автореферат диссертации по электронике, 05.27.05, диссертация на тему:Разработка электронно-лучевой технологии изготовления малошумящих микроканальных пластин

МИНИСТЕРСТВО ОБЩЕГО И ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ

Таганрогский государственный радиотехнический ... „ - университет

- 6 •.!£;! 1337 Экз. №_

На правах рукописи

АВДЕЕВ Сергей Петрович

УДК 681.7.069.32

•АЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ ТЕХНОЛОГИИ ИЗГОТОВЛЕНИЯ МАЛОШУМЯЩИХ МИКРОКАНАЛЬНЫХ ПЛАСТИН

Специальность 05.27.05 - "Интегральные радиоэлектронные

устройства"

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Таганрог - 1997 г.

Работа выполнена на кафедре микроэлектронике и техноло больших интегральных схем в научно-исследовательской лаборатот специальной злектрюшго-лучевой технологии Таганрогского государ венного радиотехнического университета. .

Научный руководитель — кандидат технических наук,

доцент Чередниченко Д.И.

Официальные оппоненты — доктор технических наук,

профессор Кулов С.К. — доктор технических наук, профессор Захаров А.Г.

Ведущее предприятие - завод "ГРАН"

Защита состоится 1997года в /^""""часов

заседании спгцпализироЕа иного совета К 053.13.03 при Таганроге» государственном радиотехническом университете по адресу: 347928, г.Таганрог, ГСП-17, пер. Некрасовский, 44, ауд. Д-406.

С диссертацией молено ознакомь, -ьоя н библиотеке Таганроге« государственной радиотехнической! университете. Отп, т в двух экзе п;4 рак, заверенный печатью предприятия, просим направлять по ;

317928, г.Таганрог, ГСП-17, пер. Некрасовский, 44, ТГРТУ у ному секретарю Совета.

Автореферат разослан 1997 г.

Р/1Х{{Ъ> - 7 т

Ученый секретарь диссертационного совета К 0S3.13.Q3, кандидат технических наук Петрэсян А. В.

Введение •

Актуальность темы. В настоящее время отсутствуют приборы, способные конкурировать с электронно-оптическими преобразователя-ии (ЭОП) используемыми в приборах ночного видения, рентгеновских треобразователях и усилителях изображения^

В результате непрерывного возрастания требований к парамет-зам ЭОП на смену устаревшим конструкциям приходят новые виды феобразователей. Применение в ЭОП третьего поколения микрока-гальных пластин (МКП) позволило существенно улучшить усилитель-иле характеристики преобразователя.

Проблема собственных шумов МКП остро сказывается в ЭОП гредназначенных для приборов ночного видения, усилителей слабого игнала и других подобных устройств.

Шумы в МКП подразделяют на два вида:

- статические, зависящие от технологических факторов и харак-еризующиеся разбросом диаметров и длин каналов;

- динамические, величина которых зависит от случайных изме-ений коэффициента усиления, величины вторичной электронной миссии первого удара и эффективной площади каналов.

Перечисленные параметры динамического шума определяются:

- устойчивостью элементов на поверхности первого -удара (ПУ) к аектронной бомбардировки;

- степенью дефектности поверхностного слоя ПУ и парциальной утчиной вторичной эмиссии каждого элемента, так как интегральный )эффициент эмиссии (КЭ) зависит от каждого элемента присутст-лощего в эмитирующем слое;

- условиями детектирования фотоэлектронов между каналами и рекомбинацией сигнальных электронов на ионах десорбированных с внутренней поверхности канала.

Поэтому для снижения шумов в МКП необходимо формировать входные отверстия каналов, обеспечивающие высокую эффективность отбора фотоэлектронов и стабильный коэффициент вторичной электронной эмиссии (КВЭЭ) особенно на поверхности ИУ.

