UDK 621,3:(53+54+621 +66)(05)(497.1 )=00 YU ISSN 0352-9045 Strokovno društvo za mikroelektroniko elektronske sestavne dele in materiale 4° 1991 Časopis za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale Časopis za mikroelektroniku, elektronske sastavne dijelove i materijale Journal of Microelectronics, Electronic Components and Materials INFORMACIJE MIDEM, LETNIK 21, ST. 4(60), LJUBLJANA, DECEMBER 1991 Y axis [|jim] X axis MODELIRANJE POLPREVODNIŠKIH STRUKTUR Laboratorij za elektronske elemente Fakulteta za elektrotehniko in računalništvo, Ljubljana INFORMACIJE yinpy IVI IUL IVI 4 °1991 INFORMACIJE MIDEM LETNIK 21, ŠT. 4(60), LJUBLJANA, DECEMBER 1991 INFORMACIJE MIDEM GODINA 21, BR. 4(60), LJUBLJANA, DECEMBAR 1991 INFORMACIJE MIDEM VOLUME 21, NO. 4(60), LJUBLJANA, DECEMBER 1991 Izdaja trimesečno (marec, junij, september, december) Strokovno društvo za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale. Izdajatromjesečno (mart, jun, septembar, decembar) Stručno društvo za mikroelektroniku, elektronske sastavne dijelove i materiale. Published quarterly (march, june, september, december) by Society for Microelectronics, Electronic Components and Materials -MIDEM. Glavni in odgovorni urednik Glavni i odgovorni urednik Editor in Chief Tehnični urednik Tehnički urednik Executive Editor Uredniški odbor Redakcioni odbor Editorial Board Časopisni svet Izdavački savet Publishing Council Naslov uredništva Adresa redakcije Headquarters Iztok Šorli, dipl. ing. MIKROIKS, Ljubljana Janko Čolnar mag. Rudi Babič, dipl. ing. Tehniška fakulteta Maribor Dr. Rudi Ročak, dipl. ing., MIKROIKS, Ljubljana mag. Milan Slokan, dipl. ing., MIDEM, Ljubljana Zlatko Bele, dipl. ing., MIKROIKS, Ljubljana Miroslav Turina, dipl. ing., Rade Končar, Zagreb Jože Jekovec, dipl. ing., Iskra ZORIN, Ljubljana Prof. dr. Leo Budin, dipl. ing., Elektrotehnički fakultet, Zagreb Prof. dr. Dimitrije Čajkovski, dipl. ing., PMF, Sarajevo Prof. dr. Georgij Dimirovski, dipl. ing., Elektrotehnički fakultet, Skopje Prof. dr. Jože Furlan, dipl. ing. - Fakulteta za elektrotehniko, Ljubljana Franc Jan, dipl. ing. - Iskra-HIPOT, Šentjernej Prof, dr Drago Kolar, dipl. ing.v- institut Jošef Štefan, Ljubljana | Ratko Krčmaj, dipl. ing., Rudi Čajavec, Banja Luka Hrot. dr. Ninoslav Stojadinovič, dipl. ing. - Elektronski fakultet, Niš Prof. dr. Dimitrije Tjapkin, dipl. ing. - Elektrotehnički fakultet, Beograd Uredništvo Informacije MIDEM Elektrotehniška zveza Slovenije Titova 50, 61000 Ljubljana telefon (061)316-886 Letna naročnina za delovne organizacije znaša 2000,00 SLT, za zasebne naročnike 1000,00 SLT, cena posamezne številke 250,00 SLT. Člani in sponzorji MIDEM prejemajo Informacije MIDEM brezplačno. Godišnja predplata za radne organizacije iznosi 2000,00 SLT, za privatne naručioce 1000,00 SLT, cijena pojedinog broja je 250,00 SLT. Članovi i sponzori MIDEM primaju Informacije MIDEM besplatno. Annual Subscription Rate is US$ 40 for companies and US$ 20 for individuals, separate issue is US$ 6. MIDEM members and Society sponsors receive Informacije MIDEM for free. Znanstveni svet za tehnične vede I je podal pozitivno mnenje o časopisu kot znanstveno strokovni reviji za mikroelektroniko, elektronske sestavne dele in materiale. Izdajo revije sofinancirajo Ministrstvo za znanost in tehnologijo in sponzorji društva. Znanstveno-strokovne prispevke objavljene v Informacijah MIDEM zajemamo v domačo bazo podatkov - ISKRA SAIDC-el, kakor tudi v tujo bazo podatkov - INSPEC. Po mnenju Republiškega sekretariata za informiranje št. 23-91 z dne 6. 3. 1991 je publikacija oproščena plačila davka od prometa proizvodov. Mišljenjem Republičkog sekretarijata za informiranje br. 23-91 od 6. 3.1991 publikacija je oslobodena plačanja poreza na promet. Oblikovanje besedila in tisk BIRO M, Ljubljana Oblikovanje stavka i štampa Printed by Naklada Tiraž Circulation 1000 izvodov 1000 primjeraka 1000 issues UDK 621.3:(53+54+621+66),ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 21(1991)3,Ljubljana R.Ročak: Pot v svet 194 R. Roèak: Towards the world ZNANSTVENO STROKOVNI PRISPEVKI PROFESSIONAL SCIENTIFIC PAPERS R. Kužel: Problsml pri pripravi uporovnih past 195 R. Kuiel: Problems with Resistive Paste Preparation A. Zalar: Spektroskopija Augerjevih elektronov v mlkroelektroniki 214 A. Zalar: Auger Electron Spectroscopy In Microelectronics J. Rozman: Večelektrodni sistem za zunajžlvčno selektivno aktivacijo živčnih vlaken 222 J, Rozman: MultlelectrodeCuff for Extraneural Selective Stimulation of Nerve Fibres L. Vehovar, S, Vehovar: Tehnologija jedkanja aluminijevih katodnih folij za elektrolitska kondenzatorje 225 L. Vehovar, S. Vehovar: Etching Technology of Aluminium Cathode Foils for Electrolytic Capacitors PRIKAZI DOGODKOV, DEJAVNOSTI ČLANOV MIDEM IN DRUGIH INSTITUCIJ REPRESENT OF EVENTS, ACTIVITIES OF MIDEM MEMBERS AND OTHER INSTITUTIONS Centralni sesalni sistem 228 Central Cleaning System KONFERENCE, POSVETOVANJA, SEMINARJI, POROČILA CONFERENCES, COLLOQUYUMS, SEMINARS, REPORTS Sodobna elektronika 1991 230 Modern Electronics 1991 PREDSTAVLJAMO PODJETJE Z NASLOVNICE REPRESENT OF COMPANY FROM FRONT PAGE Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko in računalništvo - Laboratorij za elektronske elemente 234 University of Ljubljana, Faculty of Electrical and Computer Engineering - Laboratory for Electron Devices ČLANI MIDEM MIDEM MEMBERS Rudiju Jančarju v spomin 237 In Memoriam Rudi Janèar VESTI, OBVESTILA NEWS, INFORMATION Prikazi magistrskih del in doktoratov 238 Ms. and Ph. D. Abstracts OSTALE VESTI OTHER NEWS Tehnologija 242 Technology Tržište 243 Market JUGOSLOVANSKI TERMINOLOŠKI STANDARDI 245 YUGOSLAVTERMINOLOGICAL STANDARDS Slika na naslovnici: Modeliranje polprevodniških struktur, Fakulteta za elektrotehniko in računalništvo, Univerza v Ljubljani -Laboratorij za elektronske elemente Front page: Semiconductor Device Modeling, Laboratory for Electronic Devices, University of Ljubljana, Faculty of Electrical and Computer Engineering POT V SVET Novoletna številka, kije pred vami, je prišla z dvomesečno zamudo. Skupaj z vsemi člani uredniškega odbora se za to zamudo opravičujem. Kot predsednik društva se moram članom opravičiti tudi za druge zamude, ne nazadnje tudi za zapoznelo novoletno čestitko. Vsem želim, da se uspešno in i/ miru posvetimo svojemu strokovnemu delu v letu 1992. Leto 1991 je bilo leto velikih sprememb. Tem spremembam se je bilo in se bo še potrebno prilagoditi. Dolgoletna usmeritev strokovnega društva MIDEM k mednarodnemu sodelovanju bo verjetno pomagala, da se MIDEM uspešno prilagodi novim političnim in gospodarskim razmeram na teritoriju bivše Jugoslavije. Društvo, kot asociacija svobodnih in neodvisnih strokovnjakov, je že doslej bilo demokratično organizirano brez velikih tendenc lokaiiziranja in regionalnih ali republiških rivalstev. V prihodnje je potrebno, da društvo nadaljuje s takšnim pristopom pri svojih aktivnostih. Organi društva pripravljajo vse potrebno, da se odprtost društva z ene strani in dejstva, da so se člani društva znašli v svojih novih državah z druge strani, tudi formalno uredi. Pri tem menimo, da je verjetno najboljša rešitev definitivna internacionalizacija društva in razširitev društva tudi s člani izven držav bivše Jugoslavije. V ta namen pripravljamo pisno letno skupščino, da se bo lahko pri odločanju o statusnih spremembah upoštevalo stališče čim večjega števila članov. Pri vsem tem nam pot utirata prav naš časopis INFORMACIJE MIDEM in posvetovanje MIEL. Njuna mednarodna priznanost nam bo omogočala, da k sodelovanju pritegnemo čim večje število strokovnjakov in s tem pomagamo v mednarodnem znanstvenem in gospodarskem sodelovanju naših držav s svetom. Ta uvodnik bi končal v upanju, da se bo mir povrnil v vse dežele in da bomo poleg prijateljskih navezav s sosednjimi evropskimi državami uspeli uspešno sodelovati tudi med nekoč "našimi". Če bomo ravnali, kot smo doslej ravnali v društvu MIDEM bo moje upanje tudi uspešna realnost. Predsednik MIDEM Dr. Rudi R o č a k 194 UDK621.3:(53+54+621+66), ISSN 0352-9045 Informacije MIDEM 21(1991 )4, Ljubljana PROBLEMS WITH RESISTIVE PASTE PREPARATION Invited Paper, SD-91 Conference, Portorož R. Kužel, I. Krivka, O. Stefan, J. Kubat, M. Hrovat, D. Rafaja, J. Pešička, J. Prokeš, J. Broukal KEYWORDS: resistive paste, glass powder, RuCfe powder, thick film resistors, thick film technology, materials properties, grain size, percolation, blending curves, temperature coefficient of resistance, voltage dependence of resistance, electrical resistance, microscopy, X-ray analysis, experimental results ABSTRACT: There are several problems connected with resistor paste preparation: the selection of a suitable glass frit and electrical conductive solid ingredients, namely RuC>2. Several types of RuC>2 powders prepared by various producers were tested using X-ray analysis and microscopy methods. The lattice parameters, microstrain and grain sizes were determined by these experiments. Our new tested pastes were prepared with microcrystalline RuC>2 powder (by Shoei Chemical Inc.) and resistive thick films were measured (resistivity dependence on RuOž contents, temperature dependence of resistance, temperature coefficient of resistance etc.). It was shown that the percolation theory was suitable for the explanation of some results obtained. PROBLEMI PRI PRIPRAVI UPOROVNIH PASTI Uvodno predavanje SD-91, Portorož KLJUČNE BESEDE: uporovne paste, steklen prah, RuC>2 prah, debeloplastni upori, tehnologija debelih plasti, lastnosti materiala, velikost zrn, perkolacija, krivulje mešanja, temperaturni koeficient upornosti, napetostna odvisnost upornosti, električna upornost, mikroskopija, rentgenska analjiza, eksperimentalni rezultati POVZETEK: S pripravo uporovnih plasti je povezanih kopica problemov: izbira ustreznih kalciniranih zmesi in električno prevodnih trdnih sestavin, kot je npr. RuC>2. Več vrst RuC>2 prahu pripravljenega na različne načine smo testirali z uporabo x-žarkovne analize in mikroskopskih metod. Kristalni parametri, mikronapetosti in velikost zrn smo določili s pomočjo omenjenih eksperimentov. Naše nove uporovne paste smo pripravili iz mikrokristaliničnega Ru02 prahu (proizvajalec Shoei Chemical Inc.) ter opravili meritve uporovnih debelih plasti (odvisnost upornosti od vsebnosti Ru02, temperaturno odvisnost upornosti, temperaturni koeficient upornosti itd.). Pokazali smo, da s perkolacijsko teorijo lahko ustrezno obrazložimo nekatere dobljene rezultate. 1. INTRODUCTION Resistor pastes are very important components for hybrid circuits. We would like to devote ourselves to complex problematics of resistive pastes and resistor preparation. Deciding to solve this task, we must be prepared to have to solve a lot of problems in order to obtain the pastes with reproducible and required properties of produced thick film resistors. This concerns a choice of precursor materials, technology equipments and measurement set-up used for diagnostics of every interproduct after individual process step. For several years we have been successful in bringing together several small working teams from various institutes and forming an informal common laboratory for the solution of these problematics. You may ask, why engage ourselves in these problems when a lot of producers have already solved the tehnology of resistive pastes and offer their various types. We can name the following producers: Du Pont, Remex, Electro-Science Laboratories, Inc., Shoei Chemical Inc. etc. However, we know these producers carry out an intensive investigation of new pastes with better properties. The latest results of the last research work were presented by research engineer N. Yoshida of Shoei Chem. Inc. in the paper (1) entitled "50 ppm Thick Film Resistors in Relation with Pattern Size and Termination Materials" at the ISHM' 91 European Hybrid Microelectronics Conference, held in Rotterdam in 1991. The second reason is that we wanted to study the physics and physical properties as well as processes connected with resistive thick films. The third reason is to prepare own resistive pastes with required properties at the cost as low as possible. We are going to take up individual problems in detail in the following chapters. 2. RESISTOR PASTE PREPARATION Resistor pastes consist of three basic components which are principal and must be solved. They are as follows: glass frit, electrical conductive solid ingredients and a liquid vehicle. 195 Informacije MIDEM 21(1991)4, str.195-213 R, Kužel, I. Krivka, O. Stefan, et al.: Problems with ____________resistive paste preparation 2.1. Glass frit and glass powder To find the best glass frit is a very difficult problem as there are lots of possibilities how to prepare the glass. Components of glass can vary considerably both as to the used compounds (namely oxides) and to their amounts. The following compounds are mostly used: PbO, B2O3, Bi203, Si02, BaO, ZnO, Zr02, Al203, CaO, CoO etc. Glass frit preparation: The first step: pelletizing glass components at 350°C - 450°C for about 60 minutes. The second step: melting pelletized glass components in a suitable platinum-rhodium crucible weighing up to 50 kilograms at 1250 - 1450°C with intensive mixing for about 60 minutes. The third step: fritting melted glass into destilled water or between two water - cooled rotating cylinders. Glass powder preparation; Glass powder can be prepared using any approapriate grinding mill, for example a planetary ball grinding mill Fritsch Pulverisette 5 with a suitable garniture (agate, alumina, tungsten carbide etc.) Grinding takes about 20-50 hours depending on the glass type. When no powder abrasion is necessary, a jet mill can be used (for example type Labor TX by Bauermann). The amount of prepared ground powder ranges from 0.5 to 5 kilograms per hour. The particle sizes are mostly less than 3 jam. 2.2 Electrical conductive ingredients Ruthenium compounds are chosen usually as the main electrically conductive solid ingredients used for resistive paste preparation as follows: Pb2Ru206, Bi2Ru207, Ru02. The resistive pastes developed in the last years contain first of all ruthenium dioxide. That is why we also tried to prepare some pastes based on this compound. Ruthenium dioxide is being produced and sold by several firms as follows: Engelhard, Degussa, Johnson-Matthey, Shoei Chemical Inc. etc. When we bought Ru02 from these producers, we found that structure and particle sizes of powders were quite different. We tried to prepare Ru02 also by ourselves. The microscopy investigations and X-ray analyses of ruthenium dioxide of different kinds are described in the following chapters. 2.3. Paste mixing A paste can be prepared by mixing components as such glass frit and conductive ingredients and a suitable liquid vehicle. Terpineol or butyl carbitol solvent with 10 wt.% ethyl cellulose can be used as the liquid vehicle. For small amounts of the paste a suitable grinding equipment can be used, for example Pulverisette 2 by Fritsch. An equipment with two rotating stainless cylinders is suitable for great volumes of the paste. 3. GLASS, GLASS POWDER AND PASTE TESTING In order to obtain reproducible pastes, all their components have to be properly tested. We determine the following data and parameters for the glass frits: - density - thermal expansion coefficient, - transformation point Tg, - deformation point Td, - sealing temperature Ts, - glass composition and additives (by means of electron microprobe usually). After glass grinding, we are interested in a quality of finely ground powder and investigate particle size distribution and surface area (in m2/g) by means of suitable equipment (for example produced by Micromeritics: Se-digraph 5100 and Asap 2000, respectively). The reproducibility of fired thick films (their thickness) is also determined by paste viscosity. It can be measured by a suitable viscometer. The viscometers produced by Brookfield are used very often. (Note: Any glass frit and glass powder can be prepared and tested in the State Glass research Institute in Hra-dec Kralove.) 4. MICROSCOPY INVESTIGATION OF Ru02 POWDERS The microscopy investigation, especially transmission electron microscopy using microscopes Jeol FX 2000 and Tesla ES 540, was chosen for testing the Ru02 powders prepared by various methods and offered by the above mentioned well-know producers. The forms and sizes of individual grains and clusters were observed in microscopes when using dark or light field methods and electron diffraction. 196 R, Kuzel, I. Krivka, O. Stefan, et al.: Problems with resistive paste preparation_ This investigation showed the results as follows: 1) The Ru02 powder of Engelhard production formed polycrystal clusters (see Fig. 1a) containing very small grains as proved by electron diffraction pattern (see Fig. 1b). 2) The similar results were obtained by investigation of Johnson-Matthey RuC>2 powder, type 800-2MX, (see Fig. 2a). Only particle sizes were smaller than those in the Engelhard powder as Fig. 2b demonstrates. 3) Much biger single crystal grains were observed in the second Johnson-Matthey powder, type 800-3C. Figure 3a shows individual single crystals with shapes closed to spheres. The electron diffraction pattern ( see Fig. 3b) confirmed larger sizes of grains. 4) Very interesting micrographs were from Ru02 powder, type Ru-109, produced by Shoel Chemical Inc. The individual grains were formed by perfectly created single crystals. They were of a regulartetragonal structure with sizes about 50x34 nm (see Fig. 4a). The crystal faces were very well developed and we can assume their high stability and resistance to the surrounding medium. The electron diffraction pattern (Fig. 4b) shows that particle sizes are somewhat smaller than those of Johnson-Matthey powder (800-3C). A considerable priority of this powder is the fact that grains do not form conglomerates and clusters as demonstrated also by a micrograph made by Tesla microscope (see Fig. 5). 