Automatització d'un forn de difusió i caracterització d'emissors de bor

Abstract

[ENGLISH] In this project has presented the work of doing the diffusion furnace automation and of doing the fabrication and characterization of boron emitters. A programming from scratch has been designed in order to be able to automate the furnace. Two modes have been implemented, as their users required: the manual mode and the recipe mode. Therefore, as a first step, a study of the different parts of furnace, of the hardware and of the software, has been made. According to the results of this study, the furnace has been automated so that it controls the process temperature and the different gases involved. The interaction user-machine is made using a touch panel built in the PLC. For the purpose of facilitating its use, a simple computing environment has been created. For the boron emitters characterization, it has been made a study of the consequences that have influence on its properties such as the lifetime and the inverse dark current density. However several emitters with different processes have been made in order to attempt to optimize these properties. Moreover, several test machines have been used to find the lifetime and the sheet resistance, among others. Finally, a spreadsheet has been made for the purpose of doing fittings in the lifetime curve, using the associated functions, and consequently, finding the representative parameters. Therefore, this work deals with the different ambits of the electronic engineering such as: data acquisition, control elements, PLC programming, semiconductors processes (chemical and thermal) and the use of specific test machines, among others.

[CASTELLANO] En este proyecto se expone el trabajo realizado tanto por realizar la automatización de un horno de difusión como para realizar la fabricación y caracterización de emisores de boro. Se ha diseñado toda la programación, partiendo de cero, para poder automatizar el horno. Permitiendo así los modos de funcionamiento manual y/o mediante una receta, requeridos por sus usuarios. Por este motivo se ha realizado un estudio de las diferentes partes del horno, del hardware disponible y del entorno de programación. Una vez se han tenido los conocimientos suficientes, se ha automatizado el horno porque este hiciera un control tanto de la temperatura de proceso como los diferentes gases que intervienen. La interacción maquina usuario, se realiza mediante una pantalla táctil, integrada en el propio PLC, por el cual se ha diseñado un entorno de usuario para facilitar su utilización. Para la caracterización de emisores de boro se ha realizado un estudio de los fenómenos que influyen en sus propiedades (como son el tiempo de vida y la densidad de corriente de saturación inversa en oscuridad). Al miso tiempo, se han fabricado diferentes emisores con diferentes procesos por intentar optimizar estas propiedades, donde se han utilizado diferentes equipos de test para encontrar el tiempo de vida y la resistencia de cuadro, entre otros. Para finalizar, también se ha diseñado una hoja de cálculo para poder realizar ajustamientos en la corva del tiempo de vida, utilizando las ecuaciones asociadas a este, y así, poder extraer los parámetros representativos. Podemos concluir, que en este proyecto se han tratado diferentes ámbitos de la ingeniería electrónica, como son: elementos de adquisición de datos y elementos de control, programación de PLCs, procesos (térmicos i químicos) en semiconductores y la utilización de equipos de test específicos, entre otros.

[CATALÀ] En aquest projecte s'exposa el treball realitzat tant per realitzar l'automatització d'un forn de difusió com per realitzar la fabricació i caracterització d'emissors de bor. S'ha dissenyat tota la programació, partint de zero, per tal de poder automatitzar el forn. Permetent així els modes de funcionament manual i/o mitjançant una recepta, requerits pels seus usuaris. Així doncs, s'ha hagut de realitzar un estudi de les diferents parts del forn, del hardware disponible i de l'entorn de programació. Un cop s'han tingut els coneixements suficients, s'ha automatitzat el forn perquè aquest controlés tant la temperatura de procés com els diferents gasos que intervenen. La interacció màquina usuari, es realitza mitjançant una pantalla tàctil, integrada amb el propi PLC, pel qual s'ha dissenyat un entorn d'usuari suficientment simple per facilitar la seva utilització. Per la caracterització d'emissors de bor s'ha hagut de realitzar un estudi dels fenòmens que influeixen en les seves propietats (com són el temps de vida i la densitat de corrent de saturació inversa en foscor). Tanmateix, s'han fabricat diferents emissors amb diferents processos per intentar optimitzar aquestes propietats, on s'han utilitzat diferents equips de test per trobar el temps de vida i la resistència de quadre, entre d'altres. Finalment, també s'ha dissenyat un full de càlcul per poder realitzar ajustaments a la corba del temps de vida, utilitzant les funcions associades aquest, i així, poder extreure'n els paràmetres representatius. Així doncs, en aquest projecte s'han tractat diferents àmbits de l'enginyeria electrònica com són: elements d'adquisició de dades i elements de control, programació de PLCs, processos (tèrmics i químics) en semiconductors i la utilització d'equips de test específics, entre d'altres.