Ранее предлагалось улучшить отбор первичных электронов и тем самым понизить шумы, путем формирования конусообразных входных отверстий каналов при помощи химического или ионного травления. С целью минимизирования флуктуации вторичной электронной эмиссии (ВЭЭ) применялось также, стекло для изготовления МКП, в составе которого находились устойчивые к электронной бомбардировке компоненты. При этом в первом случае обеспечивалось незначительное снижение шумов, а во втором требовалось кардинальное изменение существующей технологии.

В настоящей работе с целью улучшения параметров предлагается осуществлять модификацию входной поверхности каналов умножения обработкой МКП в вакууме ленточным электронным лучом. Полагается, что десорбция слабосвязанных компонентов-модификаторов (К, № и РЬ), остаточных атомов травителей и моющих средств (загрязнений) при нагреве снизит флуктуацию вторичной эмиссии" (ВЭ) й повысит КВЭ поверхности первого удара. Кроме того, капиллярные процессы будут формировать новую структуру поверхности с микрогеометрией входных окон в виде зоронки, способствующей более эффективному отбору электронов первичного фототока.

В этой связи разработка технологического процесса влияющего на параметры МКП и "приборов, является актуальной и перспективной.

Целью диссертационной работы являлось: исследование техноло-ичесхих возможностей применения электронно-лучевой обработки орцов каналов умножения для создания малошумящих МКП.

Для достижения поставленной цели было необходимо решить ледующие задачи:

• разработать физическую модель' теплового воздействия элек-ронного луча на поверхность МКП, опреде^ть условия и длитель-ость термокапиллярного формирования поверхности МКП, глубину эеднения поверхности стекла и время обезт аживания канала от де-эрбированных элементов;

• определить физико-химические особенности электронно-учевой обработки МКП и влияние условий её проведения на бмисси--шые свойства свинцовосиликатного стекла, микрогеометрию и пара-етры МКП;

• разработать и опробовать лабораторный технологический про-25с обработки входной поверхности МКП электронным лучом.

Следует также отметить, что при решении этих задач было вк-элнено:

- разработана и изготовлена технологическая оснастка для осу-ествления ЭЛО ленточным пучком;

- выработаны рекомендации для создания промышленного обсру-тания ЭЛО МКП.

Основные положения, выносимые на защиту:

1. Аналитическая модель процесса ЭЛО МКП, описывающая наев и плавление поверхности пластины, формирования конусообраз->го входа каналов, диффузии и десорбции с поверхности слабосвязан-р1Х элементов-модификаторов и технологических загрязнений.

2. Результаты экспериментальных исследований влияния ЭЛО на геометрические размеры МКП и торцы каналов.

3. Экспериментальные зависимости распределения модификаторов в поверхностном слое ССС и величины вторично-электронной эмиссии до и после ЭЛО.

4. Результаты исследования электрических характеристик и параметров экспериментальных МКП и ЭОП.

5. Основные узлы конструкции электронно-лучевой установки для обработки МКП.

6. Технологический процесс ЭЛО входной поверхности каналов, обеспечивающий наименьшую величину шумов МКП по сравнению с типовыми образцами.

Методы исследования. При изучении процесса ЭЛО МКП в теоретической части работы использовалась модельная задача распределения температуры в полубесконечном теле с учетом автомодельности теплового поля, на базе кинетической теории релаксации поверхности был рассмотрен процесс формирования торцевой поверхность каналов, для исследования диффузии элементов из стекла применялись уравнения коэффициента диффузии (Стокса-Энштейна) и вязкости (Френкеля-Андраде), для описания десорбции и удаления элементе! из каналов применялось соотношение Поляни-Вигнера и уравнение газового баланса з вакуумных системах. Для экспериментальных иссле-.'онаний использовались оптические и электронные методы изученш ке сочности, вторично-ионная и электронная спектрометрия, а так ж£ чипсь.'е промышленные методы исследования вторичной электрош^ эмиссии, шумов и усиления МКП.

Научная новизна:

1. Предложены механизмы формирования входов каналов МКП в де "сотовой структуры" на поверхности, за счет релаксационных оцессов, стимулированных капиллярным давлением, действующим расплавленные торцы каналов, а также изменения состава поверх-гтного слоя канала вследствие диффузионно-десорбционных процес-1, протекающих во время ЭЛО.