5) We tried to prepare ruthenium dioxide which would be suitable for the resistive paste preparation using several tehnology methods. The first method consisted in ruthenium oxidation at 1.200°C with subsequent grinding in a planetary agate mill. The Ru02 powders contained various grains ranging from about several nanometers up to 300 nm. The grains were represented by single crystals, as we can see in Fig. 6. It was difficult to prepare smaller and uniform particles for the resistor paste preparation by this method. The second method using heat treatment of RuCh at 500°C for 5 hours was not suitable either. The Ru02 grains, shown in Fig. 7, were quite irregular and mostly formed by oblong and sharp particles, their lengths were about 200 - 800 nm. After quite a considerable effort, we were successful in obtaining the powder represented by small single crystalline grains, long about 25 nm (see Fig. 8), with well developed faces and squared bases. The electron diffraction pattern confirmed small single crystals. The properties and suitability of this powder for resistor paste preparation have been still under investigation. The obtained results showed the variety of different Ru02 powders which caused various values of sheet resistence and temperature coefficient of resistance of thick film resistors, when using the pastes containing these powders (2). Informacije MIDEM 21(1991)4, str.195-213 Fig. 1a: Micrograph ot HuO¿> powder ( by tngeihard). Fig. 1b: Electron diffraction pattern from RuC>2 powder (by Engelhard). 197 Informacije MIDEM 21(1991)4, str.195-213 R, Kuzel, I. Krivka, O. Stefan, et al.: Problems with _____________________resistive paste preparation Fig. 2b: Electron diffraction pattern from HuC>2 powder (type 800-2MX by Johnson-Matthey). Electron diffraction pattern trom RuC>2 powder (type 800-3C by Johnson-Matthey). 198 R, Kuzel, I. Krivka, O. Siefan, et al.: Problems with resistive paste preparation __ Informacije MIDEM 21(1991)4, str. 195-213 Fig. 4a. Micrograph of RuOj powder {type Ru- 109 by Shoei Chem. Inc.). ... .. x - / v '.'■■/•"nv, • ■■ \ fHP •• ■ * ■■ • • • ■ Fig. 4b: AUiMXiAiM Electron diffraction pattern from RuO¿> powder (type Ru-109 by Shoe Chem. Inc.). Fig. 5: Micrograph of R11O2 powder of type Ru-109 shows perfectly created microrystaiiine grains without clusters and conglomerates. Fig. 6: Micrograph of RuC>2 powder prepared by ruthenium oxidation at 1,00CrC (ground for 40 hours). 199 Informacije MIDEM 21 (1991)4, str. 195-213 R, Kuzel, I, Krivka, O. Stefan, et al.: Problems with _____resistive paste preparation Fig. 7: Micrograph of RuC>2 powder prepared by heat treatment of RuCI3 at 50(fC. r fy* III ifm 5.X-RAY STUDY OF Ru02 POWDERS An X - ray diffraction (XRD) was used for the investigation of Ru02 powders as a complementary method to the electron microscopy. XRD gives the total information about both the structure and microstructure (lattice pa rameters, grain (domain) size, strain) of samples. For the X-ray data anlysis the following methods were used: - Rietveld pattern analysis, - total pattern analysis based on the approximation of measured profiles by some analytical functions. Experimental The Ru02 - powerds were investigated by X - ray diffraction using a Bragg - Brentano goniometer (symmetrical arrangement) and a monochromatized CuKa radiation [h = 0.15405 nm, = 0.15445 nm). The measurement was carried out with the divergence slit in primary beam (5=1°) and with Soller slits in diffracted beam. Evaluating methods Lattice parameters a and £ of the tetragonal cell of Ru02 (space group P 42/mnrn) and fractional atomic coordinates of oxygen were determined using the Rietveld analysis (3). Fig. 8: Micrograph of RuC>2 powder prepared by our methods. Fig. 9: Electron diffraction pattern from RuC>2 powder prepared by our method. 200 R, Kuzel, I. Krivka, O. Stefan, et al.: Problems with resistive paste preparation____ Informacije MIDEM 21(1991)4, str.195-213 Both the grain size (coherent domain size) D and the strain e. (inhomogeneous relative change of lattice spacing) can be determined from line broadening, but the ntegral breadths must be corrected for an instrumental nfluence. If both, the total experimental profile and nstrumental broadening are Cauchy functions, then the linear relation Bf = Bh - Bg (1) is valid, where the indices f, h and g indicate the physical, measured and instrumental broadenings, respectively (4). It can be written (4): Bf(hkl) = 1/D + (4e/A.) sin ©hki, (2) where ©hki denotes the Bragg angle of reflection hkl. As the dependence of the integral breadths on the direction (hkl) was observed, the Rietveld analysis cannot be used for investigation of these parameters. Therefore, the experimental data were fitted using a more precise total pattern analysis, (see (5)). Results Rietveld analysis of the whole diffraction profile (for powder of RuC>2, type Ru-109) is shown in Figure 10. The most important structure parameters and their errors as determined by using the Rietveld pattern analysis are given in Table 1. 10000 GO Qh Ü 8000 6000 W 4000 0) 2000 m pTTT^TTTl f 40 45 50 55 i rtij r 60 65 70 75 angle (° 20) Fig. 10 Rietveld analysis of the diffraction profile, powder of RuOs 0.4 0.6 sin 0 ' 0.8 Fig. 11 Dependence of B (hkl) vs. sin 0 201 Informacije MIDEM 21 (1991 )4, str. 195-213 R, Kužel, I. Krivka, O. Stefan, et al.: Problems with _______ resistive paste preparation Tabele 1: Structure parameters of Ru02 powder, Ru-109 by Shoei Chem. Inc. Lattice parameters Fractional atomic coordinates a = b= (0.44900 ±0.00009) nm Ru : (0,0,0) c = (0.30920 + 0.00006) nm 0 : (0.3034(9), 0.3034(9), 0) they (800-2MX) powders show that these materials were probably prepared by intensive grinding contrary to Shoei Chem. Inc. and Johnson-Matthey (800-3C) powders characterized by a very low microstrain. Johnson-Matthey (800-3C) powder exhibits a very strong preferred orientation in the <110> direction. The dependence B(hkl)vs. sin © is shown in Figure 11, where the significant reflections are indicated. Both the strain e. and the size £) of RuC>2 coherent domain are given in Table 2. The integral breadths were calculated using the total pattern analysis. Experimental data were approximated with the Pearson VII function: y = ai/[a3- (x-a2)2+ 1]34 y is the number of pulses per second, x= sin 0. Table 2: Microstructure parameters of RuC>2 powder, Ru-109 by Shoei Chem. Inc. min max mean value D (42+1) nm (74 + 3) nm 53 nm e (0.5 + 0.1)x10~3 (2.3 + 0.2)x10~3 1.4x10~3 Other parameters: - ai ... the height of the maximum, - a2... the position of the maximum, - as... the parameter connected with line breadth, - a4... the shape parameter. As an external standard for instrumental broadening, the tungsten carbide was used. These analyses were carried out for several types of Ru02 powders. The results and mean values of micro-structure parameters are listed in Table 3. The high values of the strain e for Engelhard and Johnson-Mat- Table 3: Microstructure parameters of various Ru02 powders (mean values) Type of Ru02 D(nm) e(12 202 R, Kužel, I. Krivka, O. Stefan, et al.: Problems with resistive paste preparation_ Informacije MIDEM 21(1991)4, str.195-213 The X-ray analysis of the various RuC>2 powders was consistent with the microscopy investigation. 6. RESISTIVE THICK FILMS BASED ON NEW PASTES CONTAINING R11O2 6.1. Resistive paste preparation Glass powder In the systems containing glass and electric conductive components the whole range of glass types of various compositions is being used as mentioned above. Based on a long experience, glass frits of the system PbO-Bi203-Si02-B203 were investigated. These glass types were prepared in various compositions. For a further larger investigation a system was chosen, containing in addition to the mentioned components, in a suitable fractional relation, also a smaller amount of CaO. Paste mixing Pastes were prepared by mixing the glass powder, ruthenium dioxide Ru-109 (Shoei Chem Inc.) and liquid vehicle containing terpineol and 10 wt.% ethyl cellulose. The pastes were mixed in Fritsch equipment Pulveri-sette 2 with an agate garniture for about 1 hour. No further ingredients were used for the paste preparation. On the whole, 28 various pastes (in two series) containing various contents of Ru02, ranging from 2 vol.% to 22 vol.% were prepared. Paste viscosity (of about 180 Pa.s) was measured with the Brookfielde Digital Viscometer, Model HBT DV-II. 6.2. Thick film preparation Thick film resistors were prepared by a screen-printing the pastes onto alumina substrates, to a dried film thickness of about 15 |im. Two types of alumina substrates, AISiMag 860 and SA 305 50 (produced by Tesla Hradec Kralove) provided with AgPt terminations were used for the preparation of two types of resistor test patterns (see Fig. 13 a,b). The film dimensions (lenght Glass powder preparation consisted in several steps: 1) pelletizing the respective oxides at the temperature of 450°C for one hour, 2) the melting process carried out at the temperature of 1450°C in a platinum-rhodium crucible for one hour with intensive mixing, 3) cooling-fritting the molten glass into water, 4) grinding the glass frit in the agate planetary ball mill Fritsch Pulverisette 5, for 50 hours. The grain size (about 3 - 5 |im) and surface area (1.6m /g) of the powder were determined by the instruments mentioned above. The parameters of this glass frit were as follows: - density: 4.6 g/cm3, - thermal expansion coefficient: 7.1 x 10~6/K, - transformation point: 480°C, - deformation point: 530°C, - sealing temperature: 695°C. Ruthenium dioxide Using a previous experience, ruthenium dioxide, type Ru-109 produced by Shoei Chemical Inc. was chosen as an electrical conductive component of pastes. It is characterized by its grains which are perfect small single crystals long about 53 nm (see Table 2 and Fig. 4a). The same Ru02 powder (Ru-109) was used for new excellent resistive pastes R-1000N Series produced by Shoei Chem. Inc. a ) VA CONTACTS ^ RESISTIVE FILMS b) Fig. 13a,b Two types of resistor test patterns 203 \ Informacije MIDEM 21 (1991 )4, str. 195-213 R, Kužel, I. Krivka, O. Stefan, et al.: Problems with ___resistive paste preparation and width) ranged from 1 mm to 5 mm (1x1, 1.5x1.5, 2.5x2.5, 5x5, 1x2.5, 1.5x2.5, 2.5x2.5 and 4x2 mm). The films printed and dried at the temperature of 120°C were further fired in a furnace with a suitable temperature schedule at peak temperature of 850°C. The total firing cycle lasted over 1 hour with 12 minutes at peak temperature. Several hundreds of thick films were prepared by this method. The surface profile, thickness, cross-section area and roughness of the films were tested by means of the Surfometer SF 200 produced by Planer Products Ltd. For illustration, there are two readings (see Fig. 14 and 15) carried out on fired resistor films containing 10 and 20 % by weight of RuC>2, respectively. They indicated that the film thickness was about 8-9 |im, the area reached the values of about 17,000 (.tm2 and the roughness depended on the paste type, mainly on the glass contents in the paste. 7. BLENDING CURVES The blending curve belongs to the basic characteristics of resistive thick films. It describes the relation between the conductive phase contents and the film resistivity. The test pattern containing a triad of thick films 4 mm long and 2 mm wide (see Fig. 13a) was used for this investigation. The measured values of resistance should be divided by the factor 2 to obtain sheet resistance. 7.1. Measurement set-up The blending curve investigation is based on measurement of a large amount of resistive thick films containing different concetration of conductive particles (Ru02 in our case). PLANER PRODUCTS LTD Bur ibur \ -or > - 1 r , .-.tue--!. SAMPLE REFERENCE 4/1/1 OPERATOR mn xcKf) !>HTE 13.6.1991 HEIGHT LENGTH RECORD " ftfa/ai ¡1 CURSOR POINT HEIGHT Mf RH 1 ME OH 2 HR EH 3 SPOT 4 SPOT 5 . 1.2 1254 1354 ir. 2 5 8 >1 1454 1554 1654 COMMENTS : PASTE Mo. 4, 10 7. BY WEIGHT OF Ru02, SECOND LAYER Fig. 14 Surface analysis, fired resistor film containing 10% by weight of RuÜ2 SURFOMETER SF=*300 PLANER PRODUCTS LTD SAMPLE REFERENCE' 6/1/1 OPERATOR RULICKfi DHTE 14.6.1991 H IEMGTH RECORD ft«/«!n CURSOR POINT HEIGHT ME HN 1 MF HN 2 HRER 3 SPOT 4 SPOT 5 s in bur v— on ! hj., 25«!' COMMENTS i PASTE No. 6, 207. BY WEIGHT OF Ru02, FIRST LAYER Fig. 15 Surface analysis, fired resistor film containing 20% by weight of Ru02 204 R, Kužel, I. Krivka, O. Stefan, et al.: Problems with resistive paste preparation _ Informacije MIDEM 21(1991)4, str.195-213 The experimental set used by us for measuring the resistance of the films is shown in Fig. 16. It consists of a Source Measure Unit (SMU) Keithley K 238 and a Scanner Keithley K 705 with a measuring holder. The SMU K 238 serves as a voltage source and an ammeter simultaneously. The Scanner K 705 together with the holder gives an opportunity to measure automatically up to 36 samples at a time. Both the SMU and the Scanner are controlled via IEEE-488 bus by a PC-AT compatible computer. An electrical schematic diagram is shown in Fig. 17. The SMU K 238 is used in a "local sense" mode. It means that 2-wire resistance measurement is performed. The holder includes 48 pin Pd-Ag terminals that serve for connecting up to 36 samples fixed on 12 alumina substrates. In order to enable to switch automatically all 36 samples, two General Purpose Scanner Cards Keithley K 7156-D in 1-pole mode are used. However, the General Purpose Cards offer no possibility to use guarding. Therefore a special attention must be paid to a parasitic capacitance and a leakage current. K 238 K 705 HOLDER Fig. 16 Experimental set used for measuring the resistance of the films 7.2. Concentration dependence of resistivity Two series of samples were measured. The first one contained 12 thick films (on 4 substrates) for each of 11 volume contents from about 2% to about 22% of ruthenium dioxide. The second series contained also 12 resistive samples for 17 volume concentrations from about 2% to 14% (alumina substrates SA 305 50 were used only). The results are presented in form of graphs. In Figures 18,19 and 20 values obtained for both series are plotted. Each point in the graphs represents an average value obtained from 12 films for a given concentration in a given series. The results were not influenced by the used substrate type.The corresponding dependence plotted in a linear scale (Fig. 18) shows a strong increase of the resistivity for concetrations below 3 vol. %. This type of the dependence is usually explained by means of the percolation theory. The concentration dependence of the thick film resistivity can be compared to the dependence of the resistivity in a percolating system. The percolation theory uses the blending curve equation R=Ro (v- vc )s (3) to describe the relation between the volume concentration v of conducting phase in a system and its resistivity R near the critical volume concetration vc at which transition insulator - resistor occurs; Ro and s are the material constants. In order to obtain the values vc, s and Ro from the measured dependence R versus v, the following procedure based on a weighted least-squares fit was used. The measured values Ry for N samples (j from 1 to N) with the 1-th concentration have an equal statistical weight pi given byequation ■ 2 Pi = Oi (4), where dispresion oi 2 is given by equation Fig. 17 An electrical schematic diagram of the experimental set 205 Informacije M IDEM 21 (1991 )4, str. 195-213 R, Kužel, I. Krivka, O. Stefan, et al.: Problems with resistive paste preparation E 20 x: o o o GC 15 10 Mctji rr:'. ]u'! :u.''V( i i >i,i! set "e? «->" >• « x« o ■ o i> 0 5 10 15 20 25 V (10~1 15 12 i o cr WiM/r'i.'.';'-¡¡¡n ■ ) i >{t(;r i.T.c/i' ,t; V 5 10 15 20 25 v [10 Fig. 18 Resistance versus vol. concentration of RuC>2 e I? -C J o cr 10 10 10' 10£ 107 106 105 104 >h¡¡n:',>, :ti' x \x \ o Öv'X,, • I Kiwrirtcn! ,i! 10 15 20 25 v [10~2] Fig. 19 Resistance vs. vol. concentration of RuC>2 Fig. 20 R 1/2 curve for measured data i N > 2 N ifd_ -2 .1 = 1 N Oi N -1 (5). However, the function in (3) is not linear and there are three unknown constants Ro, vc and s present. Therefore it is suitable to find the straight lines (6) R1/s = Ro 1/5 (v-vc) 1/s , with two fitted parameters Ro and vc for different fixed values of exponents. The best fit will be that giving the linear correlation coefficient closest to one. It must be taken into account that weight of the value R;j1/s is given by the relation Pr Pi 'dfRp S2pi Rü vVs-1 (7). The solid lines in Figures 18, 19 and 20 represent a blending curve obtained from the least-squares fit for the second series. The fit can be considered to be very good. The unknown parameters obtained from the fit: the critical volume vc = 1.5 -tO.1 vol.% and the critical exponent s = - 4.3 206 R, Kužel, I. Krivka, O. Stefan, et al.: Problems with resistive paste preparation_ Informacije M IDEM 21 (1991 )4, str. 195-213 It can be seen that the value of the critical volume v0 is rather small in comparison with the theoretical value vc = 0.3 predicted by the percolation theory. This fact is usually explained by the difference between the homogeneous distribution of conducting particles presumed by the theory and a real distribution of conducting particles in glass of a thick film. We suppose that the distribution essentially differs from homogeneous one and some kind of segregated structure containing complete conductive chains is formed especially at low concentrations. The merit of such distribution consists In the fact that we can obtain resistive films with low resistivity for relatively low concentration of conductive particles. age SMU is switched to a "local sensing" mode (the "remote sensing" mode means the four-terminal connection necessary for low resistance samples only) and only coaxial cables are used for low wiring. K 7154 is a Keithley High Voltage Scanner Card. According to specifications of this card and assuming other possible error sources (leakage currents, capacitances etc.), we have found coaxial cables to be convenient enough for these purposes. The alumina substrate with printed resistors (thick-film) is mounted to a teflon holder and wires are soldered to the terminals. The whole holder is placed into the Labotest Humidity Chamber which guarantees both the temperature stability and electrical shielding. 