Вакуумных фотоэлементов

•Отечественная промышленность выпускает различные вакуумные установки, предназначенные для получения металлических и диэлектрических пленок в производстве гибридных и полупроводниковых ИМС. Они различаются по своим технологическим возможностям. Простейшей базовой моделью является УВН-2М ( 12-2), на основе которой была создана серия установок, имеющих одинаковую вакуумную систему, но различную технологическую оснаст-,ку, конструкцию испарителей и средства контроля.

Для .получения рабочего вакуума порядка 10~6— —5- 10~7мм рт. ст. затрачивается время до 1,5—2ч (даже при разогретом диффузионном насосе). Так как время напыления отдельного слоя редко .превышает 1—1,5 мин, понятно стремление использовать многопоэиционные вакуумные установки, позволяющие, не нарушая вакуума (за один вакуумный цикл), последовательно или одновременно обрабатывать несколько подложек. Эффект становится еще более значительным, если при этом применяют групповые подложки. Обычно используют групповые си-талловые подложки стандартного размера 60Х48Х Х0,б мм.

Применяемые вакуумные установки для нанесения тонких пленок в производстве микросхем можно классифицировать по следующим признакам:

Отечественная промышленность выпускает различные вакуумные установки, предназначенные для производства гибридных и полупроводниковых схем. Их различают по своим технологическим возможностям. Простейшей базовой моделью является установка УВМ-2М ( 41), на основе которой была создана серия установок, имеющих одинаковую вакуумную систему, но различные технологические оснастки, конструкции испарителей и средства контроля.

ходимый форвакуум создается механическим вакуумным насосом с быстротой откачки 7 л/с. Управление вакуумной системой осуществляется вручную при помощи клапанной коробки, рукоятки которой вынесены на панель управления. Технологическая оснастка установки зависит от метода осаждения пленки. В настоящее время используют однооперационные и многооперационные вакуумные установки термического напыления. Так, для вакуумного напыления используют установки УВН-2М-1, УВН-2М-2, УВН-2М-3, УВН-71Р-2, УВН-71П-2.1 УВН-61П-1 и др. Эти установки выполнены на основе базовой модели УВН-2М и отличаются друг от друга лишь конструкцией внутрикамерных устройств.

Для .получения рабочего вакуума порядка 10~6— —5- 10~7мм рт. ст. затрачивается время до 1,5—2ч (даже при разогретом диффузионном насосе). Так как время напыления отдельного слоя редко .превышает 1—1,5 мин, понятно стремление использовать многопоэиционные вакуумные установки, позволяющие, не нарушая вакуума (за один вакуумный цикл), последовательно или одновременно обрабатывать несколько подложек. Эффект становится еще более значительным, если при этом применяют групповые подложки. Обычно используют групповые си-талловые подложки стандартного размера 60Х48Х Х0,б мм.

Вакуумные установки, предназначенные для изготов-

Печи прямого нагрева применяются для процесса графитизации угольных электродов, в стекловаренной промышленности, при производстве карборунда и др. Устройства прямого нагрева применяются в штамповочном и кузнечном производстве для нагрева прутков, труб и деталей цилиндрической формы. Разработан ряд конструкций установок для прямого нагрева под пластическую деформацию и термическую обработку стальных цилиндрических заготовок, прутков, труб, проволоки. Созданы также вакуумные установки прямого нагрева для термической обработки изделий из тугоплавких и химически активных металлов (табл. 60.6).

Вакуумные установки

Нагрев стальных заготовок Нагрев медной проволоки Нагрев алюмшшевой проволоки Вакуумные установки

Условное графическое обозначение вакуумных фотоэлементов приведено на 4.18, б.

Интегральная чувствительность вакуумных фотоэлементов составляет (мкА/лм): с кислородно-цезиевыми фотокатодами — 20—

4.20. Спектральные характеристики вакуумных фотоэлементов

что и обусловливает крутой подъем характеристик. В режиме работы фотоэлемента, соответствующем точке перегиба характеристики, все электроны, находящиеся в его колбе, достигают анода. В результате наступает режим насыщения, который является рабочим режимом фотоэлемента. Значения рабочих напряжений, соответствующие этим участкам, для разных типов вакуумных фотоэлементов лежат в пределах 90—240 В.

Значения темнового тока вакуумных фотоэлементов, определяющего порог их чувствительности, составляют 10~7—10~9 А. Этот ток образуется в основном за счет тока утечки между электродами и тока термоэлектронной эмиссии.

Вакуумные фотоэлементы могут работать при температурах не выше 50—90°С, так как в случае превышения этих температур возникает значительный ток термоэлектронной эмиссии. Срок службы вакуумных фотоэлементов составляет примерно 1000 ч.

Их устройство аналогично устройству вакуумных фотоэлементов. Отличие состоит в том, что после откачки воздуха в колбу вводят инертный газ (обычно аргон) при давлении порядка нескольких

Коэффициент газового усиления электровакуумных фотоэлементов достигает 6—10, интегральная чувствительность составляет 100—300 мкА/лм.

Вольт-амперные характеристики газоразрядного фотоэлемента приведены на 4.22. При малых анодных напряжениях (до наступления темного разряда) значение фототока и начальные участки характеристик примерно такие же, как у вакуумных фотоэлементов. После начала ионизации газа (потенциал ионизации аргона F~15,l В) ток быстро возрастает. Рабочие участки вольт-амперных характеристик газоразрядных фотоэлементов лежат справа от горизонтальных участков. При больших анодных напряжениях темный разряд может перейти в тлеющий и фотокатод, не рассчитанный на токи, соответствующие тлеющему разряду, может выйти из строя. Для предотвращения тлеющего разряда рабочее анодное напряжение Ua должно быть меньше напряжения возникновения разряда (/а. в. р. Обычно в газоразрядных фотоэлементах рабочее анодное напряжение t/a=(0,7-^0,8)t/a.B р, что составляет для разных типов приборов 80—240 В.

Вольт-амперные и спектральные характеристики фотоэлектронных умножителей аналогичны соответствующим характеристикам вакуумных фотоэлементов. В сравнении с вакуумными фотоэлементами частотная характеристика фотоэлектронного умножителя несколько хуже. Это связано с тем, что на частотах выше 1000 МГц начинает сказываться время пролета электронов от катода к аноду.

10.6. Нарисовать схему усилителя фототока и указать основные достоинства и недостатки вакуумных фотоэлементов.