2. Впервые показано, что при затвердевании расплава после ЭЛО »езультате удаления щелочных элементов, устранения механических фектов поверхности и восстановления мостиковых связей типа О-Б; в приповерхностной области образуется модифицированный >й, нового состава и с реконструированной структурой.

3. Установлено, что повышение коэффициента вторичной эмиссии :ле ЭЛО обусловлено удалением из поверхностного слоя свинцовоси-катного стекла углеродных загрязнений и слабосвязанных оксидов ц К, РЬ) с малыми парциальными КВЭЭ на глубину, превышающую 1ти на порядок глубину выхода вторичных электронов.

Практическая ценность работы:

1. Определены технологические особенности ЭЛО микроканаль-х пластин типа МКП и МКПО, обусловленные применением стекол с ¡личными тепловыми характеристиками и даны рекомендации по 5ору режимов обработки.

2. Сформулированы требования к технологическому оборудованию' О МКП. Разработана и изготовлена оригинальная технологическая :астка для экспериментальной и полупромышленной вакуумной !ктронно-лучевой установки, защищенная авторским свидетельством СР № 1635463.

I

3. Разработан технологический процесс ЭЛО входной поверхности Л, позволяющий обеспечить плоскостность пластины, увеличить

эффективную площадь каналов от 60 до 84%, повысить коэффициен вторичной электронной эмиссии поверхности на 10%. и понизить урс вень шумов более чем в 2 раза. Изготовлены опытные образцы ЭОП улучшенными усилительными характеристиками.

Внедрение результатов работы. Разработанная технологическа установка и технология ЭЛО МКП внедрена и используется на пре; приятии "ГРАН" (г. Владикавказ, Алания) Минэлектронпрома. Эконс мический эффект от внедрения технологии составит 10 мил. рублей.

Диссертационная работа выполнялась в рамках хоздоговорны работ №№ ГР. 01.89.36936, 01.90.0066367, 01.91.0054375 и ОКР по тек "Луч", согласно тематического плака научно-исследовательских рабе НИЛ СЭЛТ.

Апгюбаиия разуль-гатов работы. Основные положения диссерт; ционпой работы докладывались и обсуждались на "Междуиароднс научно-технической конференции" "Актуальные проблемы фундаме! тальных наук" (Москва, 1991г.), "6 Всесоюзный научно-техничесю семинар" "Ионная и иолно-фотонная эмиссия" (Харьков, 1391г "Региональная научно-техническая конференция" "Обработка мат риалов высококонцентрированными источниками энергии" (Пена 1991), "Всесоюзная научно-технической конференции" "Новые принц пы формирования ТВ изображения" (Ленинград, 1990), "XXII научн техническая конференция по эмиссионной электронике" (Москва, 19 г.), "Всероссийская научно-техническая конференция" иАктуальт проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники' (Таганр 1994г.), "Российская научно-техническая конференция" "Вакуумн; наука и техника" (Гурзуф, 1994г.)

Публикации. Результаты диссертационной работы отражены в

*

рех научно-технических отчетах, 12 печатных работах и одном автор-гам свидетельстве.

Объем работы. Диссертация изложена на русском языке и состоит з введения, пяти глав, общих выводов, списка литературы (90 наиме-эваний) и приложения. Общий объем диссертации 170 —стр., из, них 5 —стр. иллюстрации, 8— таблицы, 10—cfp. библиографии, 5—стр. эиложения.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИИ

Во введении дана общая характеристика диссертационной работы. -гмечена её актуальность, определена цель и задачи исследований, жазана научная новизна и практическая значимость результатов.

