîé êëàñòåðíîé ìîäåëè (Lýêñï1=127 y. e.), à òåîðåòè÷åñ- êîå çíà÷åíèå ìàêñèìàëüíîé äëèíû Lmax ïåðâîé âû- áîðêè ñîâïàäàëî ñ ýêñïåðèìåíòàëüíûì çíà÷åíèåì ìàêñèìàëüíîé äëèíû ìàêðîñâÿçè â ïîñëåäíåé çàìê- íóòîé öåïè (Lýêñï1=31 y. e.). Òî÷íîñòü òàêîãî ñîâïà- äåíèÿ, îöåíåííîãî êàê îòíîøåíèå (∆L/L, %), áûëà äîñòàòî÷íî âûñîêà.  òî æå âðåìÿ áèìîäàëüíîñòü çàêîíà ðàñïðåäå- ëåíèÿ âïîëíå ñïðàâåäëèâà ñ ôèçè÷åñêîé òî÷êè çðå- íèÿ � èñõîäÿ èç ïðåäïîëîæåíèÿ î íàëè÷èè òóí- íåëüíî-áàðüåðíîãî ìåõàíèçìà ýëåêòðîïðîâîäíîñòè íà- ðÿäó ñ àêòèâàöèîííûì ìåõàíèçìîì, êàæäûé èç êîòîðûõ îáóñëîâëåí ñâî- èì äèàïàçîíîì ìåæãðàíóëÿðíîé ïðî- ñëîéêè ìåæäó çåðíàìè. Ïðåäñòàâëÿëîñü èíòåðåñíûì ïðî- âåñòè ñðàâíåíèå ïîëó÷åííûõ íàìè íà ðåàëüíîé ñòðóêòóðå ïëåíêè ñòàòèñ- òè÷åñêèõ ðàñïðåäåëåíèé ïî äàííîé ìåòîäèêå ñ íàèáîëåå ðàñïðîñòðàíåí- íûì [7; 9, ñ. 26�31] ðàâíîìåðíûì ðàñïðåäåëåíèåì çåðåí ïðîâîäÿùåé ôàçû â ñòåêëÿííîé ôðèòòå. Äëÿ ýòî- ãî áûëî ïðîâåäåíî êîìïüþòåðíîå ìî- äåëèðîâàíèå ðàñïðåäåëåíèÿ ïîëíîé Òàáëèöà 2 Äëèíà ïðîâîäÿùèõ öåïî÷åê l � +σ lmax=l � +3σ Íîìåð ôðàãìåí- òà Íîìåð âûáîð- êè Âûáîð- êà, øò. 1 39 0,39±0,18 0,93 1 2 22 0,86±0,55 2,51 1 32 0,32±0,12 0,68 2 2 9 0,98±0,25 1,73 1 22 0,27±0,09 0,54 3 2 40 0,70±0,28 1,54 1 33 0,28±0,08 0,52 4 2 13 0,67±0,22 1,33 1 126 0,32±0,12 0,68 Âñÿ êàðòèíà 2 77 0,82±0,33 1,82 Òàáëèöà 3 Ìåæãðàíóëÿðíîå ðàññòîÿíèå L � +σ ∆L/L � , % Íîìåð ôðàãìåíòà Íîìåð âûáîðêè Âûáîðêà, øò. Lmax Lýêñï 1 38 0,47±0,39 1,63 2,16 +33,1 1 2 29 2,41±0,58 4,16 4,88 +17,3 1 43 0,64±0,47 2,05 2,11 +3,0 2 2 28 2,77±1,00 5,77 5,88 +1,9 1 38 0,44±0,27 1,26 1,44 +14,3 3 2 47 2,28±1,06 5,45 5,38 –1,3 1 27 0,39±0,50 1,89 1,72 –8,9 4 2 46 2,05±1,11 5,37 4,77 –11,3 Òåõíîëîãèÿ è êîíñòðóèðîâàíèå â ýëåêòðîííîé àïïàðàòóðå, 2001, ¹ 1 43 ÌÀÒÅÐÈÀËÛ ÝËÅÊÒÐÎÍÈÊÈ âûáîðêè çåðåí ïðîâîäÿùåé ôàçû, ïîëó÷åííîé èç ìàñ- ñèâà ðèñ. 3, ñëåäóÿ ñëó÷àéíîìó è ðàâíîìåðíîìó çà- êîíó ðàñïðåäåëåíèÿ è ïîñëåäóþùåìó ïîñòðîåíèþ êëàñòåðíîé ìîäåëè. Ñòàòèñòè÷åñêàÿ îáðàáîòêà ýêñ- ïåðèìåíòàëüíûõ äàííûõ ïîêàçàëà, ÷òî îñíîâíûì îò- ëè÷èåì îò ðàñïðåäåëåíèÿ ïîëíîé âûáîðêè, ïðåäñòàâ- ëåííîãî íà ðèñ. 5 (ïóíêòèðíàÿ ëèíèÿ), ÿâëÿåòñÿ îò- ñóòñòâèå áèìîäàëüíîãî õàðàêòåðà çàêîíà ðàñïðåäå- ëåíèÿ êîíòðîëèðóåìûõ ïàðàìåòðîâ òîëñòîïëåíî÷íûõ ðåçèñòîðîâ. *** Òàêèì