8. VOLTAGE AND TEMPERATURE DEPENDENCES OF RESISTIVITY Dependences of resistivity on temperature and electric field were measured for the thickf ilms containing various contents of Ru©2 powder. The respective experimental set-up was arranged for this purpose. 8.1. Measurement set-up The experimental arrangement for measuring the resistance vs. voltage dependence and the resistance vs. temperature dependence is illustrated in Fig. 21. K 237 is the Keithley High Voltage SMU (Source Measured Unit) used for both supplying voltage and measuring current, K 706 is the Keithley Scanner mainframe used for switching signals to a particular resistor, VLK 07/90 is the Labotest Humidity Chamber produced by Heraeus - Votsch which is used for setting and stabilizing temperature and humidity, VRSU is the interface to the Labotest Humidity Chamber. All devices are connected through the IEEE-488 (GPIB) bus and they are controlled by the PC/AT compatible computer. An electrical schematic diagram is shown in Fig. 22. In order to decrease time consumption the scanner swit-sching is employed and It is possible to measure 8 resistors on the same substrate at once. The high volt-K 237 The SMU is able to supply voltage as high as 1100 V and to measure current as low as 10 fA. The voltage drop across the ammeter is less than 1 mV. Using a logarithmic pulsed sweep of voltages appears to be the most adequate measure for our task. It allows characterization over several decades of voltage and prevents an increase of temperature of the sample during measurement due to Joule's heat at the same time (Fig. 23). K 706 VLK 07/90 Fig. 21 The experimental arrangement for measuring the resistance vs. voltage K 7154 OUTPUT HI OUTPUT L0 .1 \ |Re 8 HN— uV_ i____j Fig. 22 An electrical schematic diagram of the experimental arrangement 207 Informacije M IDEM 21 (1991 )4, str. 195-213 R, Kužel, I. Krivka, O. Stefan, et al.: Problems with resistive paste preparation toN - "time on" parameter is used as short as posible but some delay must be included for establishing required voltage (toN>10x, where t = RC is the relaxation time when parasitic capacitances are taken into account). A measure phase is performed at the end the voltage pulse. toFF- 'lime off" parameter is chosen several times largerthantime onto allow a sufficient heat transferfrom the sample to the surroundings. l0N lOFF ^nJU 8.2. Resistivity versus voltage measurements The aim of this measurement is to characterize the changes in resistence value over a wide range of the electric field applied. The electric field starts from the value less than 0.1 V/mm and stretches up to the value 400 V/mm, permitting voltage source and current compliance. Parameters toN and toFF are selected with great care for each set of resistors. The measurement is carried out at the tem-preature 22°C which is stabilized by the Labotest Humidity Chamber. For illustration, there are only some results presented in the forms of graphs (Figs. 24, 25, 26) for resistors prepared using three pastes containing RuC>2 in contents of 5.4, 3.34 and 2.66 vol. %, respectively. Relative changes in the resistance value are plotted versus the electric field E for various resistor dimensions. The resistance value obtained at the electric field of 0.1 V/mm is assumed as a reference value and the relative change is calculated according to the formula Rmeas - Ro.1 AR 5R = ■ Ro.- Ro.- (8) A logarithmic scale is used in the voltage axis for a better orientation in the graph. Fig. 23 Shape of logarithmic pulsed sweep of voltages used for measurements 0.5 cr :iO.O CD Q □c 2-0.5 1 . 0 1 . 5 ■2.0 * 1. 0*2. ,5 mm 0 i. .5X2. ,5 mm + 2. 5X2. ,5 mm X 5. 0*2. .5 mm' Generally, we can distinguish two regions in the R-E characteristics. The first region is a plateau - the value of resistance remains almost unchanged over a wide range (for R<107 il/sq.) of applied voltage. The refer- -J- 10" 10 10 10sE [V/mm] Fig. 24 Relative change in the resistance value vs. electric field for various resistor dimensions, 5.4 vol % RuC>2 208 R, Kuzel, I. Krivka, O. Stefan, et al.: Problems with resistive paste preparation __ Informacije MIDEM 21 (1991 )4, str.195-213 E [V/mm] Fig. 25 Relative change in the resistance value vs. electric field for various resistor dimensions, 3.34 vol % RuC>2 E [V/mm] Fig. 26 Relative change in the resistance value vs. electric field for various resistor dimensions, 2.66 vol % RuC>2 209 Informacije MIDEM 21 (1991)4, str. 195-213 R, Kužel, I. Krivka, O. Stefan, et al.: Problems with ________________________resistive paste preparation ence value, E = 0.1 V/mm, belongs to this region. A different choice of the reference value does not affect the results if it lies within the plateau region. In the second region a relatively sudden decrease in resis-tence occurs. The position of the boundary between the plateau and the decline region depends slightly on the resistive paste and sheet resistivity (see Figs. 24 - 26). The voltage limit (1100V) or the current limit (100 mA on 110 V range and 10 mA on 1100 V range) of the SMU do not allow to reach the electric field of 400 V/mm for every resistor. No substantial difference between two substrate types was found. The slope of the characteristics inthe decline region is strongly dependent on the sheet resistance. Low resistivity films exhibit a relative change in resistance which does not exceed a few tenths of per cent for 200 V/mm (about 0.7% for 1.3x10s fi/sq, see Fig. 24), while those of high resistivity exert a change in relative resistance of several tens of per cent for 400 V/mm (Fig. 26). Resistance depends very slightly on voltage for electric field up to 50 V/mm until sheet resistance of the sample does not exceed the value of obout 5x106iJ/sq, the same for different lengths of film. The voltage coefficient of resistance is usually about 30 ppm/V/mm or less in the plateau region. For high resistive samples (R>5x106 Q/sq.) the plateau width depends on the length of a resistor (see Figs. 25 and 26). A greater difference among particular resistors was observed for some samples, usually those with higher resistivity (R>107 n/sq.). The "breakdown electric field" denotes the field of the transient from the plateau into the region with decreasing resistance. The term does not mean real breakdown. Both the "breakdown voltage" and the slope of the characteristics in the decline region are subjected to changes. The correlation between the "breakdown voltage" value and dimensions of the resistor seems to be weak for sheet resistance lower than about 107 Q/sq but it is important for high resistivity films. The shape of R-E characteristics can be described with the help of two mechanisms of charge transport. One of them provides a conductivity independent or weakly dependent on the electric field, while the conductivity connected with the other mechanism strongly increases with the electric field. The first one can be captured using traditional theories for this type of materials. It dominates in the plateau region. The other mechanism prevails in the decline region. The latter one may be connected with the Frank-Poole effect, the thermal ionization of captured charge carriers assisted by the electric field which significantly decreases the effective potential well height. Atypical feature forthis effect is a strong dependence on the electric field. Of course, the influence of the second type of transport is mucj) weaker for resistors with a lower sheet resistance. This hypothesis can explain the fact that the shortest resistors (1 mm) usually exhibit a higher "breakdown voltage". This is due to the fact that the diffusion of silver exerts an influence to a relatively larger part of the resistor. The greater the length of a resistor, the lower "breakdown voltage" it should show according to the above idea. This fact is demonstrated by Figs. 25 and 26. On the other hand, the diffusion is a rather complex phenomenon influenced by many more or less predictable factors. That is why, the prediction does not hold in every case. The thick film resistors significantly differ in their length from the resistors used for high voltage purposes. That is why the influence of the diffusion of silver from terminals is negligible in real resistors. Anyway, the resistors in study can be used for high voltage purposes. When designing the resistors, the required specifications (dimensions, resistivity value and its change, working voltage, etc.) must be taken into account. The results presented suggest the necessity of adding an another conductive component into the paste (besides RUO2) in order to accomplish a wider plateau region for high resistance samples. 8.3. Resistivity versus temperature measurements The temperature stability is one of the most important parameters of commercial resistors. That is why the temperature dependence of resistivity has been measured over the temperature range - 60°C to 130°C. The temperature step 5°C is assumed to provide a sufficient resolution. The resistance measurement is carried out at the electric field of 2 V/mm which is a value high enough to provide supplying voltage with good resolution and accuracy and on the other hand low enough so that it belongs to the range with a very weak field dependence of resistivity. The actual temperature can differ from that set 1°C at maximum. Similarly to the resistance vs. voltage dependence the relative change in resistance is given by 8R: Rn R25 R25 M R25 (9). This is plotted versus the temperature. The resistance value at the temperature 25°C is assumed as a reference one and both hot (H-TCR) and cold (C-TCR) temperature coefficient of resistance refer to the following value: H-TCR= R125-R25 106 R25 C-TCR = ■ >125 - R- 55 R25 100 10s 80 (ppm/K), (ppm/K). (10) (11) These two coefficients are widely used for the characterization of thick film resistors. There are only some results presented in the form of graphs (Figs. 27 - 29) in a very similar manner to that of R -E measurements. 210 R, Kužel, I. Krivka, O. Stefan, et al.: Problems with resistive paste preparation_ Informacije M IDEM 21 (1991 )4, str. 195-213 The curves have a concave shape with a flat minimum the position of which depends on the resistance value of samples (i.e. on the paste used). Samples with lower sheet resistance (<5x103 O/sq.) exhibit the minimum below the room temperature (see Fig. 27) while for that with higher resistance the minimum shifts towards higher temperatures (see Figs. 28 and 29). The observed data can be described using the second order polynomial, at least within the limited interval. This is a very common result in thick film resistor studies. The temperature coefficient of resistance is relatively small in the absolute value. The sign of it is given by the position of minimum of each curve. The values of cold TCR, hot TCR as well as sheet resistance can be seen in Table 5 for some samples. They are the mean values of all eight resistors of each sample. Table 5: Summary of C-TCR and H-TCR 4/1 6.80 9.4x106 -206 -138 4/1 SA 6.80 9.6x10s -204 -153 5/1 10.38 2.1x105 -192 -127 5/1 SA 10.38 2.4x105 -208 -139 6/1 14.09 5.5x104 -165 -107 6/1 SA 14.09 6.8x104 -175 -116 7/1 17.95 1.3x104 -88 -26 7/1 SA 17.95 1.6x104 -104 -53 9/1 20.33 4.7x103 -5 +45 When we compare the results of TCRs for both substrate types, the samples marked with SA (produced by Tesla) seem to exhibit a little greater TCRs but the difference is not very significant (see Table 5). Both TCRs are mostly negative because the resistance usually decreases with the increasing temperature as shown in Figs. 28 and 29. The dependence of TCR (either of them) upon the sheet resistance exhibit a minimal value that is accomplished for samples 3/1 (R|-2.5x106 O/sq., see Fig. 30). The increase of TCR (decrease in the absolute value) towards higher sheet rasistances is weak (up to R j-107 Q/sq.), while there is a significant change towards lower resistances. For samle 9/1 (R 1-4.5x103 i2/sq.) value of H-TCR reaches a positive sign and value of C-TCR is nearly zero. Sample V R C-CTR h-tcr (vol.%) (*/sq.) (ppm/K) (ppm/K) 1/1 3.34 1.2x107 -185 -140 1/1 SA 3.34 1.2x107 -187 -132 2/1 4.48 1.1 x 107 -215 -120 2/1 SA 4.48 1.6x107 -235 -118 3/1 5.40 2.6x10® -232 -141 3/1 SA 5.40 2.3x106 -223 -150 0 . 8 in cu tr tu 4-> ¡jo.o -0 . 4 •0 . 8 * 1.0*1.0 0 1.5*1.5 + 2.5*2.5 x 5.0*5.0 ■40 0 40 ..j................,.,« „,,1 80 120 Tfdeg C] Fig. 27 Relative change in resistance vs. temperature 211 Informacije MIDEM 21 (1991 )4, str. 195-213 R, Kužel, I. Krivka, O. Stefan, et al.: Problems with _resistive paste preparation 0 . 8 go.o -0 . 4 •0 . 8 * 1.0*1.0 o 1.5*1.5 m + 2.5*2.5 m x 5.0*5.0 mm2 •40 0 40 BO 120 T [deg C] Fig. 28 Relative change in resistance vs. temperature ■40 0 40 80 120 T [deg C] Fig. 29 Relative change in resistance vs. temperature 212 R, Kužel, I. Krivka, O. Stefan, et al.: Problems with resistive paste preparation _ Informacije MIDEM 21(1991)4, str.195-213 The weak dependence of TCRs on the sheet resistance for samples with resistance greater than about 105 DJsq. is important for preaparing the resistors with high resistance and relatively low TCR. The fact that TCR is nearly independent of the thick film dimensions is of great importance as well. Some deviations can be observed forthe resistors 1 mm long (see Figs. 28 and 29). We suggest to find the physical reason in the diffusion of silver. The source of it is the conductive paste used for terminal preparation. The particles of silver can change the physical reality in the part of the sample volume, that is why the differences among particular resistors are not surprising. The dependence of resistance upon the temperature is weak especially when no additional component was used for compensating the temperature dependence of conductivity caused by Ru02. An influence of diffusion of silver was observed but in real resistors this is a factor of negligible importance. 9. CONCLUSION The main problems connected with the resistive paste prepararion were discussed in the paper.On one side it was shown how to solve various important tasks, and on the other hand what tecnology and measurement set-up had to be usedforthis purpose. Several testing methods were employed to study the problem. It was confirmed that it was very important to find the most suitable conductive solid ingredients forthe pastes. Very good results were obtained with runthenium dioxide powder with particles (grains) formed by small perfect single crystals. The reaction between glasss and grains was not very important in this case and the resistive paste showed very good properties. We can emphasize that we showed teh most important problems only. There are further tasks to be solved. It is a long-term stability of resistance in both dry and wet air at elevated temperature, for example. The latter exhibited very satisfactory results for our thick films and the resistance changes varied in tenths of per cent under the conditions of 40°C, relative humidity of 90% for 1,000 hours. Furthermore, there is a resistance change at the electric power and similarly. All these data are usually given in the information brochure on properties of respective thick film resistors. We also started to study the admitance of resistive thick films in sandwich structure for various temperatures and frequencies. The results will be presented after the experiment finishing in the near future. References (1) H. Saito, M. Yamazoe, S. Matsumura, N. Yoshiha: Proc. 8th European Hybrid Microelectonics Conference. Rotterdam. May 28-31 1991,385. (2) R. Kužel, M. Hrovat, M. Pristavec, J. Pešička, P. Osif: Zbornik referatov XXVI. Jugoslovanskega simpozija o elektronskih sestavnih delih in materialih SD90, Radenci 19-21. September 1990, 235. (3) D.B. Wiles, R.A. Young: J. Appl. Cryst 14, 149 (1981). (4) C.N.J. Wagner, E.N. Aqua: Advanc. X-ray Anal. 7, 46-65 (1963). (5) V. Valvoda, R. Cerny, R. Kužel, L. Dobiašova: Cryst. Res. Te-chnoi. 