В первой главе для обоснования цели и выявления основных ус-1вий формирования, высоких параметров МКП, определяющихся тех-Логией изготовления, проведен обзор литературных данных. В обзоре ■осмотрено:

- современные направления совершенствования технологии изготовления МКП;

- влияние геометрии МКП на характеристики канального усилителя;

- основные свойства и строение поверхности свинцово^сил штатного стекла, применяемого в производстве МКП;

- технологические возможности электронно-лучевой обработки и области применения

Анализ литературных данных позволяет заключить следующее:

1. В промышленности способ изготовления МКП Состоит из: вы-кки каналов, протяжки пучка каналов, спекания их в блок, резка на 1стины и формирование канального усилителя. Дальнейший поиск

1П

■улучзащша параметров МКП развивается в направлении дополнительных ¡¿ифцепкй конструкции МКП и свойств поверхности каналов уы-нояияшй.

2. Осшшюй каркас микроканалового усилителя состоит из свинцо-во-скликаткого стекла с поверхностью обогащенной окислами щелочных металлов (К, Ыа). В структуре стекла эти элементы считаются слабосзязаныыш! и иотут тарировать по поверхности: при электрон-нош облучении, вызывая флуктуацию вторично-электрюнной эмиссии.

3. Главным параметр»и, определяющим усилительные характеристики МКП, является фактор шуыа:

где Г— фактор шума МКП, у - эффективная площадь каналов, коэффициент вторичной эмиссии парного удара, О- коэффициент уси-

I

ления. Из формулы (1) видно, что при типовых значениях коэффициента усиления МКП в—10*, предельное значение фактора шумг

I

Е равно:

«

Отсюда следует, что качество работы МКП зависит от полезно! площади каналов, угла входа первичного электронного сигнала, состоя ния эмитирующего и проводящего слоя канала умножения.

4. Улучшение параметров МКУ возможно при использовании те пловых методов обработки входной поверхности МКП. Наиболее пер спективньш методом является ЭЛО, хорошо совместимый с вакуумны ми технологическими процессами.

Разнообразные виды технологических процессов изготовления ÎKII рассматривались Беркосским А.Г., Гаваниным В.А., Clark С.А., Ulbert К, Дудко Г.В., Куловым С.К В работах Саттарова Д.К, Тютико-а AM., Guest A.J, Леонова Н.Б., Hill G.E_ рассмотрены теоретические спекты усиления, генерации шума и формирования параметров MICH [сследования свойств поверхности свинцово-силикатных стекол и их :одификаций при водородном восстановлении выполнялись antano G.G., Петровским Г.Т., Тютиковым ' A.M., Новолодским В.А., мирновым О.М., Канчиев З.И. и др.

В результате детального анализа работ по влиянию геометрии и оверхности каналов умножения на параметры МКП, а также на базе абот и накопленного опыта по модификации поверхности различных гекол электронным лучом в лаборатории СЭЛТ ТРТУ, выявлена воз-ожность целенаправленной модификации входной поверхности МКП лзкоэяергетическим электронным лучом. Теоретические и экспери-гнтальные изыскания в плане обработки МКП ленточным электронам лучом в публикациях отсутствуют Аналогично в литературе нет |едений о влиянии ЭЛО на элементный состав, эмиссионные и элек-шческие свойства поверхности ССС.

Таким образом, очевидна необходимость разработки процесса ПО MK1I, рассмотрении вопросов формирования поверхности, очистки ■ загрязнений взаимосвязи происходящих изменений с параметрами 1Кроканального электронного усилителя.

В заключение сформулирована цель и определены задачи работы-Во второй главе выполнен анализ физических процессов проте-ющих при электронно-лучевом облучении поверхности МКП. Прессы ЭЛО МКП построены на базе тепловой задачи нагрева полубес-нечного изотропного тела в вакууме. Решение задачи позволило' oft-

редолить ренсшш обработки, распределение температуры в объёме МКП, размеры зшы расплава и оценить характерное время существо-

Г ' I

шшмя жидкой ванны т.

Поскольку большую часть обрабатываемой поверхности МКП занимают отверстия, то мощность поглощается только стенками каналов. По этому для оценки удельной мощности луча была предложена эмпирическая формула, учитывающая частичную прозрачность пластины по отношению к ускоренным электронам.

