Automated System and Improvement of Porous Semiconductor Annealing Technology

Abstract

Вступ. Пористі напівпровідники -це напівпровідник зі створеним на його поверхні, методом електрохімічного травлення, пористим шаром. завдяки цьому шару напівпровідник набуває унікальні здібності. На разі коло застосування таких напівпровідників постійно розширяється. Це оптоелектроніка, силова електроніка, сенсори вологості та газу, медицина, тощо. В той же час виробники електронних приладів висувають жорсткий вимоги до параметрів пористих напівпровідників, зокрема стабільність, рівень пористості, низьку деградацію, тощо. Виконя цих вимог визначається структурою пористого шару.Актуальним є питання розробки автоматизованих систем управління технологічним процесом електрохімічного травлення (анодування) та вдосконалення технології формування пористого шару.Мета/завдання. Сенсори газу та сенсори вологості на пористих напівпровідниках вимагають високого рівня пористості та низького рівня деградації пористого шару. Покращення значення цих параметрів можна досягнути шляхом технологічної операції відпалу напівпровідників. Метою роботи є висвітлення шляхів покращення параметрів пористих напівпровідників за рахунок розробки системи автоматичного управління процесом відпалу та удосконалення технології відпалу пористих напівпровідників.Методологія. В роботі було застосовано системний підхід та системний аналіз отриманих результатів для порівняння параметрів зразків виготовлених за існуючою та запропонованою технологію, добре апробованих метод фотолюмінесценції для визначення структури пористого шару, методи теорії автоматичного управління для синтезу структурної схеми автоматизованої системи управління технологічним процесом.Результати. Показано вплив процесу відпалу пористих напівпровідників на їх параметри, зокрема внутрішню та зовнішню структуру та питомий опір пористого шару. Розроблено автоматичну систему управління процесом відпалу, яка забезпечує управління нагрівом, витримкою та охолодженням в атмосфері аргону. Методом оптичної мікроскопії показана зміна структури поверхні та внутрішньої структури після процесу відпалу яка призводить до збільшення часу деградації. Методом фотолюмінесценції встановлено ефект збільшення розмірів мікрокластерів, а методом виміру питомого опору встановлено ефект збільшення адсорбційної спроможності пористих напівпровідників. Встановлені параметри технологічного процесу відпалу які забезпечують найкращі результати щодо зміни структури напівпровідників. Ключові слова: система автоматичного управління, відпал, пористий напівпровідник, деградація.