22, 1301-1311 (1987). Prof. Radomir Kužel RNDr. Ivo Krivka RNDr. Oto Stefan RNDr. David Rafaja Ph. D. Josef Pešička RNDr. Jan Prokeš Faculty of Mathematics and Physics Charles University Ke Karlovu 5 121 16 Prague 2, Czechoslovakia Prof. Josef Kubat Depertment of Polymeric Materials Chalmers University of Technology S-412 96 Gothenburg, Sweden Marko Hrovat, Dipl. Ing. Jožef Stefan Institute Ljubljana University Jamova 39 61111 Ljubljana, Slovenia Ing. Josef Broukal State Glass Research Institute Škroupova 957 501 92 Hradec Kralove, Chechoslovakia 213 Informacije MIDEM 21(1991)4, Ljubljana UDK 621.3:(53+54+621 +66), ISSN 0352-9045 SPEKTROSKOPIJA AUGERJEVIH ELEKTRONOV V MIKROELEKTRONIKI Uvodno predavanje SD-91, Portorož A.Zalar KLJUČNE BESEDE: Augerjeva elektronska spektroskopija, analizne metode, raziskava materiala, eksperimentalni rezultati, mikroelktronski materiali, superprevodniška keramika, superprevodne tanke plasti, mikroelektronika POVZETEK: Razvoj mikroelektronike in spektroskopije Augerjevih elektronov (AES) je šel vsaj v pogledu geometrijskih dimenzij v isto smer. Mikroelektronska vezja so se zmanjševala vse do submikronskih področij, prav tako pa debeline posameznih večslojnih struktur, ki so potrebne, na primer, za kontaktiranje vezij. Vse od prvih začetkov, okrog leta 1970 pa do danes, je bil tudi razvoj metode AES podrejen zahtevi po doseganju čim manjšega analiznega volumna. Lahko razumemo, daje metoda AES v mikroelektroniki nepogrešljiva prav zaradi njene dobre lateralne ločljivosti, ki danes dosega 30 do 50 nm in dobre globinske ločljivosti, reda velikosti nekaj 10 nm. Ocenjujemo, da metoda AES daje podatke o elementni sestavi v povprečju 3 do 5 atomskih plasti in v mnogih primerih tudi o kemijskem stanju elementov. Njena velika prednost pred drugimi metodami za analizo površin, kot sta npr. XPS in SIMS, je v njeni razmeroma enostavni obdelavi analiznih rezultatov, ki daje semikvantitativne podatke. Moderni vrstični Augerjevi mikroanalizatorji omogočajo tudi izdelavo slik, ki kažejo porazdelitev posameznih elementov na površini preiskovanega dela vzorca. Za preiskavo večplastnih mikroelektronskih struktur pa je še posebej primerna kombinacija metode AES in ionskega jedkanja vzorca, ki ga tako lahko preiskujemo po njegovi globini, takorekoč v zaporednih atomskih plasteh ali na večjih razdaljah. Uporabnost metode AES v mikroelektroniki je ilustrirana s primeri iz dolgoletne lastne in tuje analitske prakse na vzorcih SiO/Si, superprevodne keramike Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O, superprevodne tanke plasti Y-Ba-Cu-0 in večslojne MBE strukture AlxGai-xAs. KEYWORDS: Auger elctron microscopy, analysis methods, materials testing, experimental results, microelectronic materials, superconducting ceramics, superconducting thin films, microelectronics ABSTRACT: Microelectronic devices became smaller and line widths and shallow junctions are today of submicrometer dimensions. Using Auger electron spectroscopy (AES) with a reduced diameter of the primary elctron beam the analysing volume was reduced drastically too. The AES is indispensable in microelectronics especially due to its favorable lateral resolution being in the range of 30 to 50 nm and depth resolution, today in the range of few tenths of nanometres. The information depth is about 3 to 5 atom layers and in many cases by the AES also the information on chemical state of elements is available. The quantification of data, giving the semiquantitative results is easier by AES than by other surface analysis methods i.e. XPS and SIMS. By Auger mapping the modern scanning Auger microprobes enable the investigation of elements distribution on the surface of the sample. For depth profiling of multilayer structures the combination of AES and in-depth ion etching of the sample being investigated layer per layer is most often applied. The applicability of the AES in microelectronics is illustrated by our own investigations of SÍO2/SÍ sample, high-temperature superconductive materials of Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O ceramics, and Y-Ba-Cu- O thin film, and MBE AlxGai-xAs multilayer structure investigated by others. AUGER ELECTRON SPECTROSCOPY Invited Paper, SD-91 Conference, Portorož Spektroskopija Augerjevih elektronov (Auger Electron Spectroscopy - AES) je danes uveljavljena metoda za elementno analizo površin trdnih snovi, ki jo v mikroelektroniki uporabljajo tako v temeljnih raziskavah kot v industrijskih laboratorijih. Ne smemo pa pozabiti, da je bila za to potrebna dolga raziskovalna in razvojna pot. Samo od odkritja Augerjevega elektrona (1) pa do prvih analiz s spektroskopijo Augerjevih elektronov, ki bazira na meritvi kinetične energije elektronov, je minilo več kot štirideset let (2,3). 1. UVOD nov uvedli analizator s cilindričnim zrcalom (4) z veliko transmisijo za elektrone, ki je bil hitrejši, občutljivejši in z ugodnejšim razmerjem signala proti šumu, kot so ga imeli mrežni analizatorji LEED optike (Low Energy Electron Diffraction). Razvoj metode AES, ki praktično poteka še sedaj, njene fizikalno-kemijske osnove in njena široka uporabnost so opisane, razen v mnogoštevilnih člankih, tudi v večih kvalitetnih knjigah (5,6,7,8,9). Naslednji odločilni korak za to preiskovalno metodo je bil napravljen leta 1969, ko so za spektrometer elektro- Širina linij med mikrovezji, kakor tudi prehodi do substratov, so se v zadnjih letih zmanjšali na red velikosti pod mikronmeter. Miniaturizacija vezij je bil pogoj za povečanje njihove hitrosti in tudi za povečani izplen in prihranek materiala. Večslojne strukture, ki jih danes uporabljamo v mikroelektroniki so sestavljene iz treh ali več 214 A. Zalar Spektroskopija Augerjevih elektonov v mikroelektroniki Informacija MIDEM 21(1991)4, str.214-221 posameznih plasti, ki imajo vlogo difuzijske bariere, adhezijske plasti ali omskega kontakta. Uvedeni so novi materiali, ki jih pred nekaj leti še ni bilo mogoče uporabljati: to so različne tanke plasti silicidov, nitridov ali superprevodnih plasti in substrati, ki so razen iz silicija lahko še na osnovi GaAs, AlGaAs, HgCdTe ali SiGe. Zaradi nanosa tanjših plasti in vezij manjših geometrijskih oblik, ki določajo električne lastnosti elementov, so postavljene posebne zahteve tako za nanos kot za kontrolo sestave kompozitnih materialov. Z metodo AES je v kombinaciji z ionskim jedkanjem mogoče analizirati površino, notranje fazne meje in profil (po globini) tankih plasti. Moderni spektrometri Augerjevih elektronov imajo danes premer vzbujevalnega elektronskega curka celo pod 30 nm, kar omogoča analizo drobnih vključkov in posameznih mikropodročij na mi-niaturiziranem mikroelektronskem vezju. Rastrska spektroskopija Augerjevih elektronov (SAM) omogoča kvalitetne slike sestave površine vezij (10). S povezavo spektrometra z računalnikom dobimo analizne rezultate razmeroma hitrč, kar je izjemnega pomena za veliko serijsko proizvodnjo. Iz tega razloga je metoda AES, kljub razmeroma visoki ceni aparatur, že pred leti našla pot v industrijske laboratorije, tako pri razvoju novih vezij kot za kontrolo mikroelektronskih tehnologij. V tem delu je na primerih lastnih preiskav in dela v tujih laboratorijih, s katerimi sodelujemo, prikazana uporabnost metode AES za preiskavo mikroelektronskih materialov: strukture SiCVSi, superprevodne keramike Bi2Pbo,sSr2Ca2,5Cu3,50x, superprevodne tanke plasti YBa2Cu307 in večslojne strukture AlxGai-xAs. 2. OSNOVE SPEKTROSKOPIJE AUGERJEVIH ELEKTRONOV Analizna metoda AES temelji na meritvi kinetične energije Augerjevih elektronov, ki jih dobimo z obstreljevanjem trdne površine, tekočine ali plinskih molekul, največkrat z elektroni, lahko pa tudi z rentgenskimi žarki ali ioni. Augerjev elektron s kvantizirano energijo, karakteristično za posamezen element, je rezultat Augerjevega prehoda, v katerega so ob ionizaciji atoma vključeni trije elektroni iz notranjih obel, lahko pa tudi iz valenčnega pasu atoma. Kadar se nek element veže v kemijsko spojino z drugim elementom, ima to za posledico spremembo energije elektronov na nekaterih notranjih elektronskih oblah in v valenčnem pasu, kar je hkrati spremljano s spremembo gostote elektronskih stanj. To se odraža v spremembi energije Augerjevega elektrona in v spektrih Augerjevih elektronov tudi v spremembi oblike konice,kar izrabljamo za ugotavljanje kemijskih spojin. Z metodo AES prepoznamo lahko nekatere okside, karbide, sulfide in še nekatere druge spojine. Po dogovoru označujemo v spektrih konice Augerjevih elektronov posameznih elementov z energijami, pri katerih imajo konice svoj minimum. Debelina analizirane plasti je določena z izstopno globino Augerjevih elektronov, ki je za elektrone z energijo od 50 do 2400 eV v mejah 0,3 do 3 nm. Volumen analiziranega vzorca je proporcionalen izstopni globini elektronov in preseku vzbujevalnega elektronskega curka V = 7t d2A/4. Odvisno predvsem od premera elektronskega curka, znaša analizni volumen od 10~6 do 10""14 um3. Meja detekcije leži pri okrog 0,1 at %, določamo pa lahko vse elemente, razen H in He, ki okrog svojega atomskega jedra nimata na razpolago zadostnega števila elektronov in energijskih nivojev, potrebnih za Augerjev prehod. Za oceno elementne sestave vzorca se v praksi velikokrat zadovoljimo s kvalitativno analizo AES. Uveljavljena in pogosto uporabljana je primerjalna analiza "dobrih" in "slabih" vzorcev. Kadar pa želimo vedeti čimbolj natančne podatke o kemični sestavi preiskovanega vzorca, analizne podatke obdelamo po enem od znanih postopkov za kvantitativni izračun (11,12). Metoda s faktorji relativne občutljivosti elementov za Augerjev prehod je semikvantitativne narave (13). Bolj natančna, žal pa tudi bolj zamudna pa je metoda s primerjalnimi vzorci - standardi,ki temelji na primerjavi spektrov preiskovanih vzorcev s spektri standardov znane sestave (11). V zadnjem času se za kvantifikacijo AES rezultatov uvaja metoda, ki temelji na faktorski analizi (14, 15). Ta daje natančnejše podatke o prisotnosti elementov v posameznih komponentah, npr. o koncentraciji istega elementa v različnih oksidativnih stanjih, za kar pa je potrebna zahtevna računalniška obdelava podatkov (16). Rastrski mikroanalizator Augerjevih elektronov omogoča slikanje površine in linijsko, točkovno ter profilno analizo (17,18). V preiskavah z metodo AES najpogosteje uporabljamo točkovno analizo. Velikost analizirane površine vzorca je določena s premerom elektronskega curka, ali s površino, na kateri ta rastrira, rezultat analize pa je spekter Augerjevih elektronov (si. 1). Z rastriranjem vzbujevalnega elektronskega curka na preiskovani površini vzorca vzbudimo Augerjeve elektrone, ki omogočajo izdelavo slik. Svetlost zaslona katodne elektronke je modulirana s tokom Augerjevih elektronov izbranega elementa, katerega porazdelitev želimo ugotoviti na preiskovani površini. Na slikah prepoznamo prisotnost iskanega elementa iz svetlih področij, katerih intenzivnost je direktno povezana z njegovo koncentracijo in imamo možnost kvalitativne ocene sestave površine vzorca (si. 2, 3). Pri linijski analizi vodimo vzbujevalni elektronski curek prek površine vzorca vzdolž ravne črte. Elektronska puška na enem paru odklonskih plošč nima prevesne napetosti in je za zapis na zaslonu katodne elektronke v vertikalni smeri uporabljena modulacija s tokom Augerjevih elektronov tistega elementa, katerega koncentracijo vzdolž neke ravne linije iščemo (si. 2f, g.). Profilno analizo imenujemo postopek, s katerim v kombinaciji z AES, ali kako drugo metodo za analizo površin, in z ionskim jedkanjem vzorca, analiziramo vzorec v predelu od površine proti njegovi notranjosti (19, 20). Elektronska puška in ionska puška sta usmerjeni na isto 215 Informacija MIDEM 21(1991)4, str.214-221 A. Zalar ____________Spektroskopija Augerjevih elektonov v mikroelektroniki O Si (92 eV) Si (1619 eV) 200 400 --Jh 600 1400 1600 Energija elektronov (eV) SI. 1a,b: Spektra Augerjevih elektronov, dobljena s točkovno analizo na tanki plasti SiO2 (a) in na substratu silicija (b). mesto vzorca, tako da ozek vzbujevalni elektronski curek obstreljuje sredino ploskve, ki jo jedka mnogo širši curek ionov inertnega plina. Curek pozitivnih ionov, največkrat Ar+, s premerom okrog 2 mm, ki rastira na površini do 10 mmx10 mm, pri trku s površino vzorca odstranjuje vrhnje plasti atomov, ki jih hkrati analiziramo. Hitrost ionskega jedkanja je odvisna od energije in gostote ionskega toka in jo izbiramo največkrat v mejah od nekaj desetink nanometrov na minuto do 30 nm/min. Večje število zaporednih spektrov, dobljenih med profil-no analizo, omogoča izdelavo profilnega diagrama, v katerem je koncentracija elementov v tankih plasti podana v odvisnosti od časa ionskega jedkanja, oz. od globine (debeline) plasti (si. 4, 6). 3. PRIMERI PREISKAV MATERIALOV ZA MIKROELEKTRONIKO Vsi navedeni preiskovalni postopki so v tem delu ilustrirani s primeri preiskav materialov in komponent, ki jih uporabljamo v mikroelektroniki. 216 A. Zalar Spektroskopija Augerjevih elektonov v mikroelektroniki Informacija MIDEM 21(1991)4, str.214-221 Tanka plast SiO se v mikroelektroniki uporablja kot pasivacijska plast, ki jo na površini silicijeve rezine formiramo s termično oksidacijo. Pred leti smo za potrebe Tovarne polprevodnikov, RIZ, Zagreb,preiskali vzorce Si02 /Si, ki so bili skozi oksidno plast dopirani z borom. Sam postopek priprave vzorcev je podrobno opisan drugje (21), na tem mestu pa so prikazani rezultati analize z metodo AES, ki ilustrirajo postopke točkovne analize, linijsko analizo in slike sestave površine, napravljene z Augerjevimi elektroni. manj kot eno kotno stopinjo, kar je posledica večje gostote ionskega toka v sredini jedkanega področja kot na njegovem robu (23). Jedkalna jamica z nagnjenimi stenami nastane tako pri uporabi statičnega ionskega curka z Gausovo porazdelitvijo gostote ionskega toka kot pri rastiranju ionskega curka. Na stenah jamice lahko opazujemo in kontroliramo sestavo vzorca po njegovi globini, podobno kot v primeru vzorcev pripravljenih s poševnim brušenjem, kar poznamo že iz priprave meta-lografskih obrusov debelejših plasti (24). Na sliki 1a,b sta prikazana spektra Augerjevih elektronov, dobljena s točkovno analizo na površini tanke plasti SiO in na podlagi Si. Kateremu elementu pripada posamezna konica v spektrih Augerjevih elektronov, prepoznamo iz njene energijske lege in oblike, pri čemer si pomagamo s spektri standardov, ki so zbrani v priročnikih (13, 22). V spektru čistega silicija (si. 1 b) sta označeni dve najpomembnejši konici pri 92 eV in 1619 eV. Spekter na si. 1a pa kaže spremembo energijske lege konic k 76 eV in pri višjeenergijski konici k 1606 eV, kar je posledica kemijske vezi silicija v Si02. Vzorec SiOž/Si, dopiran z borom, smo preiskali z AES profilno analizo (21). Med tem postopkom nastane na vzorcu jedkalna jamica (krater) s stenami, nagnjenimi za Z AES profilno analizo smo ugotovili, da je B v tanki plasti SiO v obliki oksida, medtem, ko je na fazni meji Si02/Si v elementarni obliki (21). Ta ugotovitev je bila potrjena tudi s preiskavo stene jedkalne jamice vzorca s slikami in linijsko analizo, izdelanimi z Augerjevimi elektroni na fazni meji Si02/Si. Tudi pri izdelavi posnetkov na sl.2a, b, c, d, e, f, g smo izrabili energijski premik Augerjevih elektronov bora in silicija, ki imata v elementarni obliki vrednosti Si (92 eV) in B (179 eV) in kot oksida Si (76 eV) in B (168 eV). Slika 2a kaže porazdelitev Si: svetlejše področje na levi strani slike predstavlja substrat silicija. Slika 2b kaže porazdelitev Si vezanega v tanki plasti Si02 , ki se hkrati ujema s si. 2c, ki kaže porazdelitev kisika. Na slikah 2d in 2e je pokazana porazdelitev bora, ki je v Si02 plasti v eni od oksidnih oblik, HBO2 ali B2 O3, fazna meja Si02 /Si pa je obogatena z elementarnim borom. Enako razlago nam da tudi linijska analiza teh elementov pri prehodu iz substrata Si, skozi fazno mejo, v oksidno plast (sl.2f, g). Argon, ki ga najdemo vgrajenega več v siliciju je posledica ionskega jedkanja vzorca. Tovrstna preiskava vzorcev SiOž/Si, dopiranih z B pri različnih pogojih (21) in vzporedne električne meritve, dajo tehnologu važne podatke za pravilno vodenje tehnološkega procesa, ki omogoča optimalne lastnosti mikroelektronskega elementa. Slike 2a do 2g imajo razmeroma slabo lateralno ločljivost, saj je bil premer vzbujevalnega elektronskega curka razmeroma velik in je znašal okrog 40 ¡.im. Novejše naprave z zožanim elektronskim curkom, celo pod 30 nm, so v tem pogledu veliko bolj uporabne za preiskavo majhnih faznih področij, posameznih kristalnih zrn in celo ozkih področij okrog mej kristalnih zrn. Na sl.3a, ( 503 ) 217 Informacija MIDEM 21 (1991 )4, str.214-221 A. Zalar Spektroskopija Augerjevih elektonov v mikroelektroniki t -SPSS! a« B p16.ft.fe •m. . >V|, ¡m - -v ^r^SuETiz-^** / 9 SI. 2a,b, C,d,e,f,g,: Augerjeve slike (a do e) In linijska analiza (f,g) na fazni meji SiO?_ /Si, ki kažejo porazdelitev elementov in različno kemijsko stanje Si in B (21). u I Si. /V • ■a -* Kisih f* > &33mmr jJMp 1 ilj||l|||j "MM v 218 A. Zalar Spektroskopija Augerjevih elektonov v mikroelektroniki Informacija MIDEM 21 (1991 )4, str.214-221 /i./ ' / _ iBtti k: * SI. 3 a, b,c,d: Elektronsko-mlkroskopska slika polirane površine superprevodnika Bi-Pb-Sr-Ca-Cu-O (a) in Augerjeve slike, ki kažejo porazdelitev 0 (512 eV) (b), Cu (917eV) (c) in Ca (291 eV) (d), (25). b, c, d je prikazan primer preiskave sestave super-prevodne keramike Bi2Pbo,5Sr2Ca2,5Cu3,sOx, z uporabo vzbujevalnega curka elektronov s premerom okrog 0,7jjm (25). Slika 3a je elektronsko-mikroskopski posnetek površine polirane superprevodne keramike, izdelan v spektrometru Augerjevih elektronov. Dobro se vidijo posamezna keramična zrna in vmesni prostori, ki predstavljajo pore v tem materialu. Slike 3 b, c in d so izdelane z Augerjevimi elektroni 0 (512 eV) Cu (917 eV) in Ca (291 eV) in kažejo porazdelitev teh elementov, oz. nehomogenost sestave keramike. Prisotnost faz, ki odstopajo od stehiometrije superprevodnika, ki smo jih našli tudi v okolici mej keramičnih zrn (25), povzročajo znižanje kritične temperature Tc in omejujejo gostoto toka na 10A/cm (25, 26). Z raziskavami superprevodnih materialov z metodo AES smo ugotovili, da imajo najbolj homogeno sestavo napršene tanke superprevodne plasti (27), ki zato tudi dosegajo optimalne električne lastnosti, kar jim daje bodočnost in prednost pred drugimi superprevodnimi materiali. Kot primer AES profilne analize navajamo v tem delu profilni diagram superprevodne tanke plasti YBa2Cu3C>7 na podlagi SrTiCh, z orientacijo osnovne ploskve (100). Iz profilnega diagrama na si. 4 vidimo, da ima superprevodna plast, razen na površini in na meji s podlago, homogeno sestavo, ki je blizu stehiometriji YBa2Cu3C>7. To se kaže tudi v njenih električnih lastnostih: plast ima ničelno upornost pri 85K, širina temperaturnega prehoda pa je okrog 3K (si. 5). 80 100 120 140 Čq s ion. jedkanja (min ) SI. 4: AES profilni diagram 0,5 ¡im debele superprevodne tanke plasti YBa2Cu30j na podlagi SrTiOi 219 Informacija MIDEM 21 (1991 )4, str.214-221 A. Zalar Spektroskopija Augerjevih elektonov v mikroelektroniki Kot primer mejne zmogljivosti AES profilne analize prikazujemo profilni diagram večslojne stukture s kvantno jamo, AlxGai-xAs, izdelane s postopkom epitaksije z molekuralnim curkom (MBE) si. 6). Preiskava je bila napravljena v laboratoriju PERKIN-ELMER, Physical Electronics v ZDA (28), vendar s postopkom, ki je bil razvit v našem laboratoriju na IEVT in tudi patentiran (29,30). V profilni analizi je ključnega pomena dosežena globinska ločljivost, ki je odvisna od večih fizikalnih vplivov, povzročenih zaradi ionskega jedkanja vzorca (20). V splošnem se globinska ločljivost v profilnih diagramih, izdelanih s klasičnim postopkom, z njihovo glo- - 0.10 t 80 90 100 110 120 Temperatura (K) SI. 5: Odvisnost upornosti superprevodne tanke plasti YBa2Cu307 (prikazane na si.4) od temperature. bino slabša. Posebnost profilnega diagrama na si. 6 pa je, da je bil izdelan s profilno analizo med rotacijo vzorca v ravnini prečno na ionski curek. S tem se močno zmanjša ali celo prepreči mikrohrapavost, na površini vzorca, ki jo ionsko jedkanje povzroča na mirujočih vzorcih. V profilnem diagramu na si. 6 prepoznamo 30 zaporednih parov tankih plasti GaAs, debeline 14,2 nm in AlxGai-xAs, debeline 6,1 nm, na 400 nm debelem GaAs, nato pa sledi še devet tanjših parov plasti GaAs, 4,0 nm/Alx Gan7 pri 100°C 10-15 minut; - Spiranje s čisto tekočo vročo vodo 2-5 minut; - Kratkotrajno sušenje folije med žarečo električno spiralo. Procesi spiranja jedkane folije izrazito vplivajo na kvaliteto folije, kajti v jamicah zaostali kloridi vezani kot AICI(OH)2, lahko bistveno zvišajo življensko dobo kondenzatorja. Z dodatkom Na2B4C>7 v vodo za spiranje dosežemo, da se sicertežko odstranljivi AICI(OH)2 pretvarja v slabo adherentne in topne komponente, ki se s spiranjem odstranijo s površine folije. Redukcija je naslednja: AICI(OH)2 + Na2B407 -......