р=р0/(1-Дк), (3)

где Р—удельная мощность луча; ПК—коэффициент заполнения МКП каналами.

Основные характерные значения ЭЛО МКП приведены в табл.1.

Таблица. 1

Характеристические параметры ЭЛО МКП

g да „ т,

Вт/см2 см см см с

1,446; 103 22 2,0 • Ю-3 ¿0 • 10~5 2,02 • 10_3 5,05 • Ю-4

Анализ формирования поверхностного рельефа каналов МКП проводился на основе релаксационно-капиллярных процессов, протекающих в зоне расплава.

При изотропии сил поверхностного натяжения, равновесие в контактных точках между каналами устанавливается в том случае, есль плоскости стенок будут пересекаться под углом 120° , это удовлетворяет условию CTj = СТ2 • COS & + 03 ■ COS& или так как <J¡ — (У2 =

= 1. При оплавлении торцевой поверхности МКП на глубин} равную ТОЛЩИНе стенки цилиндрическая поверхность между сопря-

жешшмй точками каналов, релактирует к прямой, в результате чего (формируется поверхность в виде "сотовой структуры".

При вязкостном механизме релаксации деформированной поверхности длительность формирования входного отверстия канала можно оценить по формуле:

т = 4.6-^, (4)

и ст

где С7 - поверхностная свободная энергия; Ц-динамическая вязкость

расплава; Х- характерный размер релаксации поверхности, равный участку между точками контактов смежных каналов.

Имея характерный размер неровности А, = 5 ■ Ю-4 см, вязкость расплава при температуре плавления стекла под лучом IX = 6,8 • Ю"2 Па с, время формирования поверхности составило Тр г 4,9 • Ю^с. Из сравнения времени существования жидкой ванны и

формирования поверхности следует Т>Тр, что процесс релаксации происходит непосредственно под лучом, на самой ранней стадии образования расплава

Изменение элементного состава в поверхностном слое ССС при воздействии электронного луча рассматривалось в совокупности процессов диффузии и десорбции.

Характерная глубина диффузии слабосвязанных элементов в поверхностном слое каналов МКП под действием электронного луча оце-

1/ 1 — X + X

нивалась по соотношению: Ь = - 1т]'2, где ^ =-^-

-коэффициент диффузии 1-го компонента, 1- ширина луча, V - скорость обработки поверхности, Хп - координата начала плавления, Хт- ширина расплавленной зоны в области затвердевания расплава.

На рис. 1 приведена зависимость глубина обеднения поверхности щелочными элементами (Na, К) от глубины входа в канал.

Процесс десорбции элементов описывается на основании модифицированного для сканирующего луча соотношения Поляни-Вигнера, определяющего динамику десорбции с поверхности в вакуум.

- В случае ЭЛО кинетическое уравнение десорбции запишется в виде:

ею = - ^ = ^¡¡г М- E»/R -т) - (т - то). (5)

а q

где Pi = ^J — параметр скорости нагрева; X, а- тепло- и температуропроводность; q, V — удельная мощность и скорость обработки; С — поверхностная концентрация; V— частота колебаний

атомов; Ед- энергия активации Рис. 1. Глубина обеднения поверх-

десорбции.

ностного слоя канала от торцевой

Степень обеднения поверхно-

поверхности в глубь канала

сти МКП и каналов при энергии десорбции Ед=171,5*103 Дж., моль*1 представлена на рис. 2.

Для определения4 полного времени обезгаживания каналов использовалось уравнение газового баланса в вакуумных системах.

V--- + d-g(t) (4)

at а

где CT = V/U, d = Sftp.1 ■ V), S- внутренняя поверхность канала, П! — поверхностная плотность молекул при давлении lTop., V- объем канала, U - пропускная способность канала.

Решение дифференциального уравнения позволило определит!, время обезгаживания каналов Тс = 2 • Ю-4 сек. Tarara образом длительность лучевого воздействия обеспечивает полное обезгаживанке во время ЭЛО Х>10.

В третьей главе описывается процесс ЭЛО МКП и электронно-лучевое оборудогание, методики ' исследования поверхности и параметров МКП.

