Рабочая программа учебной дисциплины "Физико-химические основы технологии электронных средств" (Внешние требования. Цели, содержание и структура учебной дисциплины)

Расчет константы равновесия независимой реакции химического превращения. Определение независимой реакции химического превращения. Влияние давления и температуры на равновесие в системе. Определение гомогенных и гетерогенных систем. Определение термодинамики газа. Расчет изобарной и изохорической теплоемкостей вещества. Расчет энтропии и энтальпии химических реакций в системе. Расчет изменения энтропии при протекании изотермической реакции в системе. Интерпретация данных термодинамического расчета химических реакций.

2

4,6,7

Основные уравнения фазообразования. Схема процесса образования зародыша новой фазы. Определение пересыщения и критического зародышеобразования. Определение капиллярной физики. Новый вывод уравнения Кельвина, уравнения Лапласа. Геометрические разъяснения процесса зародышеобразования. Примеры  из технологии материалов электронной техники.

2

1,5,6

Физико-химические характеристики взаимодействия атомов и молекул вещества. Столкновения частиц и столкновений. Обзор потенциалов взаимодействия частиц. Потенциал Леннарда-Джонса. Протон-нейтронное взаимодействие. Определение минимального расстояния между взаимодействующими частицами и минимальной энергии взаимодействия. Численные примеры для компонентов, применяемых в технологии материалов электронной техники.

2

1,8

Расчет кинетических параметров вещества по теории Энскога-Чепмена Три фундаментальные параметра и три характеристические области динамики газа. Характеристика физической кинетики и уравнения Больцмана. Метод Энскога-Чепмена решения уравнения Больцмана. Уравнения для расчета вязкости, теплопроводности и диффузии вещества. Численные примеры.

2

9,10

Определяющие уравнения кинетических процессов. Определение явлений переноса: вязкости, теплопроводности, диффузии и электропроводности вещества. Запись обобщенного уравнения кинетических явлений первого порядка. Вывод закона вязкости Ньютона в одномерном случае, определение коэффициента вязкости. Вывод первого закона Фурье, определение коэффициента теплопроводности. Вывод первого закона Фика, определение коэффициента диффузии. Вывод закона Ома в одномерном случае, определение коэффициента электропроводности. Примеры.

2

9,10

Описание диффузии примеси в кристалл. Определение диффузии примеси в кристалл. Характеристика механизмов диффузии примеси. Определение  диффузии самодиффузии. Тензор коэффициентов диффузии. Явления переноса первого и второго порядков.

2

10

Технологические этапы диффузии примеси в кристалл полупроводника. Уравнение неразрывности для потока вещества. Вывод второго закона диффузии Фика. Решение уравнения диффузии примеси из бесконечного источника. Решение уравнения диффузии примеси из ограниченного источника. Геометрическая иллюстрация двух этапов технологии диффузии примеси.

2

13,14

Характеристика технологических параметров диффузии примеси. Характеристика тензора коэффициентов диффузии. Принцип Неймана. Главные коэффициенты диффузии. Температурная зависимость коэффициентов диффузии и ее экспериментальное определение. Понятие предельной растворимости примеси В в кристалле А и ее температурная зависимость.

2

2,5,15

Определение параметров диффузии примеси. Схема 4-х зондового метода определения сопротивления поверхностного слоя. Формулы для численного расчета поверхностного сопротивления. Методы косого и шарового шлифов для определения диффузионного слоя. Экспериментальное определение профиля диффузии примеси на примере диффузии примеси бора в кремний.

2

3,14,18

Методы получения полупроводников. Характеристика кристаллического состояния вещества: монокристалл, текстура, поликристалл, аморфное состояние. Определение эпитаксии полупроводников. Виды эпитаксии: из газовой фазы, из жидкой фазы, из твердой фазы, вакуумная эпитаксия, сэндвич-эпитаксия. Выращивание пленок кремния из газовой фазы в реакторе пониженного давления.

2

3,11,12,

17,18,20

Методы получения диэлектриков. Выращивание диэлектриков из газовой, жидкой и твердой фаз. Методы получения диэлектриков вакуумным напылением. Выращивание пленок оксида кремния, нитрида кремния, нитрида бора из газовой фазы в ректоре пониженного давления. Характеристика технологических параметров роста.

2

3,11,12,

17,18,20

Метод анализа размерностей. Определение критериев подобия, примеры. Вывод критериального уравнения для силы сопротивления тела при движении в жидкости. Сущность метода анализа размерностей. Рассмотрение численных примеров.

2

4,8

Обобщение метода подобия. Получение критериев подобия преобразованием дифференциальных уравнений. Объяснение физического содержания критериев подобия. Схема решения задач с использованием метода подобия. Смешанные числа подобия.

2

4,8

Применение метода подобия в технологии материалов. Характеристика критериев подобия, используемых в технологии материалов электронной техники. Магнито-гидродинамические критерии подобия. Метода масштабирования и аналогий. Примеры.

2

8,19,20

Итого:

34

Темы лабораторных занятий

Учебная деятельность студента

Часы

Ссылки на цели

Семестр №3

Технологические расчеты для процесса эпитаксии.

-  производит расчеты по изготовлению и корректировке сверхразбавленных растворов;

-  по технологическим режимам рассчитывает основные параметры химической реакции;

-  рассчитывает количество реагентов для обеспечения программы;

4

9,16,19,21,22

Исследование и регулирование технологического процесса эпитаксии.

-  знакомится с методикой оптимизации процесса с помощью моделирования;

-  набирает статистику по воспроизводимости и выходу годных в заданном режиме;

-  оптимизирует параметры процесса, стабилизирует наиболее значащие с целью повышения воспроизводимости и увеличения выхода с 30-50% до 80-90%;

-  обрабатывает результаты эксперемента и представляет в отчете в наглядном виде (гистограммы, распределения, графики, таблицы);

4

5,15,18,24

Отработка режима термического окисления кремния.

-  с помощью моделирования исследует в заданном диапазоне температур зависимость скорости роста и воспроизводимости от режимов;

-  определяет режимы выращивания пленок с заданными параметрами;

-  выбирает оптимальную температуру, обеспечивающую наилучшую воспроизводимость по всем операциям окисления предусмотренным маршрутом;

-  обрабатывает статистически результаты эксперементов и представляет в отчете в виде параметров распределения, графиков и таблиц;

4

18,23,24

Исследование перераспределения загрязнений в кремнии при прохождении технологического маршрута.

-  исследует характер перераспределения загрязнений в процессе термообработок;

-  оценивает эффективность внешнего и внутреннего геттерирования;

-  устанавливает критерии эффективности для разных загрязнений.

4

7,16