-> NaaAlOs + HCI Kratkotrajno sušenje (žarjenje) folije omogoča predvsem nastajanje alumine (AI2O3), ki preprečuje tvorbo Al hidroksida z reakcijo aluminija in elektrolita v kondenzatorju. Nastajanje hidroksida namreč zmanjša površino in s tem kapacitivnost. Alumina nastaja z dehidratizacijo AI(OH)3: 2AI(OH)3 —AI2O3 Mnoge raziskave, ki smo jih izvedli so pokazale določene zakonitosti, ki kreirajo dogajanje na elektrodnih površinah. Jedkanje pri previsokih napetostih sicer omogoča nastajanje razvejanih jamic, vendar pa je njihova rast izrazito usmerjena v globino. Med številnimi jamicami tako ostajajo še vedno nejedkana pasivna področja (si. 3). Takšen mehanizem je možen zato, ker je pasivni film katodne narave, maloštevilne jamice pa imajo majhno površino, oz. veliko gostoto anodnega toka. Posledica tega je globinska usmerjenost rasti jamic na določenih lokacijah. Takšna folija ima nizko kapacitivnost SI. I: pov. 500x: Mikrostruktura folije z značilnimi katodnimi izločki intermetalne faze. SI. 2: SEM posnetek katodne intermetalne laze, v okolici katere se anodna Al-matrica intenzivno jedka. Pov. 3000x. 226 L. Vehovar, S. Vehovar: Tehnologija jedkanja aluminijevih katodnih folij za elektrolitske kondenzatorje_ Informacije MIDEM 21 (1991)4, str.225-227 SI. 3: pov. 500x: Lokalno jedkanje folije. SI. 4: pov. 200x: Globoke izjede znižujejo nateznost in žilavost folije. SI. 6: pov. 500x: Jedkana folija s kapacitivnostjo 200 F/crrr in pretržno silo 56 N/10 mm. in slabe mehanske lastnosti zaradi zmanjšanja nosilnega preseka (si. 4). Podobne anomalije nastajajo pri uporabi prevelike količine oksidantov, ali neprimerne količine različnih modifikatorjev anorganskega ali organskega izvora. Pravilno jedkanje zavzema celotno površino, številne jamice pa so medsebojno povezane s tuneli, ki nastajajo na drsnih ravninah kristala in po kristalnih mejah (si. 5). Tako ostaja nosilni presek nepoškodovan (si. 6). S takšnim načinom jedkanja smo pri 40 (im debeli foliji dosegli kapacitivnost od 212 do 233 F/cm2 in primerno pretržno silo folije (do 68 N/10 mm). Pri jedkanju folij z večjo kapacitivnostjo pa trdnost materiala izrazito pade. Pri 300 F/cm2 znaša pretržna sila le 18 N/10 mm, kar je nižje od zahtev npr. Alusingena, ki za 40 p.m debelo folijo predpisuje minimalno 24 N/10 mm. Po naših izkušnjah je najprimernejši medij za jedkanje raztopina, ki vsebuje NaCI, HCI in različne anorganske modifikatorje. Takšen elektrolit je v celoti disociiran, ima visoko električno prevodnost ter stabilnost do 80°C. Gostota toka jedkanja znaša 1,25 A/cm2, napetost pa 5V. LITERATURNI VIRI 1. J. A. Houldsworth, H. Schmickl: Electrolytic Capacitors for Industrial Applications, Electronic Components and Applications, Vol. 3, No. 3, May 1981, str. 167-173 2. K. Kubo in sodelavci: A Miniaturized Aluminium Solid Capacitor, New PR Type Aloxeon, Fujitsu Sc. Tech. Journal, September 1968, str. 59-85 3. H. Igarashi, S. Shimizu, Y. Kubo: Development of a New Al-Ti Alloy Electrolytic Capacitor, IEEE Transactions, Hybrids and Manufacturing Technology, Vol. CHMT-6, Dec. 1983, str. 363-371 4. C. G. Dunn in sodelavci: A SEM Study of Etched Aluminium Foil for Electrolytic Capacitors, J. Electrochem. Soc., Vol. 118, No. 2, 1971, str. 381 5. J. M. Albella in sodelavci: A Mathematical Approach to the C-V-Product in Aluminum Electrolytic Capacitors, J. Electrochem. Soc.: Electrochemical Sc. and Tech. Vol. 125, No. 12, Dec. 1978, str. 1950-1954 6. H. Tominaga, S. Hiyoma, H. Sasaki: Electron Microscopic Study of Growth Mechanism of Anodic Oxide Films on Aluminium, Fujitsu Sc. Tech. Journal, March 1968, str. 183-219-, Doc. dr. Vehovar Leopold, dipl. ing. met. Inštitut za kovinske materiale in tehnologije, Lepi pot 11, 61000 Ljubljana, Slovenija Vehovar Stanislav, dipl. ing. met. IM POL Slovenska Bistrica, 62310 Slovenska Bistrica Prispelo: 12. 02. 1992 Sprejeto: 10. 03. 1992 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana PRIKAZI DOGODKOV, DEJAVNOSTI ČLANOV MIDEM IN DRUGIH INSTITUCIJ CENTRALNI SESALNI SISTEM UVOD Eden osnovnih pogojev za uspešno mikroelektronsko proizvodnjo je čisto okolje v najširšem pomenu besede. Začetni material, kemikalije, plini, voda, procesne komore in proizvodno okolje morajo zadoščati ustreznim kakovostnim kriterijem, ki zagotavljajo nizek nivo kontaminacije proizvoda in s tem posredno omogočajo visok izplen in vgraditev kvalitete v proizvod. V proizvodno okolje štejemo prostore in delovna mesta, kjer se odvijajo procesi ter ljudi, ki upravljajo stroje in opravljajo določene tehnološke operacije. Filozofija čistega okolja je bila do sedaj vedno zaščititi proizvod od okolice in ljudi, ki so potencialni vir delcev in kontaminacije. Konstrukcija delovnih prostorov in delovnih mest je zato taka, da se proizvod vedno nahaja v zavesi čistega filtriranega zraka, ljudje, ki delajo v takih prostorih pa morajo biti oblečeni v predpisane obleke za čiste prostore. Eden trajnih problemov v čistih prostorih je tekoče vzdrževanje čistosti, saj se navkljub stalni filtraciji zraka, prah le nabira na delovnih površinah, v skritih kotičkih, na visokih nedosegljivih mestih, vnašamo pa ga v čisti prostor tudi ljudje z gibanjem skozi, oz. iz prostora v prostor. Za brisanje procesnih komor in delovnih površin uporabljamo posebne krpe za čiste prostore in to počnemo v glavnem ročno. Tak postopek seveda ne pride v poštev za čiščenje tal v čistih prostorih. ELEMENTI CENTRALNEGA SESALNEGA SISTEMA Za vzdrževanje čistosti tal je najbolj priročen sesalec s tem, da je sesanje prahu s klasičnim sesalcem nesprejemljivo, saj bomo v prostor vnesli več prahu kot pa ga odsesali. Klasični sesalniki lahko zadržijo samo delce večje od 5 mikrometrov, so hrupni, poleg tega pa kontaktne grafitne krtačke sesalnikov s kolektorskim motorjem razpršujejo po prostoru izredno droben grafitni prah. Uporaba centralnega sesalnega sistema reši vse naštete probleme naenkrat. Pri uporabi CSS zrak ne ostaja v prostoru kjer sesamo, ampak potuje z veliko hitrostjo po cevnem razvodu do centralnega sesalnika, ki je nameščen v servisnih pros- Osnovni elementi centralnega sesalnega sistema (CSS), ki ga vgradimo v objekt so (slika 1): * centralni sesalnik, ki je nameščen v pomožnem prostoru, * sistem gladkih plastičnih cevi premera 50 mm, 1 priključki v ustreznih razmakih, da s pregibno cevjo dolžine 5 - 7 m dosežemo vse točke v prostoru, * vtičnice, v katere vtaknemo pregibno cev in s tem avtomatično vklopimo centralni sesalnik. Vtičnice so lepo oblikovane, pokrite s pokrovom, ki ga po potrebi lahko zaklenemo. sistema torih objekta. Posesan zrak s prahom, ki se skozi filter sesalnika sfiitrira, lahko zajamemo in speljemo izven objekta. Prav tako se izognemo hrupu sesalnika, saj se v prostoru, kjer čistimo sliši samo srk zraka. Čiščenje s CSS je enostavno in hitro. Sesalnika ne prenašamo več iz prostora v prostor in med etažami. Z mehko pregibno cevjo ne poškodujemo opreme, kar se pri čiščenju s klasičnim sesalnikom dogaja. S pregibno cevjo in togimi priključki brez težav dosežemo tudi višje ležeča mesta. Osnovni princip čiščenja s CSS: Pregibno cev s primerno izbranim priključkom za čiščenje vklopimo v vtičnico. Centralni sesalnik se takrat avtomatično vklopi. Ko posesamo površino, izklopimo cev iz vtičnice. Sesalnik se ponovno avtomatično izklopi. 228 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana Pri načrtovanju sistema moramo upoštevati, da dosežemo s 5 - 7 m dolgo pregibno cevjo vse točke prostora, ki ga nameravamo čistiti. Upoštevati moramo vse ovinke okoli opreme, vrat in stopnic. Centralna sesalna napeljava je izvedena iz plastičnih cevi premera 50 mm, s tem da morajo biti vsi fazonski kosi predhodno znotraj zglajeni, sam sistem spajanja pa tak, da je napeljava znotraj popolnoma gladka in zrako-tesna. Vtičnice povezuje dvožilni signalni kabel za nizko napetost (12 - 24 V). Centralna sesalna napeljava je lahko vgrajena vidno (nadometno) ali pa vgrajena v objekt (podometno) kot vse ostale instalacije. Vtičnice so lahko stenske ali talne. Stenske vakuumske vtičnice so narejene iz odporne plastike in so estetsko oblikovane, slika 2. Talne vakuumske vtičnice so v osnovi iz plastike, pokrov pa je kovinski (nerjaveč, medeninast ali bakren), slika 3. Oboje vtičnice so opremljene s stikalom za daljinski vklop lahko pa imajo vgrajeno tudi ključavnico. Zaprte vtičnice popolnoma tesnijo. Centralni sistem je namenjen sesanju suhih površin, tekočino pa lahko sesamo samo, če imamo predposodo, oz. separator, ki loči tekočino od trdih delcev, ki gredo v cevni razvod. Za CSS uporabljamo predvsem industrijske sesalnike, slika 4. Izbira le-teh je na trgu velika, zato ustrezen sesalnik izberemo glede na zahtevo po hkratnem delovanju več priključnih mest. Za delovanje ene vtičnice zadostuje sesalnik, ki ima kapaciteto pretoka zraka 50 l/sec in dosega max. podpritisk vsaj 2 kPa. SI. 3: Talne vakuumske vtičnice 229 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana V Republiki Sloveniji se z izdelavo in montažo centralnega sesalnega sistema že od leta 1986 ukvarja Primož Tavčar. Pohvali se lahko z industrijskimi vgradnjami in instalacijami CSS v individualnih stanovanjskih hišah. Od večjih vgradenj omenimo naslednje: * mikroelektronika (CSS v Mikroelektronskem laboratoriju pri Fakulteti za elektrotehniko in računalništvo Univerze v Ljubljani), * industrijski objekti (proizvodnja otroške hrane Po-dravka v Koprivnici, prototip čiščenja v tovarni juh v Podravki, prototip odsesovanja manjših delcev v proizvodnji čokolade Gorenjka v Lescah, tehnična rešitev odsesovanja iz brusnih mest v emajlirnici ter sistem čiščenja višje ležečih mest v tovarni gospodinjskih aparatov Gorenje v Velenju, sistem čiščenja višje ležečih mest v valilnici Jata itn..), * računalniški centri (A-banka, Petrol), * * poslovne stavbe (prizidek poslovne stavbe Ljubljanske banke s cca 3000 m2 površine), * ostalo (mladinski dom Malči Belič v Ljubljani, Betnav-ski grad v Mariboru, hotelski del športnega centra hotela Relax v Kranjski gori....). Za vse dodatne informacije o CSS se obrnite na Primož Tavčar 61357 Notranje Gorice Notranje Gorice 232 tel 061 651 589 Prednosti centralnega sesalnega sistema : * klasični sesalniki, ki jih moramo prenašati iz prostora v prostor niso več potrebni, * skorajda neslišno delovanje sistema v primer javi s klasičnimi aparati, * klasični sesalniki izpihavajo nazaj v prostor drobne delce prahu, viruse in bakterije, ki po čiščenju še več ur lebdijo v zraku, ki ga vdihavamo: to je še posebej neprijetno za osebe, ki so alergične na prah; pri uporabi CSS se tudi najbolj drobni delci zbirajo v centralnem sesalniku, od koder jih brez težav odstranimo iz objekta, * pregibna plastična cev je mehka, zato pri čiščenju ne poškodujemo robov opreme, kar se pri uporabi klasičnega sesalnika pogosto dogaja, * čiščenje s centralnim sesalnikom je hitrejše, enostavnejše, z uporabo nastavkov pa tudi učinkovitejše; s pregibno cevjo brez težav dosežemo pajčevino na stropu in prah na višje ležečih površinah. in MIKROIKS d.o.o. 61000 Ljubljana Dunajska 5 tel. 061 312 898. 319 170 KONFERENCE, POSVETOVANJA, SEMINARJI, POROČILA SODOBNA ELEKTRONIKA 1991 TISKOVNA KONFERENCA - SODOBNA ELEKTRONIKA 91 Tradicionalna razstava Sodobna elektronika, telekomunikacij, RTV difuzije in sestavnih delov ter elementov je naša najstarejša in edina prireditev take vrste v Jugoslaviji od leta 1953. Razstava SE se je uspela uvrstiti in afirmirati kot ugledno mesto srečanja profesionalnega in poslovnega sveta elektronike. Sejem SE je član mednarodne zveze UFI, saj je uspel izpolniti zahteve tako po številu tujih razstavljalcev, obiskovalcev in infrastrukture. Sejem SE je v letu 1990 celo presegel spodnjo mejo tako, daje na sejmu sodelovalo blizu 50% tujih razstavljalcev iz 22 držav. Splošna gospodarsko politična situacija v Sloveniji in drugih delih bivše Jugoslavije je seveda vplivala tudi na letošnji sejem Sodobna elektronika. Odraža se v zmanjšanem številu tujih razstavljalcev, izpadu jugoslovanskih razstavljalcev ter v spremembi strukture razstavljalcev. Kljub vsem težavam pa je še vedno prisotno iz tujine kar 230 razstavljalcev, kar je vsekakor izreden uspeh. Slovenski proizvajalci se letos predstavljajo v večjem številu, letos 141, lani 114. Od tega je kar 50% razstavljalcev takoimenovanih d.o.o. - malih zasebnih podjetij z majhnim številom zaposlenih strokovnjakov. Taka manjša podjetja so na zahodu večina nosilci proizvodnje in uslug profesionalne elektronike in edini sposobni za hitro preusmeritev proizvodnih programov. Položaj prijavljenih razstavljalcev po panogah in grupah eksponatov je v primerjavi z lanskim letom manjši. Tako kot lani je na prvem mestu grupa sestavnih delov, enot in materialov v višini 33,9% - lani 40,4%, med njimi so 230 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana največji proizvajalci Siemens, Burns, AMC, Comeltec, . Iskra, Tesla, Institut Jožef Stefan. Drugo mesto pripada profesionalni elektroniki, ki je zastopana letos 28,3%, to je skoraj enako kot v letu 1990, med njimi so največji Asea Brown Boveri, Phoenix Contact, Telemecanique, Iskra, Tegrad, IMP Telecom, RIZ, Inštitut Mihajlo Pupin. Na tretjem mestu so razstavljalci inženiringa, računalniške podpore, montaže in vzdrževanja s 15,5% udeležbo, lani 2,1%. Prav s tega področja je število slovenskih razstavljalcev preseglo lanskoletno udeležbo. Med njimi so največji Hewlet Packard, Hermes Plus, Metalka MDS, Eurobit, Roland, Marand, Cartronik, Intertrade IOP, Emona Globtec, Oria Zagorje. Kljub temu, da je obstajala velika nevarnost, da se programska usmeritev sejma elektronike zaradi povečanja števila razstavljalcev iz te grupe podre, se to ni zgodilo. Četrto mesto zavzemajo telekomunikacije z udeležbo 9,3%, lani 13,2%. Do upada števila razstavljalcev s področja telekomunikacij je prišlo zaradi sejma telekomunikacij v Ženevi, ki se vsake štiri leta odvija v istem terminu kot naša Sodobna, elektronika. Med njimi so prisotni največji, Nikola Tesla, RIZ, Siemens, Unis Elkos, Iskra, Electronic Zagreb. Peto mesto pripada opremi za proiz vodnjo s 6,4%, lani 8,9%. Med njimi so največji Monolta, Inštitut za elektroniko in vakuumsko tehniko, Zelezopro-met, Trimo Trebnje, Unis Elkos, Iskra Ljubljana. Šesto mesto pripada radiodifuziji 6,1%, upada letos ni. Tu nastopajo IMP Telecom, RTV Oddajniki in zveze, El rad, PAP, Iskra, Autronic. Pregled prijavljenih razstavljalcev po panogah in grupah Letos bo na sejmu prvič tudi raziskovalni paviljon pod pokroviteljstvom Ministrstva za znanost in tehnologijo Slovenije. Menimo, da je taka predstavitev pravilna, kajti vzpostavljanje tesnega sodelovanja med znanstvenoraziskovalnimi inštitucijami in podjetji na bazi obojestranskih ekonomskih interesov in svojih domačih znans-tveno-raziskovalnih rezultatov je velik potencial, ki ga moramo izkoristiti. V našem današnjem položaju in pogojih poslovanja za naprej pa bo potrebno prestopiti tudi regionalno zapiranje v svoje gospodarske okvire, posebno na področju elektronike, ki beleži zelo hiter napredek in bi to pomenilo katastrofalni korak nazaj. Zato si kot organizatorji zastavljamo nalogo stopiti v prostor Alpe-Jadran ter postopno integracijo v širše evropske tokove. Zato pa je nujna maksimalna odprtost pretokov blaga, kapitala, ljudi, znanja in idej. Slovenija in Ljubljana naj postaneta mesto srečanj tokov ponudbe in povpraševanja proizvodov in uslug na področju profesionalne elektronike med vzhodom in zahodom. No, to mesto si je sejem elektronike v tolikih letih že pridobil, saj je poleg Munchena, Milana in Pariza, tretje največje sejemsko srečanje. Zato moramo to mesto, ki smo si ga v 37. letih pridobili zadržati in ga izkoristiti, seveda pa je vse to odvisno od mnogih faktorjev, predvsem pa političnih. Ljubljana, 27.9.1991 Projektni vodja Jana Trpin, iur. eksponatov: Panoga Dejavnosti grupe eksponatov 1990 1991 štev. štev (v %) vrst. red štev štev (V %) vrst. red 1 91/90 t=1990 1 Profesionalna elektronika 228 28,8 2 199 28,3 2 87 1.1. Krmilna in regulacijska elektr. 45 5,7 26 3,7 57 1.2. Avtomatizacija 36 4,6 39 5,5 108 1.3. Industrijska elektronika 46 5,8 47 6,6 102 1.4. Močnostna elektronika 14 1,8 7 0,9 50 1.5. Nuklearna elektronika 3 0,4 2 0,3 66 1.6. Medicinska elektronika 6 0,7 3 0,4 50 1.7, Merilna in preizkuševalna el. 78 9,9 51 7,2 65 1.8. Prof. avdio in video elektronika / 18 2,5 / 1.9. Avtomobilska elektronika 6 0,8 2. Telekomunikacije 104 13,2 4 69 9,8 4 66 2.1. Naprave za komutacijo 13 1,6 5 0,7 38 2.2. Naprave za žični prenos 18 2,2 16 2,3 88 2.3. Naprave za brezžični prenos 31 3,9 16 2,3 51 2.4. Telekom, aparati in terminali 32 4,1 23 3,3 71 2.5. Teleinformacija - storitve 10 1,3 5 0,7 50 2.6. Antene za telekomunikacije / 4 0,5 / 231 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana 3. Radiodifuzija 52 6 6 5 43 6,1 3.1. Radiodifuzni oddajniki in pretvorniki 5 0,6 3 0,4 60 3.2. Antene in antenske naprave 15 1,9 8 1,1 53 3.3. Naprave za satelitske prenose 9 1,1 10 1,4 111 3.4. Kabelska distribucija kanala 10 1,3 11 1,6 110 3.5. Oprema za proizv. radiodif. programov 13 1,6 11 1,6 84 4. Oprema za proizvodnjo 70 8,9 6 45 6,4 5 64 4.1. Oprema za proizv. elektr. naprav 24 3,0 17 2,4 70 4.2. Oprema za proizv. sest. delov in funk. enot 23 2,9 16 2,3 69 4.3. Oprema za razvojne laborat. 