Лабораторная установка ЭЛО МКП разработана на С>згг вакуумного агрегата ВА2-3, полупромышленный вариант ус-Ции элементов с поверхности от тем- тановки разрабатывался ка бага пер ату ры установки вакуумного напыле-

ния УВН-71П-3 с турбомолекулярным высоковакуумным насосом. Для обработки МКП разработана специальная технологическая оснастка и устройство с накопителем дискового типа (А.с. СССР № 1635463). Конструкция обеспечивает формирование ленточного электронного луча размером 50x0.4, достижения температур предварительного нагревл до 600DC и скорости сканировании электронного луча до 20 см/с.

Обработка МКП электронным лучом заключается в оплавлении торцов каналов на глубину не более 2 мкм в режиме полного отбора тока вторичных электронов из зоны обработки. Для устойчивого оплавления поверхности МКП энергия электронного луча выбирается в пределах 3-4кэВ, что для ССС соответствует энергии первичньпс электронов, при которой ВЭЭ равна единице. Отбор вторичного тозгй бсущеятв-

Рис. 2 Зависимость степени десорб-

ляется на коллектор, конструктивно связанный с технологической оснасткой.

Методы исследования в работе можно разделить на три группы. К первой группе принадлежат методы исследования геометрии и рельефа поверхности. Во второй используюгся методы изучения элементного состава и вторично-эмиссионных свойств поверхностного слоя. К последней относятся методы измерения параметров МКП и характеристик ЭОП.

Геометрия пластины МКП изучался при помощи профилометра— профилографа и манометрического способа, а рельеф обработанной поверхности при помощи оптической и растравой электронной микроскопии (РЭМ).

Исследование элементного состава поверхностного слоя выполнялось на образцах ССС моделирующих поверхность канала умножения. Концентрационные профили элементов снимались методом Оже и вторично-ионной масс-спектрометрии (ВИМС).

Электрические, оптические и электрооптические параметры МКУ, а также приборов с МКП определялись по заводской методике, согласно техническим требованиям по контролю МКП и ЭОП.

В четвертой главе изложены результаты исследования влияния ЭЛО на геометрию МКП, форму и структуру входной поверхности каналов, химический состав и эмиссионные свойства поверхностного слоя стекла. - :

Экспериментально определена область режимов ЭЛО МКП, которая позволяет обрабатывать пластины не изменяя их плоскопарал-лельность в рамках ТУ на изготовление МКП.

При помощи короткофокусного микроскопа была получена картина поверхности МКП, отражающая степень раскрытия входа канала и

изменение её формы (рис.3). Формирование на поверхности "сотого:'! структуры" (рис.3,б) после ЭЛО является характерным свойством оплавления МКП на глубину до 2 мкм.

Было определенно, что в результате электронного облучения изменяется химический состав поверхностного слоя. Оже-спектроскоплл поверхности показала, что содержание углерода снижается после ЭЛО в два раза, удаляются из модифицированного слоя щелочные модификаторы, разорванные связи кислорода с кремнием, восстанавливаются, в результате структура поверхности преобразуется к структуре близкой плавленому кварцу.

('" ...........При изучении концентрат--

- . • • у

j онных профилей элементов ССС

о ООО у

ion

поре

установлено ивменетгс профиле Л бария, натрия, калия и свинца. После ЭЛО наблюдается пониженна содержания бария на 25-28%. Натрий после облучения и поело-а б

дующего отжига в содорадэ

Рис.3 Поверхность МКП до и по- __ „п„

уменьшается на 35-38%, а калгл

еле ЭЛО „„ „„„ „

25-27%. Происходит существенное

освобождение поверхности от свинца. В том случае, если ЭЛО производилось после водородного отжига ССС, концентрационные профили свинца сдвигаются на 150 нм в сбъем материала.