îáðàçîì, ïðèìåíåíèå ñîâðåìåííûõ ñðåäñòâ êîìïüþòåðíîé îáðàáîòêè èçîáðàæåíèÿ ïîçâîëèëî ñîçäàòü ôèçè÷åñêóþ ñòðóêòóðíóþ è êëàñòåðíóþ ìî- äåëè òîëñòîé ðåçèñòèâíîé ïëåíêè ñ ó÷åòîì êàê òî- ïîëîãè÷åñêèõ, òàê è ìåòðè÷åñêèõ õàðàêòåðèñòèê. Èñïîëüçîâàíèå Îæå-ìåòîäà ñäåëàëî âîçìîæíûì èäåíòèôèöèðîâàòü õàðàêòåðíûå ó÷àñòêè ìèêðîñòðóê- òóðû ÒÏÐ ïî ýëåìåíòíîìó ñîñòàâó ñ âûñîêîé ñòåïå- íüþ ëîêàëüíîñòè è äîñòîâåðíîñòè. Âïåðâûå âûÿâëåí áèìîäàëüíûé õàðàêòåð ðàñïðå- äåëåíèÿ äëèíû ïðîâîäÿùèõ öåïî÷åê è äëèíû ìàêðî- ñâÿçåé ìåæäó ãðàíóëàìè ïðîâîäÿùåé ôàçû, ïîëó- ÷åííîé ïî êëàñòåðíîé ìîäåëè, ÷òî ÿâëÿåòñÿ íåîáõî- äèìûì äëÿ îöåíêè øèðèíû ïîòåíöèàëüíîãî áàðüåðà ïðè ïðîÿâëåíèè òóíåëüíî-áàðüåðíîãî ìåõàíèçìà è îöåíêè ðàññòîÿíèÿ ìåæäó ëîêàëèçîâàííûìè ñîñòîÿ- íèÿìè äëÿ òåðìîàêãèâàöèîííîãî ìåõàíèçìà. ÈÑÏÎËÜÇÎÂÀÍÍÛÅ ÈÑÒÎ×ÍÈÊÈ 1. Ïðèìåíåíèå áëàãîðîäíûõ ìåòàëëîâ â ìèêðîýëåêò- ðîíèêå // 3àðóáåæíàÿ ýëåêòðîííàÿ òåõíèêà.� 1992.� ¹ 5�6.� Ñ. 27. 2. Ìàðòþøîâ Ê. È., Çàéöåâ Þ. Â. Òåõíîëîãèÿ ïðî- èçâîäñòâà ðåçèñòîðîâ.� Ì. : Âûñøàÿ øêîëà, 1972. 3. Ansell M. P. Conduction processes in thick film resistors // Electrocomponent Science and Technology.� 1976.� Vol. 3, N 3.� P. 131�151. 4. Pike G., Seager C. Electrical proparties and conduction mechanisme of Ru-based thick-film (cermet) resistors // Appl. Phys.� 1977.� Vol. 48.� P. 5152�5169. 5. Coleman Ì. Thick film materials for hybrids // The Radio and Electronic engineers.� l982.� Vol. 52, N 5.� P. 227�234. 6. Cattaneo A., Cosito N., Forlani P., Prudenziati Ì. Influence of the metal migration from screen-and-fired termination on the electrical characteristics of thick-film resistors // Electrocomponent Science and Technology.� 1977.� Vol. 4, N 3�4.� P. 205�210. 7. Áèðèíà Ã. À., Øàïèðî Í. È., Áàéêîâà Å. Ì., Ñåëèö- êàÿ Í. Ì. Ðàçðàáîòêà ñîñòàâîâ è òåõíîëîãèè ôîðìèðîâà- íèÿ ñâîéñòâ ìåòàëëîñòåêëÿííûõ òîëñòîïëåíî÷íûõ ðåçèñ- òîðîâ ñ ïîìîùüþ ìåòîäîâ ìàòåìàòè÷åñêîé òåîðèè ýêñïå- ðèìåíòà // Ýëåêòðîííàÿ òåõíèêà.� Ñåð. Ðàäèîäåòàëè è ðàäèîêîìïîíåíòû.� 1978.� Âûï. 2.� Ñ. 39�46. 8. Àáðàéòèñ Ë. Á. Àâòîìàòèçàöèÿ ïðîåêòèðîâàíèÿ òîïîëîãèè öèôðîâûõ èíòåãðàëüíûõ ìèêðîñõåì.� Ì. : Ðàäèî è ñâÿçü,1985. 9. Ìàðòþøîâ Ê. È. Ïðîáëåìû ðåçèñòîðíîãî ìàòåðè- àëîâåäåíèÿ.� Ì. : Âûñøàÿ øêîëà, 1985. 6*

Ähnliche Einträge