23 2,9 12 1,7 52 5. Sestavni deli, enote, materiali 319 40,4 1 239 33,9 1 75 5.1. Polprevod. sest. deli in elektronke 42 26 3,7 62 5.2. Pasivni sest. deli in enote 44 5,6 27 3,8 61 5.3. Funkcijske enote 41 5,2 21 2,9 51 5.4. Elektromehanski sest. deli in enote 87 11,0 40 5,7 46 5.4.1. Stikala in pretikala / 9 1,3 / 5.4.2. Spojni elementi / 14 1,9 / 5.4.3. Releji / 5 0,7 / 5.4.4. Sest. deli za elektroakustiko / 7 0,9 / 5.5. Sest. deli za močnostno elektroniko 12 1,5 20 2,8 166 5.6. Senzorji 27 3,4 17 2,4 70 5.7. Mat. za proizv. sest. delov in enot 31 3,9 23 3,3 74 5.8. Viri električne energije 16 2,0 13 1,8 81 5.9. Žice in kabli 39 4,9 17 2,4 43 6. Inženiring in literatura 17 2,1 3 109 15,5 3 6.1. Raziskave in razvoj 17 2,1 11 1,6 64 6.2. Projektiranje in inženiring 38 5,4 6.3. Rač. podpora inženirski dejavnosti 28 3,9 6.4. Učni pripomočki 5 0,7 6.5, Strokovna literatura 7 0,9 6.6. Montaža, servis, vzdrževanje 13 1,8 790 100% 697 100% Domači razstavljalci po republikah Zbir razstavljalcev 1990 1991 Dir. Zastop. Vsi Dir. Zastop. Vsi Slovenija 141 10 151 Hrvaška 18 1 19 Srbija 4 1 5 BiH 3 3 Makedonija 2 1 3 174 3 177 168 13 181 1990 1991 vsi vsi domači 177 181 tuji 417 230 skupaj 594 411 232 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana OB SODOBNI ELEKTRONIKI 91 SODOBNA ELEKTRONIKA (SE) je naša največja sejemska prireditev; je tudi najstarejša in edina prireditev te vrste v jugovzhodni Evropi. Letos bo potekala v izjemno kritičnih okoliščinah. Vojna na ozemlju razpadajoče Jugoslavije, z njo pogojene krizne situacije v odnosu do njenih južnih delov in do tujine ter številne praktične negativne gospodarske implikacije so v tem trenutku neizogibno povzročile znatno redukcijo udeležbe tako s strani podjetij iz nekaterih republik, še bolj pa iz inozemstva. To ima seveda odraz na vsebinski fizionomiji SE. Le-ta bo nekoliko pogrešala tradicionalne nastope nekaterih nekdanjih velikih hiš elektronike, bo pa bolj zajela nastajajočo strukturo manjših in srednjih podjetij; med njimi mnogih novih in tudi programsko svežih, ki se za ustrezno tržno uveljavitev šele borijo. V primerjavi z letom 1990, ko je bila udeležba podjetij s programom PC računalnikov omejena, so letos le-ta vključena. To je bilo neizogibno, čeprav sicer ne ustreza v celoti želenim trendom nadaljne profesionalizacije SE. Treba je bilo namreč zagotoviti vsaj minimalno ekonomičnost sejemskega prostora, grozila pa je tudi negotovost udeležbe na sejmu INTERBIRO v Zagrebu, ki je sicer absorbiral tovrstne razstavljalce. Toda kljub vsem pomanjkljivostim in težavam, ki so posledica izjemnih okoliščin, na katere skoraj ni bilo mogoče vplivati pa organizator in Programski svet sodita, da je dosežena udeležba velik uspeh in da je bila odločitev, da SE tudi v kriznem obdobju na vsak način ohranimo, pravilna. Zlasti vsi tujci, ki se zaradi bojazni prevelikega rizika letos SE ne udeležujejo, v pričakovanju postopne normalizacije zagotavljajo udeležbo v naslednjih letih. Tisti, ki so se Sodobne elektronike kljub vsemu udeležili pa se očitno ravnajo po preizkušenem poslovnem pravilu, da je prav zaradi dobe, ki pride za krizo, treba biti v krizi zraven! Naštete težave in omejitve letošnje SE, ki sovpada s trenutkom, ko se bodo nadaljevali vsestranski napori za politično in zlasti gospodarsko umestitev Republike Slovenije v ožji in širši evropski in svetovni prostor pa vzpodbujajo k razmišljanjem o novi koncepciji nadaljnjega razvoja SODOBNE ELEKTRONIKE. Po programski in vsebinski plati že dlje ugotavljamo, da je elektronika skoraj prenehala biti pojem samostojne panoge. Postala je tako široka, da vanjo sodijo ali pa so vsaj z njo povezana skoraj vsa področja nekdaj neodvisnih tehniških disciplin, skoraj vsi finalni industrijski izdelki, mnogi polizdelki ter surovine pa tudi vsa področja storitev od šolstva, zdravstva, javne uprave, obram- be itd. Zato je na mestu razmišljanje o ožjih specializacijah, t.i. "sejmih v sejmu", npr. za področje telekomunikacij, merilnih tehnologij, surovin in sestavnih delov itd. in/ali sejmov za posamezna področja elektronike v uporabi (npr. promet, energetika, industrijske panoge, zdravstvo, šolstvo, ekologija itd.). V teh programskih okvirih bo treba nameniti ustrezen prostor zlasti t.i. "sejmu znanja", ki bo vključeval prikaze zmogljivosti raziskovalnih ustanov, univerz, strokovnih asociacij in proviadnih ustanov, nadalje ponudbe ustreznih inovacij in patentne ponudbe, možnosti vključevanja v tekoče in predvidene raziskovalne projekte, ponudbe financiranja, ponudbe ustreznega izobraževanja ter strokovnih publikacij. Zametek takega prikaza bo, čeprav še skromen in omejen, že na SE 91. Po poslovni plati, ki je seveda neločljivo povezana z vsebinsko pa bo treba SE še močneje umestiti v okvir tovrstnih specializiranih sejov v Evropi, s tem, da bo kar najbolj pokril geografski prostor Alpe-Jadran pa tudi Heksagonale; v njem vsekakor lahko postane najpomembnejši sejem s takimi specializacijami. Ne gre namreč pozabiti na temeljno prednost gospodarsko odprte Slovenije, ki leži v možnostih povezovanja poslovnih poti med Srednjo in Jugovzhodno Evropo ter Bližnjim Vzhodom pa tudi med Severno Evropo in Mediteranom oz. med srednjeevropskim Zahodom in Vzhodom. Razvoj teh potencialnih možnosti bo sicer predvsem odvisen od splošne ureditve razmer na Balkanu in Vzhodu. Toda mnogo lahko storimo tudi sami, predvsem z velikim posluhom za sodobno poslovnost, za iniciativno tržno nastopanje in za izčrpno in vsestransko informiranje o naših možnostih. Pomemben del takega obnašanja je tudi sodobnost v oblikah in metodah prikazovanja razstavljenega, pri čemer je napredek t.i. marketinške zavesti naših podjetij že opazen. Ker je vsaka krizna situacija tudi "preoblečena priložnost" in hkrati izziv, bosta organizator in programski svet SE, vzporedno z razvojem uveljavitve Republike Slovenije v Evropi in svetu, prav tako vlagala ustrezne napore za uveljavitev SODOBNE ELEKTRONIKE kot pomembne sestavine njene gospodarske identitete. Ljubljana, 2. oktobra 1991 Predsednik Programskega sveta SE Miloš Kobe, dipl, el. ing. Generalni direktor Gospodarskega razstavišča Borut Jerše, dipl. oec. 233 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana iT«, IASLOVNICE lili lili iiliJlfU UNIVERSITY Of LJUBLJANA ERSITY OF LJUBLJANA Faculty of electrical and computer engineering I. ADDRESS: Laboratory for Electron Devices Faculty of Electrical and Computer Engineering University of Ljubljana TrzaSaka 25 61000 Ljubljana SLOVENIA Tel. : 38 61 265 161 FAX : 38 61 264 990 Email : damjan.senč@uni-lj.ac.mail.yu II. GROUP MEMBERS: name prof. dr. Jože Furlan prof. dr. Slavko Amon doc. dr. Franc Smole Danilo Vrtačnik dipl. ing. Drago Resnik dipl. ing. mag. Damijan Senčar mag. Dejan Križaj Ivan Skubic, dipl. ing. Elvis Basaneže dipl. ing. Saša Sokolič dipl. ing. Uroš Aljančič dipl. ing. Žurga Marijan Horvat Janez activities semiconductor materials and devices semiconductor materials and devices a-Si:H modeling and processing semiconductor processing semiconductor processing measurements device modeling a-Si:H modeling a-Si:H modeling fundamental properties, modeling semiconductor processing a-Si:H modeling technician technician III. ACTIVITIES: A: DEVICE MODELING & SEMICONDUCTOR PHYSICS 1.) 1D stationary modeling of arbitrary semiconductor structures including bandggap narrowing, Auger recombination, impact ionization etc. (S.Amon) 2.) 1D transient modeling - extension of 1D stationary modeling program . ( V. Gradišnik, S. Amon ) 3.) 2D reverse bias semiconductor modeling (D. Križaj, S. Amon) - mathematical techniques, multigrid method,.. - high voltage termination techniques -- field plate, guard ring, etc. 4.) generally described semiconductor modeling (S. Sokolič, S. Amon) - mathematical techniques, variety of models - heavily doped semiconductor modeling band gap narrowing, band tailing, donor band broadening, incomplete ionization 5.) I-V dependence modeling and DOS derivation in low conducting materials with traps (I. Skubic, J. Furlan) 6.) transient response of charge carrier densities in amorphous semiconductors (J. Furlan, V. Ambrožič, E. Basaneže) - large signal light excitation - small signal light excitation 7.) internal and external properties of a-Si:H p-i-n solar cells (F. Smole, J. Furlan) -- effect of gap states distribution, p-i, i-n interfaces, heterostructures, quality of surface,.. - numerical and analytical evaluation of internal and external electrical properties of a-Si:H solar cells 234 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana 8.) quasi 3D solar cell modeling (S. Sokolič.D. Križaj) - sheet resistance influences - mathematical techniques 9.) parallel connected tandem a-Si solar cell (J. Furlan) B: SEMICONDUCTOR TECHNOLOGIES 1.) solid diffusion sources and their application for different diffusion profiles at reduced temperatures (D. Resnik, D. Vrtačnik) 2.) BRL and its influence on electrical characterization of pn junctions (D. Vrtačnik, D. Resnik) 3.) double diffused layers on n-n epi substrate (p+nn-n+) (D. Vrtačnik, U. Aljančič, D. Resnik, S. Amon) 4.) reduction of leakage current in shallow pn junction by OSF reduction (D. Resnik, U. Aljančič, D. Vrtačnik) 5.) deposition of a-Si:H layer and p-i-n structures (F. Smole) 6.) Developed Devices : - Si solar cells - planar power bipolar transistor - pressure sensor - Zener diodes with double diffused technology - p-i-n a-Si:H solar cell 7.) Pilot Line: - Si photosensor C: MATERIAL AND DEVICE CHARACTERIZATION 1.) C-V measurements (D. Senear) - fixed charge, mobile charge, substrate doping - interface state density 2.) C-t measurements (D. Senear) - Zerbst method for life time determination - DLTS method for deep levels density measurement 3.) DC device parameter measurements (D. Senear) 4.) a-Si:H DOS characterization using SCLC measurements (I. Skubic, J, Furlan) 5.) a-Si:H DOS evaluation using small signal transient response (J. Furlan, E. Basaneže) 6.) spectral response measurements (I. Skubic, D. Senear) IV. EQUIPMENT A: DEVICE MODELING & SEMICONDUCTOR PHYSICS - NUMERICAL TOOLS 1. PROCESS MODELING 1.) SUPREM II: 1D process simulator, Stanford University 2. DEVICE MODELING 1.) BAMBI 2.0: Basic analyzer of MOS and bipolar devices, Technische Universität Wien. 2.) MG3: 2D program for reverse biased semiconductor simulation, written in our lab, still in development. 3.) ASPINM: Program for a-Si:H p-i-n solar cells modeling; developed in our lab. 4.) SIMCELL 1.1: quasi 3D Simulator for solar cells developed in our lab. 3. COMPUTER EQUIPMENT 1.) 6x PC/AT personal computer 2.) connected to the university VAX 8550 3.) connected to the faculty HP SUPER MINI 835 4.) 2x HP 720 workstation B: SEMICONDUCTOR TECHNOLOGIES 1. INTRODUCTION Fabrication facilities are capable of 3" diameter Si wafer processing. Process room of total area 70 m2 consists of three clean rooms of class 1000, class 100 under laminar flowhoods. 2. MASK FACILITIES Emulsion masks 3,5" x 3,5"; 4" x 4"; 5" x 5", supported by manual or CAD design, 10 - 20 x reduction on GCA reduction camera, final 10x or 3x reduction on step & repeat GCA camera. 3. LITHOGRAPHY Cannon 300 PLA proximity mask aligner, Using positive photoresist HPR 204. 4. DIFFUSION & OXIDATION Tempress Omega Junior Diffusion Furnaces Tube Process Gas No. 1 BN deposition N2,H2,02 2 Field oxide N2,02, bubler, TCA 3 B drive in, P reoxidation N2,02, bubler, TCA 1 Phosphor deposition N2,02 2 n reox, PSG, n drive in N2,02, bubler 235 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana Solid diffusion sources: p - type: N 975 from Carborundum, standardly used with low temperature H2 injection Boron Plus (GS 126, GS 139, GS 245) from Owens Illinois n - type: Phosplus TP 250, TP 360 from Owens Illinois PH 950, PH 1025 from Carborundum 5. METALLIZATION MRC 603-1 Sputtering System Targets: Al - Si 1%, Ag, Ti, NiV 6. WET ETCHING & WAFER CLEANING Micro Air Wet Station Rinse & Dry Tempress 7. OPTICAL INSPECTION Optical microscopes, magnifications 10 - 200x Interference metallograph microscope (maximal magnification 1000x) UV inspection lamp 8. GD a-Si DEPOSITION SYSTEM Single chamber deposition system for a-Si multilayer structures C: PROCESS & DEVICE CHARACTERIZATION 1.) Sheet resistivity prober: 4 point measurement 2.) Diffused profile measurements:anodic oxidation 3.) Electrical characterization: - HP 4145 B Semiconductor Parametric Analyzer - HP 4140 B pA - meter, DC voltage source - HP 4280 A 1 MHz C - meter, CV plotter - Tektronix Curve Tracer 577 - IBM PC with IEEE controller interface card 4.) Optical characterization: - Solar Simulator AM1 - Spectrophotometer 5.) Measurements of thickness and refractive index of thin films: - Gaertner ellipsometer L 116 + HP 9825A 236 Informacije MIDEM 21 f 1991 )3, Ljubljana ČLANI MIDEM In memoriam Rudi Jančar Novembra leta 1991 je v sedemin-sedemdesetem letu starosti preminil Rudi Jančar, ustanovitelj in direktor svoječasnega Inštituta za elektroz-veze v Ljubljani ter organizator in vizio-nar slovenske elektronske industrije. Ime Rudi Jančar je pojem za vse generacije, ki so po drugi svetovni vojni delale na raziskavah, v proizvodnji ter šolanju na področju elektrozvez, elektronskih naprav in elementov ter materialov za elektroniko. Rojen v Mariboru v železničarski družini, se je po osnovni in meščanski šoli v Mariboru zaposlil kot trgovski vajenec v radios-troki v Ljubljani in se hkrati ob zaposlitvi vpisal na srednjo tehniško šolo. Vendar se je šolal le dve leti, ker je bil leta 1934 zaradi političnega delovanja obsojen na poldrugo leto zapora ter izključen iz vseh srednjih šol v Jugoslaviji. Po prihodu iz zapora si je čez nekaj časa našel zaposlitev v servisu podjetja Philips v Beogradu, kjer je že delalo nekaj slovenskih radiotehnikov. Ti so pozneje prešli v novo Philipsovo tovarno radijskih sprejemnikov v Pančevu ter prevzeli vodstvena mesta. Rudi Jančarje postal vodja montaže. Že tedaj je znal Jančar pritegniti s svojo zavzetostjo za stroko druge sodelavce, tehnike in inženirje. Ob izbruhu vojne so ga leta 1941 v Mariboru mobilizirali, po kapitulaciji pa se je čez nekaj časa prebil v okupirano Ljubljano ter se vključil v ilegalno delo na področju radijskih zvez. Po tem je odšel leta 1942 v partizane, kjer je vodil in organiziral radijske zveze ter izdelavo radijskih oddajnih postaj. Velik vzpon je doživela radijska stroka z ustanovitvijo preciznih mehaničnih in radiodelavnic v Starih žagah in nato v Crmošnjicah, kjer so razvili in izdelali svoj tip radijskega oddajnika - sprejemnika Spard. Rudi Jančar je bil ob koncu vojne tehnični vodja radijske postaje na Kočevskem, kije delovala še nekaj časa po vojni. Ob vseh teh dejavnostih je zrasla generacija strokovnjakov, ki jih je Rudi Jančar pritegnil za delo v Inštitutu za elektroz-veze v Ljubljani, delno pa so se zaposlili v tovarni Iskra v Kranju. Vizija domače dejavnosti elektrotehnike v Sloveniji je zrasla že v partizanih, uresničevati pa se je začela, ko je Rudi Jančar s finančno podporo Borisa Kidriča, takratnega ministra za industrijo v zvezni vladi, pričel zbirati instrumenta-rij, proizvodne stroje, reprodukcijski material in literaturo pa tudi domače in tuje strokovnjake, da bi postavil razvojno in proizvodno bazo, ki naj bi z lastnimi silami reševala domače zahteve in potrebe po elektronskih napravah in elementih. Formalno so to dejavnost organizirali marca 1948, ko je bil z uredbo zvezne vlade ustanovljen Inštitut za elektrozveze, Rudi Jančar pa je bil imenova za prvega direktorja. Inštitut je pozneje prerastel v Industijo za elektrozveze, iz katere so nastale vse proizvodne kapacitete za radijske in druge zveze, elektronske pasivne in aktivne instrumente ter elemente za elektroniko po Sloveniji. Jančarje bil direktor do združitve z Iskro leta 1961. Rudi Jančar je že od začetka zavestno delal na konceptu policentričnega razvoja elektronske industrije v Sloveniji. Vsak dosežek v laboratorijih inštituta je znal s svojimi sodelavci presaditi v proizvodnjo, tudi brez velikih investicij, brez kakršnekoli licence in ob doma izdelani opremi ter če le mogoče z domačimi materiali. Rudi Jančarje znal pritegniti sposobne ljudi, ne glede na njihovo politično opredelitev (zaradi česar je imel tudi politične težave) in je znal poiskati strokovnjake doma in v tujini. Inštitut je sodeloval s sorodnimi inštitucijami v Franciji (CNET), na Poljskem (ITR), v ČSSR (Tesla), v Nemčiji (SEL) in drugimi. Posebno pristno je bilo sodelovanje IEV s tehniškimi fakultetami in srednjimi tehniškimi šolami, kjer so strokovnjaki iz IEV tudi predavali in od koder so prihajali mladi kadri. Za vsem tem je tičala dejavnost Rudija Jančarja, ki je znal spodbuditi v vseh ljudeh ustvarjalni entuziazem in motivirati vsakega posameznika, od visokih strokovnjakov, do preprostih delavcev, saj je prisluhnil njihovim predlogom ali pa težavam ter se znal iskreno veseliti njihovih uspehov. Ob desetletnici inštituta IEV, leta 1958, je bilo v Industriji za elektrozveze zaposlenih že 1.500 ljudi, delovali pa so proizvodni obrati v Semiču za papirne kondenzatorje, Šentjerneju za upore in potenciometre, v Horjulu za elektronske merilne inštrumente ter v Ljubljani na sedmih lokacijah za permanentne vlite magnete, za ferite, miniaturne in avtomobilske žarnice ter fotocelice, za VF keramiko in keramične kondenzatorje, za kremenove nihajne kristale, za specialne kondenzatorje, za polprevodnike in tranzistorje, za brezžične zveze in zveze po daljnovodih. Iz IEV pa so nastale tudi Telekomunikacije na Pržanu za radijske sprejemnike, elektrolitske kondenzatorje, membrane in zvočnike. Skupno so leta 1958 proizvajali že okoli 120 sestavnih delov, ki so krili cca. 85% jugoslovanskih potreb. Nekaj pred združitvijo s kranjsko Iskro je prišel Rudi Jančar zaradi poštenega osebnega mišljenja ter svojih konceptov v spor s političnimi strukturami v Sloveniji ter bil zaradi tega odrinjen iz Iskre. Po letu 1961 je bil štiri leta svetnik za elektroindustrijo na Gospodarski zbornici Slovenije, za tem pa do upokojitve šest let pomočnik direktorja Inštituta za elektroniko in vakuumsko tehniko v Ljubljani. Tudi na teh delovnih mestih je z vsem žarom organiziral in podpiral domače razvojno in raziskovalno delo in pri tem sodelujoče strokovnjake. Po upokojitvi se je še vedno aktivno zanimal za razvoj stroke in imel stike s svojimi bivšimi sodelavci, med drugim tudi z našim društvom. Z Rudijem Jančarjem smo izgubili pionirja naše elektronske industrije ter plemenitega, poštenega