Влияние ЭЛО на вторично-эмиссионные свойства поверхности исследовались на модельных образцах ССС Все образцы показали среднее увеличение КВЭЭ на 10% (см Таблицу). Это, с одной стороны, объясняется удалением элемептоо с малки парциалкияи зшгчеккем а с другой - улучшвызтам условий выгода Б© при уменыайзззги

дефектов в поверхностном слое. В пользу того, что при ЭЛО улучшаются условия выхода ВЭ, говорит уменьшение энергии первичных электронов, соответствующей максимальному выходу ВЭ.

Таблица

Характеристические значения зависимости 5=£(Е) для стекла 6Ва4 и модели канала МКП до и после ЭЛО.

№ Тип образца Тип поверхности 5ш Ерт,эВ Ер2,кэВ

1 Стекло 6Ва4 3,25 390 3,45

ЭЛО 3.3 320 3,14

2 Модель канала МКП ■ 3,2 400 3,10

ЭЛО 3,7 370 2,60

3 Модель канала МКП отожженная в Н2 3,3 420 2,44

ЭЛО 3,7 340 2,34

4 Стекло 6Ва4 отожженная в водороде до ЭЛО 3,5 350 2,9

ЭЛО 3,9 340 2,5

Пятая глава содержит основные особенности ЭЛО МКП, результаты исследования технологических закономерностей, разработка лабораторной технологии ЭЛО МКП, результаты исследования параметров МКП и приборов с МКП в промышленных условиях.

Экспериментально исследована возможность обработки МКП (типа МКП без обрамления, МКПО с обрамлением, пластины до и после операции восстановления) и выработаны рекомендации по ЭЛО того или иного вида МКП. При отработке технологических режимов ЭЛО установлено, что при обработки с оплавлением поверхность МКП очищается от органических соединений, остаточных продуктов предшествующих технологических операций и газов.

Анализ результатов цеховых испытаний опытных изделий позволил определить оптимальное место включения ЭЛО в технологический процесс изготовления МКП. Разработаны технологические операцион-

ныэ карты лабораторной технологии ЭЛО МКП под полупромышленную электронно-лучевую установку.

Апробация МКП на фактор шума показал уменьшение его в ?.,0-2,5 раза по сравнению с серийными пластинами. Рост коэффициент усиления в экспериментальных пластинах наблюдался незначительный, так как КВЭЭ поверхности ПУ только один раз входит как сомножитель в соотношение коэффициента усиления С=8П=8]'5П~1. Экспериментально найденные значения §1 И Р позволили по формуле (1) оценить эффективную площадь у, которая составила 0,84 (исходная 0,6).

Выполнены исследования по влиянию ЭЛО на параметры приборов с экспериментальными МКП. Из результатов испытаний следует, что параметр с/ш улучшается в 1,5 раза; параметр дальность (Д) в ЭОПах получен максимальный в условиях заводской методики.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

1. На основе анализа известных методов изготовления и способов улучшения характеристик МКП выявлена взаимосвязь между параметрами МКП и геометрическими размерами усилителя, формой и ориентацией каналов, а также состоянием их поверхности.

2. Показано, что наиболее эффективным способом улучшения параметров МКП является ЭЛО, позволяющая в одном цикле ЭЛО осуществлять интеграцию процессов формирования микрогеометрии , модификацию структуры и очистку входной поверхности МКП.

3. Установлено, что релаксационные процессы в расплавленном торце канала, стимулированные воздействием электронного луча, формируют новую равновесную форму входной поверхности МКП с эффективной входной площадью равной 84% от общей площади МКП.

4. Показано, что за счет удаления щелочных элементов и технологических загрязнений, устранения механических дефектов поверхности и восстановления мостиковых связей БьО-й) при затвердевании расплава в приповерхностной области образуется новый модифицированный слой материала.

5. Установлено, что причиной стабилизации и повышения коэффициентами вторичной эмиссии на 13% после ЭЛО является удаление углеродных загрязнений, слабосвязанных оксидов элементов N3, К, РЬ с малыми парциальными КВЭЭ, а также совершенствование структуры поверхности МКП на глубину, существенно превышающую глубину выхода вторичных электронов.

6. Разработан технологический процесс ЭЛО входной поверхности МКП, который позволил увеличить эффективную площадь каналов от 60 до 84%, повысить коэффициент вторичной электронной эмиссии поверхности на 13%. и понизить уровень шумов более чем в 2 раза. Изготовлены опытные образцы ЭОП с параметром сигнал/шум превышающим в 1,5 раза значение этого параметра для типовых приборов.

7. Внедрены в производство МКП на заводе ГРАН установка и технологический процесс ЭЛО с предполагаемым экономическим эффектом 1С мил. рублей в год Технические решения, предложенные в работе, использованы также для изготовления на предприятии НЭВЗ промышленной электронно-лучевой установки для обработки МКП.

Список опубликованных работ

1. Авдеев С.П., Кравченко А.А, Чередниченко ДИ. Температурные напряжения, лимитирующие процессы электронно-лучевой микрообработки полупроводников и диэлектриков. // В сб. Активируемые процессы технологии микроэлектроники.-Таганрог, вып.9.-1988. С.13-21.

2. Авдеев СЛ., Кравченко A.A., Чередниченко Д.И. Исследование процессов формирования поверхностных слоев при электронно-лучевом легировании материалов. // В сб. Физические проблемы импульсной обработки металлов и сплавов. -Куйбышев КПИ, -1988г. С.119-126.

3. Авдеев С.П., Кравченко A.A. Электронно-лучевая технология в производстве оптоэлектронных приборов с МКП. // Тез. докл. Международной научно-технической конференции "Актуальные проблемы фундаментальных наук" -М.-. МГТУ, -1991, С.46-49.

4. Авдеев С.П., Кравченко A.A., Лернер Л.М., Сидоркин AB. Исследование методом ВИМС элементного состава поверхности свинцово-силикатного стекла при ЭЛО. // Тез. докл. 6 Всесоюзного научно-технического семинара "Ионная и ионно-фотонная эмиссия". -Харьков, -1991г. -С.150-151.

5. А.С №1635463 СССР МКИ С031629/00. Устройство для полировки изделий./ С.П.Авдеев, Г.В.Дудко, ЛТ.Магаев Опубликовано 09.11.89.

6. Авдеев С.П., Дудко Г.В. Электронно-лучевая обработка МКП. // Тез., докл., peí иона льной научно-технической конференции "Обработка материалов высококонцентрированными источниками энергии".- Пенза, -1991г. -С.18-20.

7. Авдеев С.П., Дудко Г.В. Вторично-эмиссионные свойства свин-цозосиликатяых стекол после электронного облучения. // Тез., докл., XXII научно-технической конференции по эмиссионной электронике. -Москва, 1994г. С.47-49.

8. Авдеев СП., Дудко Г.В., Полянский М.П. Электронно-лучевая сбработка в производстве оптоэлектронных приборов с МКП. // Тез., докл., всероссийской научно-техетгазскоЙ конференции "Актуальные

проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники". -Таганрог. -1994г. С.43.

9. Авдеев С.П., Кравченко A.A., Милешко Л.П., Чередниченко Д.И. Моделирование физико-химических процессов протекающих при электронно-лучевой обработке поверхности золь-гельных стекол. // Тез., докл., всероссийской научно-технической конференции "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники". -Таганрог. -1994г. С.94.

Ю.Авдеев С.П., Дудко Г.В. Влияние ЭЛО на физико-химическое состояние входной поверхности канального усилителя. // Тез., докл., Российской научно-технической конференции "Вакуумная наука и техника". -Гурзуф, -1994г. С. 19.

П.Авдеев С.П., Дудко Г.В., Кравченко A.A., Полянский М.П., Чередниченко Д.И. Вторично-эмиссионные свойства евинцовосиликатных стекол после электронного облучения. //Физика и химия стекла.—1996г. Т22. №2 С.

12.Авдеев С.П., Чередниченко Д.И. Электронно-лучевая обработка МКП. // Вакуумная техника и технология. -1997г. (принята к печати).