človeka, ki si je s svojim delom in življenjem ter dosežki elektronike v Sloveniji postavil trajen spomenik. Milan Slokan ¡111 237 Informacije 21 (1991 )4, Ljubljana VESTI j OBVESTILA___ PRIKAZI MAGISTRSKIH DEL IN DOKTORATOV V LETU 1991 Magistrska dela Naslov: Miniaturna katodna elektronka Avtor: Vincenc Nemanič, dipl. ing. Mentor: Prof. dr. Alojz Paulin Univerza v Mariboru, Tehniška fakulteta Predstavil sem osnovni princip delovanja dveh tipov miniaturnih katodnih elektronk, z elektromagnetnim (EM) in elektrostatičnim (ES) odklonom. Prikazal sem težave, tako fizikalne, kot tehnične narave, ki jih je bilo treba upoštevati za uspešno opravljeno nalogo. Sem prištevam vakuumsko procesiranje elektronke, izračun in izdelavo elektronsko optičnega in odklonskega sistema, izdelavo in karakterizacijo visokoločljivih luminis-centnih zaslonov in postavitev vseh merilnih in kontrolnih metod. Pri bistvenih karakteristikah elektronk sem navedel teoretične omejitve kot tudi omejitve, ki so povezane z lastnostmi danes poznanih materialov. Naslov: Enoploščni merilnik magnetne pločevine Avtor: Bogdan Krčca, dipl. ing. Mentor: Prof. dr. Božidar Hribernik, dipl. ing. Univerza v Mariboru, Tehniška fakulteta Delo prikazuje osnovne principe in realizacijo meritve izgub magnetenja ter ostalih magnetnih lastnosti v merilnem vzorcu, z uporabo dveh metod: - vvattmetrična metoda - H metoda Merilni sistem se uporablja za merjenje orientiranih magnetnih pločevin pri magnetnih polarizacijah 1T do 1.8T in za meritev neorientiranih magnetnih pločevin pri polarizacijah 0.8T do 1.5T, pri različnih frekvencah magnetenja. Enoploščni merilnik magnetne pločevine je primeren za merjenje vzorcev, ki so v obliki plošče ali v obliki traku, vsakršne kvalitete. Magnetne karakteristike (izgube magnetenja, dinamične histerezne krivulje) merimo pri sinusnem poteku magnetnega fluksa v vzorcu, pri izbrani amplitudi magnetne polarizacije in pri izbrani frekvenci magnetenja. Naslov: Signalni procesorji pri obdelavi signalov Avtor: Peter Planlnšič, dipl. ing. Mentor: Prof. dr. Dali Oonlagič, dipl. ing. Univerza v Mariboru, Tehniška fakulteta V magistrskem delu smo opisali splošnonamenske digitalne signalne procesorje in prednosti njihove uporabe pri obdelavi signalov, zlasti pri izvajanju algoritmov za spektralno analizo in digitalno filtriranje signalov pa tudi algoritmov za analizo linearnih sistemov. Opisali smo metode najmanjših kvadratov za ocenjevanje parametrov signalov in za sintezo digitalnih filtrov. Večji del smo obravnavali linearne frekvenčne transformacije, kot so Fourierjeva, Hartleyeva in VValshova ter pripadajoče digitalne filtre. Temeljiteje smo se posvetili merjenju drsečega spektra signala z algoritmom rekurzivne diskretne Fourierjeve transformacije. Drugi del dela obravnava možnosti uporabe signalnih procesorjev za analizo sistemov. Prav tako smo za analizo sistemov skušali uporabiti zamisel o rekurzivnem izračunavanju drsečega spektra z rekur-zivno dikretno Fourierjevo transformacijo. Podali smo nekaj primerov realizacije obravnavanih algoritmov digitalne obdelave signalov elektroenergetskega sistema, ki so realizirani z digitalnimi signalnimi procesorji. Naslov: Digitalna sita v kaskadni obliki višjih stopenj avtor: mitja šolar, dipl. ing. Mentor: Prof. dr. Bruno Stiglic, dipl. ing. Univerza v Mariboru, Tehniška fakulteta V delu je predstavljena metoda načrtovanja kaskadne oblike digitalnega sita s kaskadami višjih stopenj. Vpliv kvantizacije je prikazan z zaokroževalnim šumom in popačenji frekvenčnega odziva. Podani so rezultati za kaskadno realizacijsko obliko z dvema, tremi in štirimi kaskadami, za nekaj primerov nizkih digitalnih sit z omejenim trajanjem impulznega odziva stopenj 20, 30, 40, 50, 60, 80 in 98. Kvantizacijske napake za različne realizacijske oblike smo ocenili z izhodno šumno močjo. Primerjali smo lastnosti kaskadne in direktne realizacijske oblike nizko prepustnih digitalnih sit. Na primerih sita stopnje 24 smo naredili primerjavo med direktno realizacijsko obliko, med kaskadno izvedbo sita z osnovnimi kaskadami in kaskadno izvedbo sita s kaskadami višjih stopenj. Ugotovili smo, da so kaskade višjih stopenj primerna realizacijska oblika v primerjavi z direktno realizacijsko obliko, če upoštevamo, da zaradi nekaterih vzrokov ne moremo realizirati sit v direktni obliki visokih stopenj. 238 Informacije 21 (1991 )4, Ljubljana Naslov: Geometrijska sinteza večstopenjskega širokopasovnega ojačevalnika z induktivnimi kompenzacijami Avtor: Peter Starič, dipl. ing. Mentor: Prof. dr. Ludvik Gyergyek, dipl. ing. Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko in računalništvo V širokopasovnih napetostnih ojačevalnikih, ki jih obravnavam, imajo posamezne ojačevalne stopnje uporovna bremena. Ker pa imajo aktivne naprave ojačevalnika (transistorji, FET ali elektronke) ter vezave med njimi neogibne kapacitivnosti, bremena niso čisto ohmska, temveč vplivajo paralelno še omenjene kapacitivnosti. Zaradi teh kapacitivnosti se zoži frekvenčni pas, ki ga prenaša ojačevalnik. Sodobni širokopasovni ojačevalniki so po večini enosmerni, zato velja, da je njihov frekvenčni pas enak zgornji mejni frekvenci coh, oz. /h. Načelo induktivnih kompenzacij je, da dodamo vsaki ojačevalni stopnji eno ali dve tuljavi, ki jih dimenzionira-mo tako, da tvorijo skupaj s prej omenjenimi kapacitiv-nostmi in bremenskimi upornostmi vezje, ki ima določen razpored polov in ničel. Pri vezjih s samimi poli moremo na ta način doseči, da ustrezajo poli bodisi Buttervvor-thovi, Besselovi ali kaki drugi razporeditvi. Tako moremo z dodatkom pravilno dimenzioniranih tuljav občutno razširiti frekvenčni pas, oz. zvišati zgornjo mejno frekvenco /h ter zmanjšati čas x r. Poli, ki jih imajo širokopasovni ojačevalniki, so konjugirano kompleksni. Če je število polov liho, je dovoljen en sam realen pol. Načelo geometrijske sinteze je, da najprej izračunamo premere krogov, ki gredo skozi vse pare konjugirano kompleksnih polov, oz. skozi realni pol. Razmerja premerov krogov pri tabelaričnih podatkih za pole in pri praktičnem širokopasovnem ojačevalniku so enaka. Premer kroga je proporcionalen K/RC, kjer je K" konstanta (1, 2 ali 4), ki je odvisna od načina induktivne kompenzacije in je poznana, FfCpa je časovna konstanta nekompenziranega bremena v posamezni stopnji. Če poznamo konstanto RC v eni sami stopnji, moremo s pomočjo razmerij premerov krogov določiti, kakšne morajo biti konstante RCv vseh drugih stopnjah. Z izbiro transistorjev pa so poznane tudi kapacitivnosti v nekaterih drugih stopnjah, kar še olajša izračun. S pomočjo znanih konstant RC ter izbrane razporeditve polov moremo nato izračunati vse induktivnostiterdruge parametre vezij (sklopni faktor k ter premostitveno ka-pacitivnost Cb pri vezjih T). Izhodiščno konstanto RC pa določimo za izhodno stopnjo na osnovi maksimalne izhodne napetosti ter želene pasovne širine in dovoljene nelinearnosti. Nadaljni postopek izračuna je iterativen. Ko smo določili vse elemente vezij, izračunamo zgornjo mejno frekvenco kompenziranega ojačevalnika /h ter zgornjo mejno frekvenco nekompenziranega /h. Razmerje Wfh = rib nam pove, za koliko smo izboljšali frekvenčni pas zaradi vstavljenih induktivnosti s postavljenim razporedom po- lov. S faktorjem rib moremo na osnovi želene pasovne širine znova določiti izhodiščno časovno konstanto RC (in morda vzeti kak drug izhodni transistor). Na osnovi tega, po zgoraj opisanem postopku znova izračunamo vse parametre vezja in tako dobimo končno verzijo ojačevalnika. Omenjenega iterativnega postopka tu ne bom obravnaval, ker je poudarek samo na geometrijski sintezi. Pravilna izbira transistorjev in FET v širokopasovnih napetostnih ojačevalnikih je spričo naravnost ogromne raznolikosti, ki se pojavlja na tržišču, precej težak problem. Razen tehnične primernosti teh naprav moramo upoštevati tudi porabo celotnega ojačevalnika, ceno transistorjev in možnost dobave. Po drugi strani pa postane zaradi doslednega upoštevanja vseh parametrov transistorjev v širokopasovnem ojačevalniku izračun tako zapleten, da izgubi vsako preglednost. V pričujočem delu zato najprej upoštevam samo najosnovnejše karakteristike transistorjev, oz. FET, da dobim pregledne osnovne enačbe. Pozneje postopno dodajam še druge važnejše parametre ter izračunam njihov vpliv na vezje, oz. - kadar je to možno - kompenzacijo teh vplivov. Najpomembnejši način induktivne kompenzacije širokopasovnih ojačevalnikov je z vezjem T, ki ga uporabljajo pri firmi Tektronix, Inc. in ki je bilo še pred dvema letoma pod zaporo, saj so natančnejšo analizo teh vezij šteli za tovarniško skrivnost. Zato sem vezja T v nadaljnji razpravi zelo natančno analiziral, ker so bistvena za geometrijsko sintezo. S sodobnimi širokopasovnimi ojačevalniki ojačujemo predvsem impulze, zato sem dogajanju v časovnem prostoru posvetil posebno pozornost. Vse račune v časovnem prostoru sem opravil z inverzno Laplaceovo transformacijo in ne z diferencialnimi enačbami, zaradi cesarje odpadlo neprijetno in zapleteno izračunavanje robnih pogojev. Inverzno transformacijo a, s katero sem dobil iskane časovne funkcije, sem izračunaval s Cauchyjevim integralom, oz. z residuumi, kar je - razen za večkratne pole - sorazmerno preprost algebrični postopek. Ta postopek sem uporabil tudi pri izračunu odziva na stopnico širokopasovnega vezja T (angl. all-pass circuit), za kar pa doslej ni bilo dokaza od inverzne transformacije a do Cauchyjevega integrala. . Čeprav so induktivne kompenzacije širokopasovnih ojačevalnikov temelj za razširitev frekvenčnega pasu, so vzporedno razvijali tudi aktivna vezja, ki so posebej namenjena za širokopasovno ojačevanje. Podobno, kot je to veljalo za vezja T, so tudi aktivna vezja tovarniška skrivnost, zato se njihov splošni opis ali morda celo njihova podrobnejša analiza pojavi v strokovni literaturi šele potem, ko so pri firmi razvili in izdelali že kaj boljšega. Zelo pomembno delo o aktivnih vezjih, ki sem ga dobil - žal - šele, ko sem končal delo na disertaciji, je knjiga, ki jo je napisal Dennis L. Feucht: Handbook of Analog Circuit Design. 239 Informacije 21 (1991 )4, Ljubljana DOKTORATI Naslov: Posebnosti porazdeljene aritmetike pri izvedbi nerekurzivnih digitalnih sit avtor: Mag. Rudolf Babič, dipl. ing. Mentor: Prof. dr. Bruno Štiglic, dipl. ing. Univerza v Mariboru, Tehniška fakulteta V priloženem delu smo opisali možnosti uporabe porazdeljene aritmetike pri izvedbi digitalnih sit z omejenim trajanjem impulznega odziva in z večjim številom koeficientov. Raziskave so bile usmerjene v analizo in modeliranje vplivov kvantizacije na pogrešek izhodnega signala v strukturi porazdeljene aritmetike ter v iskanje takšne oblike izvedbe nerekurzivnih digitalnih sit s porazdeljeno aritmetiko, ki omogoča tudi za nerekurzivna digitalna sita z velikim številom koeficientov enake hitrosti delovanja kot so prisotne pri njeni osnovni strukturi. Za vhodni signal z lastnostmi belega šuma smo opisali vplive kvantizacije vhodnega in izhodnega signala ter vmesnih rezultatov na pogrešek izhodnega signala. Posebej smo razvili model za ocenitev pogreška zaradi vplivov omejene natančnosti pri izvedbi aritmetičnih operacij v aritmetično logični enoti za osnovno strukturo porazdeljene aritmetike. Pri izvedbi nerekurzivnih digitalnih sit višjih stopenj v osnovni strukturi porazdeljene aritmetike je prisotna potreba po velikem pomnilniku. Njegova velikost se povečuje eksponencialno z naraščanjem števila koeficientov digitalnega sita. Z našim prispevkom se pridružujemo prizadevanjem pri iskanju takšne oblike izvedbe, ki omogoča zniževanje potrebne velikosti skupnega pomnilnika, pri tem pa ohranja tisto hitrost delovanja, ki je lastna osnovni strukturi porazdeljene aritmetike. Predlagana in opisana je kaskadna oblika s strukturami višjih stopenj, ki predstavlja kompromisno rešitev med splošno kas-kadno obliko z osnovnimi strukturami prve, druge in četrte stopnje ter neposredno izvedbeno obliko. S predlagano obliko izvedbe je mogoče doseči občutno zmanjšanje velikosti skupnega pomnilnika pri ohranjeni hitrosti delovanja osnovne strukture porazdeljene aritmetike. Podrobno je opisan postopek načrtovanja kaskad-nih struktur višjih stopenj za nizko prepustna digitalna sita z omejenim trajanjem impulznega odziva in linearno fazo. S pomočjo izrazov za modeliranje vplivov kvantizacije za osnovno strukturo porazdeljene aritmetike smo izpeljali tudi model za oceno šumne moči signala pogreška digitalnega sita za predlagano kaskadno obliko s strukturami višjih stopenj. S simulacijskimi rezultati smo potrdili upravičenost uporabe opisanega modela za manjše število kaskadnih struktur. Uporaba modela je prikazana pri določitvi razmerja signal šum na izhodu in oceni dušenja digitalnega sita v zapornem frekvenčnem področju. Naslov: Kontrolirano vgrajevanje defektov v silicijevih polprevodnikih tehnologijah Avtor: Mag. Marijan Maček. dipl. ing. Mentor: Prof. dr. Lojze Trontelj, dipl. ing. Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko in računalništvo Kljub vse širši uporabi novih polprevodniških materialov, kot so GaAs in druge spojine lll-V ter ll-VI, je še vedno velika večina polprevodniških komponent in vezij izdelanih na monokristalnem siliciju visoke kvalitete. Pri njihovi izdelavi si sledi vrsta termičnih operacij, med katerimi se spreminja populacija defektov v kristalni mreži silicija. Defekti na površini rezine nastajajo predvsem zaradi kontaminacije z nečistočami ter zaradi injekcije točkastih defektov med termičnimi operacijami, v notranjosti rezine pa predvsem zaradi precipitacije točkastih defektov, predvesm kisika v rezinah pripravljenih po metodi Czochralskega (CZ) in kovinskih nečistoč. Medtem, ko je rast defektov na površini v glavnem pojasnjena in zato tudi dokaj dobro obvladljiva pa je glede njihove rasti v notranjosti še precej nejasnosti. To velja še posebej za njihovo rast med temperaturnimi ciklusi proizvodnih procesov in za njihov vpliv na proizvodne parametre. Kristalni defekti, predvsem tisti, ki leže v aktivnem področju komponent in so kontaminirani s kovinskimi nečistočami, so nadvse škodljivi za lastnosti polprevodniških komponent. Zato je osnovna zahteva pri polprevodniških tehnologijah zmanjšanje kontaminacije in tvorbe defektov na najmanjšo možno mero. Osnovni ukrep za zmanjšanje kontaminacije je dosledna uporaba eks-tremno čistih surovin in kemikalij. Kljub temu pa zaradi narave procesa izdelave tvorbe defektov ni mogoče povsem preprečiti. Zato so bili v zadnjih nekaj letih v svetu razviti postopki za formiranje brezdefektne cone (BDZ) na površini rezine, ob hkratni kontrolirani tvorbi defektov v notranjosti rezine in na njeni hrbtni strani. Ti in spremljajoči sekundarni defekti, omogočajo lovljenje (getranje) nečistoč v varni notranjosti rezin. Tudi predložena doktorska naloga izhaja iz potrebe po uvedbi tehnike kontrolirane tvorbe defektov (Defect En-gineerlng), ki se je pokazala pri proizvodnji integriranih vezij (IV) srednje in visoke stopnje integracije v bivši ISKRI MIKROELEKTRONIKI. Pri tehniki kontrolitane tvorbe defektov sta v principu možna dva različna pristopa. Defekte lahko tvorimo s posebnimi postopki na površini rezine (zunanje getranje, ZG), ali pa s precipitacijo neravnotežnih točkastih defektov v notranjosti surove rezine. Notranje getranje (NG) se pretežno uporablja v CZ rezinah s srednjo in veliko vsebnostjo intersticijskega kisika. Postopki ZG so 240 Informacije 21 (1991 )4, Ljubljana dokaj dobro raziskani, manj je raziskan postopek NG. Večina raziskav ZGje bila namreč narejena v času, ko so se ideje o možnosti NGšele pojavile. Osnovni namen predloženega dela je bil: a) proučiti učinke ZG in NG na procese vgrajevanja defektov med tipičnimi tehnološkimi operacijami pri proizvodnih procesih in b) izpopolniti matematični model tvorbe brezdefektne cone, da bo čim popolneje opisal realne razmere pri termičnih obdelavah. Pri tem je bil cilj razvoj postopkov, ki bodo zagotovili z A/Gčim manjšo gostoto defektov na površini in primerno globoko BDZ v notranjosti, hkrati pa nevtralizirali učinke morebitnih preostalih defektov z ZG s fosforjem, kjerkoli je to mogoče. Učinki NG in ZG so bili študirani v okviru unipolarnega procesa NMOS z minimalno geometrijo 5 |im in treh različnih komplementarnih procesov CMOS z minimalnimi geometrijami 3-6|am. V ta namen so bile procesirane redne proizvodne šarže z različnimi začetnimi koncentracijami kisika v rezinah in spremenjenimi termičnimi obdelavami. Procesirane so bile tudi posebne testne rezine z velikimi diodami, na katerih smo študirali vplive ZG na lastnosti p-n spoja. Povezavo med notranjo populacijo defektov in učinki getranja smo ugotavljali s svetlobno in transmisijsko elektronsko mikroskopijo, IR meritvami koncentracije kisika in meritvami difuzijske dolžine manjšinskih nosilcev naboja z metodo površinske fotonapetosti. Delo ima polega uvodnega še štiri poglavja. Drugo in tretje poglavje obsegata pregled ustrezne literature in kratek prikaz uporabljenih eksperimentalnih metod za izvedbo poskusov in analizo vzorcev. Med rezultati opisanimi v 4. poglavju velja omeniti naslednje pomembnejše ugotovitve: - ZG s fosforjem je najučinkovitejše v kombinaciji s segregacijskim popuščanjem (SP) pri 800°C kot zadnjo termično operacijo. Učinek SP pa je negativen, če v rezini ni dovolj globoke BDZ, kar je posebej opazno na povišanih delovnih temperaturah. - Z ZG ni mogoče preprečiti rasti površinskih napak, to pa je mogoče doseči z NG. Za to so primerne CZ rezine z vsebnostjo kisika 7-9x1017 cm Pri manjših koncentracijah je zaradi visoke temperature precipi-tacija kisika nezadostna, pri večjih pa prehitra na začetnih korakih, kar onemogoči tvorbo primerno globoke BDZ. Povečana precipitacija, ki je potrebna za učinkovito notranje getranje, zniža odpornost proti plastični deformaciji rezin, kar pa je v praksi mogoče kompenzirati s spremenjenimi načini vlaganja rezin. Izpopolnjeni model vključuje poleg standardne Hamove precipitacijske relacije in dobro poznane enačbe za difuzijo kisika s površino rezine tudi enačbo, s katero opišemo generacijo, difuzijo in rekombinacijo točkastih defektov. Za obravnavo realnih problemov je bila v model vgrajena poleg klasične nukleacije tudi semiem-pirična enačba za porazdelitev precipitatov v surovi rezini. Izračunani rezultati se dobro ujemajo z že objavljenimi poskusi in v okviru naloge izmerjenimi rezultati v proizvodnih procesih. Zadnje poglavje obsega pregled glavnih razultatov in sklepe. Rezultat uspešne uporabe principov kontrolirane vgradnje defektov so izboljšani in bolj ponovljivi proizvodni parametri v vseh proizvodno zrelih izdelkih. Izboljšanja izkoristka znašajo od nekaj % pa vse do 33% za razna specifična vezja. Naslov: Algoritmi za avtomatizirano sintezo in analizo analognih integriranih sklopov avtor: Mag. Drago Strle, dipl. ing. Mentor: Prof. dr. Janez Trontelj, dipl. ing. Univerza v Ljubljani, Fakulteta za elektrotehniko in računalništvo Delo obravnava načrtovanje ter algoritme za avtomatizirano sintezo in analizo analognih linearnih integriranih sklopov, ki jih je mogoče kvalitetno realizirati na silicijevi ploščici. Razdeljeno je na štiri poglavja, ki nosijo naslove: Analiza v prostoru stanj, Teoretične osnove načrtovanja v prostoru stanj s podpoglavji: Sinteza aktivnih in transkonduktančnih filtrov ter Sinteza filtrov S-C ter Algoritmi, ki vsebuje nekatere zglede, ki dodatno ilustrirajo opisani načrtovalski postopekter algoritme, ki so pri tem uporabljeni. Prvo poglavje obravnava analizo vezij, ki so sestavljena iz medsebojno povezanih aktivnih, oz. transkonduktančnih filtrov ter filtrov S-C v prostoru stanj, kjer so kot spremenljivke stanja izbrane napetosti na izhodih operacijskih ojačevalnikov. Opis filtrov S-C v prostoru stanj ter pripadajoči algoritmi omogočajo časovno in frekvenčno analizo, ki sta za velikostni razred hitrejši kot pri obstoječih metodah analize na nivoju osnovnih komponent. Poleg tega dobimo z opisano metodo analize in primernim modeliranjem gradnikov" nekatere pomembne zunanje in notranje karakteristike vezja pred dejansko realizacijo na nivoju transistorjev (občutljivosti prevajalne funkcije na odstopanje elementov in na realne gradnike, šumne in dinamične lastnosti vezja), tako so pomembne odločitve mogoče dovolj zgodaj v načrto-valskem postopku. Zaradi hitrosti lahko Monte Carlo analiza poteka v realnem času in omogoča oceno vezja v realnih razmerah tudi za mešana vezja. Drugo poglavje disertacije obravnava teoretične osnove načrtovanja filtrov v prostoru stanj. Topologija aktivnih in transkonduktančnih filtrov ter filtrov S-C je opisana v prostoru stanj. Uvedba signalnih in šumnih vmesnih prevajalnih funkcij prenese postopek sinteze na višji hierarhični nivo, na nivo prevajalnih funkcij in omogoča boljši vpogled načrtovalca v postopek sinteze ter optimi- 241 Informacije 21 (1991 )4, Ljubljana zacijo nekaterih lastnosti na visokem hierarhičnem nivoju prevajalnih funkcij. Izdelki teoretične analize lastnosti omogočajo kreiranje korakov algoritma za sintezo vmesnih prevajalnih funkcij, ki nato omogočajo enostaven izračun elementov, ki filter sestavljajo. Optimizacija dinamičnega območja filtra ni potrebna, saj so potrebne lastnosti že upoštevane pri sintezi vmesnih prevajalnih funkcij. Nekatere kvalitativne karakteristike lahko zaradi zapisa v prostoru stanj enostavno analiziramo na nivoju prevajalnih funkcij, kar pomeni, da lahko načrtovalec v kratkem času ovrednoti veliko število različnih realizacij. Pomembna karakteristika vsakega integriranega vezja je tudi njegova testabilnost. Z večanjem stopnje integracije se povečuje tudi težavnost in čas potreben za testiranje vezja, saj so vezja vedno kompleksnejša, dostopnost notranjih vozlišč sistema pa je v obratnem sorazmerju s stopnjo integracije. V drugem poglavju tako določimo takšen postopek načrtovanja, ki zanesljivo privede do testabilne realizacije; testabilnost je vgrajena. V tem delu pa se ne ukvarjamo s postopki testiranja in s časom, ki je potreben za testiranje. V zadnjem poglavju obravnavamo algoritme za sintezo in analizo filtrov S-C, aktivnih in transkonduktančnih filtrov ter njihovih kombinacij. Algoritmi so načrtovalsko obarvani in se ne ukvarjajo z morebitnimi problemi nu-merične narave, pač pa le z načrtovalskimi koraki, ki so potrebni za uspešno ter učinkovito sintezo in analizo. Osnova za algoritme so teoretične ugotovitve, ki smo jih obdelali v prvih treh poglavjih. Znana glavna prevajalna funkcija, ki je zunanja karakteristika vezja skupaj z drugimi zahtevami načrtovalca določa tako topologija vezja, kot tudi parametre elementov in gradnikov. Ker smo teoretično določili zvezo med elementi in opisom v prostoru stanj ter glavno in vmesnimi prevajalnimi funkcijami potekajo vsi postopki razen samega izračuna elementov na nivoju prevajalnih funkcij, kar je za velikostni razred hitreje od poznanih metod sinteze in analize. Načrtovalec ima tako možnost v kratkem času ovrednotiti karakteristike mnogih različnih realizacij. Zbral in uredil Dr. Rudolf Babič, dipl. ing. nQTÄI F VFCTl %J ^J I t\ iL* L«, ¥ iw. i i TEHNOLOGIJA U proizvodnji elektroničkih uredaja vrlo važan tehnološki postupak je povezivanje čipa s okolinom. Problem je naročilo izražen kod VLSI čipova s mnogo priključaka. Postupak koji je uveden posljednjih godina i koji mnogo obečava je TAB (Tape Automated Bonding): Zbog za-nimljivosti prenosimo u cijelosti Press Release Nr. 17 PRODUCTRONICA od septembra 1991. Productronica 91. Tape Automated Bonding Gewinnt an Boden Als Alternative zu den herkömmlichen Gehäusen mit Draht-Bonding nähert sich das TAB-Verfahren (Tape Automated Bonding) unterden gegenwärtigen Marktbedingungen sehr schnell der Einführung in die Massenfertigung, nach einer Anlaufzeit von über 20 Jahren bei hochintegrierten Schaltungen mit hohen Ansclußzahlen (man hat bereits Chips mit mehr als 1.000 Anschlüssen realisiert. Bei der frührer üblichen geringen Zahl von Anschlu-ßbeinchen war TAB als zu teuer verschmährt worden. Dies galt bischer insbesondere für die Vereinigten Staaten, wo große Halbleiterhersteller nun diese Einführung für das kommende Jahr vorhaben. Europa hingegen war Vorreiter für den TAB-Einsatz vor allem in speciellen Systemen wie Uhren, Chipkarten oder Multi-Chip-Mo-dulen (MCM). In Japan schließlich sind Kostengesichtspunkte und das Miniatursierungspotential Triebkräfte für den TAB-Einsatz vor allem in der Massenhers- tellung von Consumerelektronik gewesen. Auf jeden Fall wird TAB auf der Productronia 91 vom 12. bis 16. November in München ein Thema sein, bei dem zwischen Ausstellern und Besuchern ein reger Erfahrungsaustausch stattfinden wird. Betrachtet man sämtliche Gehäuseformen, die weltweit ein Umsatzpotential von rund 7,7 Milliarden Dollar für das Jahr 1992 darstellen, so wird TAB daran einen Anteil von 8 bis 9 Prozent (650 Millionen Dollar oder 730 Millionen Stück) haben. In Prozentdes Dollar-Umsatzes liegen dabei die USA mit 40 vor Japan mit gut 30, vor Europa mit knapp 20 und vor dem Rest der Welt mit 10 Prozent. Derzeit überwiegt die Ausführung mit 100 bis 199 Ein/Ausgängen (42 Prozent) vor denen mit 200 bis 299 (21 Prozent). Die spezielle Art des Kontaktierens beim TAB erffordert ein Tape, zwei oder dreischichtig, mit Polyimid als Träger, und außerdem mit sogennanten Bumps (Metall-höcke/) versehene Chips. Das Tape trägt die Anschlu-ßbeinchen (Leads) für die Kontaktierung mit dem Chip (ILB-Inner Lead Bonding) sowie mit dem Substrat (OLB - Outer Lead Bonding). ILB-Bondraster von 0,1 und OLB-Raster von 0,2 Milimeter gelten mittlerweile als Quasi-Standard. Beide Bereiche werden im allgemeinen gleihzeitig mit einer sogenannten Thermode kontaktiert. Die Verbindung erfolgt mit Hilfe des elektischen Gold-Zinn Lötens oder durch Thermokompres-sion. 242 Informacije 21 (1991 )4, Ljubljana TAB ist letzlich eine Zusammenstelung verschiedener Einzeltechnologien, dier für die Integration unterschiedlicher Baelemente - von integrierten Schaltungen bis hin zu Sensoren und Aktoren - auf Multichip-Modulen angewendet werden können und hängt damit eng mit der Mikroperipherik und der Mikrosystemtechnik zusammen. Aus wirtschaftlichen Erwägungen ist TAB immer dann die bevorgzugte Gehäusetechnik sowohl von Halbleiterherstellern als auch von den wichtigsten Anwendern höchstintegrierte Bausteine, wenn die Zahl der Ansclhlüsse 200 bis 300 überschreitet. Deren Abstand liegt dann zwangsläufig deutlich unter 0,5 Millimeter, was wiederum hochpräzise Einzellötverfahren (beispielsweise das Laserlöten) in Reinräumen erforderlich macht. Die Zahl der Unternehmen und Branchen die bereits in TAB eingestiegen sind oder sich zumindest mit der konkreten absieht tragen, nimmt ständig zu. weltweit TRŽIŠTE CAD/CAM SISTEMI CAD i CAM sistemi promijenili su način inženjerskog rada, pa zbog toga nije čudno da prodaja tih sistema u svijetu neprekidno raste. Svjetska prodaja koja je 1989. godine iznosila 5,2 milijarde US dolara, 1995 vjerojatno če dostiči 11 milijardi US dolara. Srednji godišnji porast prodaje u tom razdoblju biti če oko 14%. Očekuje se, da če tokom razdoblja cijena po jedinici opadati. Cijena hardwarea snižavati če se oko 2 do 4% godišnje. Na-protiv, može se očekivati porast cijena softwera. Večina sistema koristiti če UNIX operativni sistem. Od ukupne prodaje CAD/CAM sistema 1989 godine u Evropi je prodano 44%, a u SAD 43%. Prema predvidan-jima 1996. godine u Evropi bi se prodalo 4%, u SAD 37% a ostatak pretežno u Aziji. Predvidanja se temelje na istraživanjima koje je obavila Market Intelligence Research Corp. iz Mountain View, Kalifaronija. LITERATURA Prema informacijama časopisa Eletronic Design najpo-pularnije knjige u prvom polugodištu 1991 godine u Silicon Valleyu bile su: Količina 000 jedinica 400 ? 350 300 250 200 150 100 50 0 KXl - Količina wird TAB überwiegend zu 40 prozent) in LCD- anzeigen eingesetzt, gefolgt von Chipkarten (20 Prozent), und Computern (10 Prozent, Uhren und Taschenrechnern (je 8 Prozent). Dabei führt Japan deutlich mit 70 Prozent, gefolgt von den USA mit 20 und Europa mit 10 Prozent (bei diesen Erhebungen wird der Tape-Verbrauch als Maß genommen). Und demnächst werden sowohl koreanische als auch chinesische Unternehmen verstärkt in diese attraktive Technologie einsteigen. Die weltweiten Kapazitäten zur Herstellung von TAB-Tape sind im Vorjahr um rund ein Drittel angestiegen. In Deutschland freilich kann sich die TAB-Technik nur durchsetzen, wenn (Single-Point- oder Laser-) Bonder zu technisch und wirtschaftlich sinnvollen Bedingungen erhältlich sind; über den aktuellen Entwicklundsstand wird der Besucher der Productronica vom 12. bis 16. November 1991 aus erster hand einformiert. S podrucja elektronike: 1. C. Language Algorithms for Digital Signal Processing od Paul Embreea. Izdavacje Prentice-Hall 1990, cijena 50$ 2. Circuits Interconnections and Packaging for VLSI od H.B. Bako-glua, Izdavacje Addison-Wesley 1988, cijena 43,25 $. 3. Digital Communications od John Proakisa. Izdavacje McGraw Hill, 1989, cijena 56,95 $ 4. IC Op Amp Cookbook trece izdanje od Walter Junga. Izdavac Howard Sams&Co. 1986, cijena 24,95$ 5. Mixed mode simulation od Resve Saleha. Izdavac Kluwer Academic Publishers, 1990, cijena 59,5$ S podrucja kompjuterskih znanosti: 1. Programming Windows, drugo izdanje od Charles Petzolda. Izdavac je Microsoft Press, 1990. Cijena 29,95$. 2. Pesedi! Complete, with disk od Peter Alleya. Izdavac Addison-Wesley, 1990. Cijena 29,95$. 3. C Programming Language, drugo izdanje od Brian Kerinnghana i Dennis Richiea. Izdavacje Prentice-Hall 1989. Cijena je 32$. 4. Programming Perl od Larry Walla. Izdavac je O-Reilly & Assoia-tes, 1990. Cijena je 24,95$. 5. Word for Windows Companion od Mark Cranea. Izdavacje Microsoft Press, 1990. Cijena je 26,95$. Zbral in uredil M. Turina. Iznos Miliona $ 15000 10000 5000 0 Godina - Iznos 243 Informacije 21 (1991 )4, Ljubljana r i [ESREF92 J It jÀ 3rd EUROPEAN SYMPOSIUM ON RELIABILITY OF ELECTRON DEVICES, FAILURE PHYSICS AND ANALYSIS Schwabisch-Gmiind, Germany 5 - 8 October 1992 organized by Informationstechnische Gesellschaft im VDE (ITG) Symposium on Reliability of Electron Devices, Failure Physics and Analysis (ESREF) is the annual event on reliability physics of electronic components in Europe. Symposium ESREF'92 will act as a forum for activities in Microelectronics Reliability in all phases of design, technological development, manufacturing, application, evaluation, control, specification and analysis. The technical programme is dedicated but not limited to the following main areas of interest: - building-in reliability by design and manufacturing and integration of associated disciplines, - advanced techniques for reliability evaluation of technologies and products - failure analysis case studies and advanced analysis techniques, - standardization of reliability evaluation. The deadline for submission of abstracts is the 2nd of March, 1992. For further information please contact: Prof. H. Berger Programme Chairman Technische Universität Berlin Institut für Mikroelektronik Jebenstrasse 1 D-1000 Berlin, GERMANY Tel.+49 30 314 25880 Fax +49 30 314 24597 DR. W. Gerling Conference Chairman SIEMENS AG HL QS Baianstrasse 73 D-8000 München 80, GERMANY Tel. +49 89 4144 2825 Fax +49 89 4144 3828 244 JUGOSLOVANSKI TERMINOLOŠKI STANDARDI i 2 3 4 5.2.5 • multipleks sa raspodelom kanala prema tala-snoj dužini • multipleks s raspodjelom po val noj dužini,kro-matski multipleks • SpaHou MyjiTnnneKC • valovnodolžinski multipleks • wavelength division multiplex (WDM) Postopek, pri katerem se nekaj različno moduliranih optičnih nosilcev (signalov! istočasno prenaša prek istega optičnega vlakna. Spekter vsakega signala se pomakne tako, da ni motenj zaradi prekrivanja spektrov različnih signalov. Prenos se izvaja z uporabo več virov, ki imajo različne osnovne frekvence. Na sprejemni strani se različni signali izločijo s primernimi filtri. 5.2.6 • predajni element • predajni element • npeAao.iTeneH flen • oddajni element • transmitting element Sevalna stran zaključka optičnega vlakna. 5.2.7 • prijemni element • prijemni element • npneucH /jen • sprejemni element • receiving element Sprejemna stran zaključka optičnega vlakna. 6 6.1 Optični kabli in konektorji Optični vodniki in kabli 6.1.1 • nezaštičeno vlakno • nezaštičeno vlakno • rono oniHMKo BnaKHO • golo vlakno • bare fibre Optično vlakno brez osnovne obloge. 6.1.2 • vlakno sa predzaštitom • vlakno s primamom zažtitom • oniHMKo enaKHO r • yl?kno z osnovno oblogo • precoated fibre Optično vlakno, prevlečeno z osnovno oblogo. JUGOSLOVANSKI TERMINOLOŠKI STANDARDI 5.2 Naprave I -i .i 4 5.2.1 • regenerator « repetitor, ponavljač • perenepaTop s regenerator • repeater Naprava za regeneriranje optičnega signala. I 5.2.2 • Q-prekidač • Q-sklopka • Q-npeKHHyGaM • Q-preklopnik • Q switch Sestav, ki onemogoča lasersko emisijo, dokler se energija v aktivnem sredstvu ne poveča do določenega nivoja. Q se nanaša na „dobrost" laserskega resonatorja. Pri impulznih laserjih Q-preklopnik povečuje moč impulza z zmanjšanjem dolžine impulza, med tem ko ostane energija impulza konstantna. Sestav tvori krajše in intenzivnejše impulze z višjo ponavljalnafrekvenco, kakršni se ne morejo doseči z impulznim vzbujanjem aktivnega sredstva. 5.2.3 • parametarski oscilator • parametarski oscilator • napaueiapcKn ocunnaiop • parametrski oscilator o parametric oscillator Sestav, navadno kristal, ki spremeni valovno dolžino emisije pri pol-prevodniškem laserju. 5.2.4 • faktor režima rada » faktor radnog ciklusa • ifcaicrop Ha ncnonHeTocT • obratovalni faktor • duty factor Razmerje med časom trajanja in periodo impulzov pri impulznem nizu. JUGOSLOVANSKI TERMINOLOŠKI STANDARDI ro -p- ! 2 3 / 4 5.1.6 ® lavinska fotodioda; APD ® lavinska fotodioda • .'"laBUHCKu i)OTOAHOfla • plazovna fotodioda * avalanche photodiode (APD) Fotodioda, načrtovana tako, da uporablja plazovno ojačenje foto toka. Če se zaporna prednapetost približuje prebojni napetosti, dobijo dvojice elektron-vrzel, ki so nastale z vpijanjem fotonov, zadostno energijo, da tvorijo dodatne dvojice elektron-vrzel pri trčenju "2 atomi podloge. Na ta način se doseže množilni pojav. 5.1.7 • led-dioda ® LED; elektroluminiscentna dioda • CBemeMKa flnofla;LED-Anoaa 9 svetleča dioda; • LED (ligth emitting diode) Polprevodniška dioda, ki oddaja svetlobo. 5.1.8 5.1.9 5.1.U) • superluminescentna dioda; SLD • SLD; superluminiscentna dioda ® cynepnyr.:nHncaeHTHa Anoaa-SLD-flMOAa • superluminescenčna dioda • SLD {superluminescent diode) Laserska dioda, kjer se lasersko sevanje tvori zaradi luminescence laserskega aktivnega sredstva brez kakršnegakoli resonatorja. • laserska dioda • laserska dioda • auoash nacep ® diodni.laser • diode laser Laser, ki ima laserski resonator v polprevodniški snovi. ® širina linije ® širina linije • ujHpHHa na nnHnjaTa ® širina črii: • linewidth Pas valovnih dolžin, na katerem je porazdeljena izsevana laserska energija. 5.1.11 • fotoumnožavač • fotomultiplikator ® i{)0T0ywH0>KYBaH, ({)OTOMy/iTnnnnKaTOp • fotopomnoževalka • photomultiplier Elektronka, ki sestoji iz katode, ene ali več dinod in anode. Iz katode emitirani elektroni se pomnožujejo s sekundarno emisijo na dinodah. I JUGOSLOVANSKI TERMINOLOŠKI STANDARDI 5 Optoelektrične priprave in naprave 5 -j Splošne določbe 1 2 3 4 5.1.1 • optoelektronski uredaj • optoelektronički uredaj • omoeneKipoHCKa Hanpaaa 8 optoelektronska naprava ® optoelectronic device Naprava, ki: a) reagira na elektromagnetno sevanje v vidnem, infrardečem in ultravijoličnem delu spektra, b! emitira ali modificira nekoherentno ali koherentno elektromagnetno sevanje v istih spektralnih področjih, c) uporablja tako elektromagnetno sevanje za svoje notranje delovanje. 5.1.2 • Kerova čelija • Kerrova čelija ® KepoDa kenuja • Kerrova celica • Kerr cell Elektrooptični sestav, pri katerem je sprememba lomnega količnika sorazmerna kvadratu poljske jakosti. 5.1.3 • Pokelsova čelija • Pockelova čelija • floKencoEa kenuja • Pockelsova celica • Pockel's cell Elektrooptični sestav, pri katerem se lomni količnik linearno spreminja v odvisnosti od električne poljske jakosti. 5.1.4 • detektor • detektor • fleTBKTOp • detektor ® detectoc Sestav, ki pretvarja energijo v druge oblike energije. 5.1.5 • struja mraka ld(A) • struja tame ld( A) • apyja Ha MpaKOT ld(A) ® temni tok, l .(A) d • dark current 1 .(A) d Tok, ki teče v fotoobčutljivih detektorjih, kadar ni vpadnega sevanja.