Sb98848

трацией C = 1 · 1019 см–3, сравняется с суммарной концентрацией вакансий. [Sv =

=13,3k, Hv = 4,2 эВ, Nv = 6.361 · 1014 T1,5 см–3, Nc = 1.65 · 1015 T1,5 см–3.]

10.Определить температуру, при которой концентрация Е-центров (пар Р+V–) с энергией связи Есв = 1,8 эВ в кремнии, легированном фосфором с

концентрацией C = 1 · 1019 см–3, сравняется с концентрацией фосфора. [Sv =

=13,3k, Hv = 4,2 эВ, Nv = 6.361 · 1014 T1,5 см–3, Nc = 1.65 · 1015 T1,5 см–3.]

11.Определить суммарную концентрацию собственных междоузельных атомов (СМА) в кремнии, легированном фосфором с концентрацией

C = 1 · 1020 см–3, при температуре 1000 ºС. Донорный уровень СМА: Ev + + 0.4 эВ; акцепторный: Еc – 0.4 эВ. [SI = 10k, HI = 4.0 эВ, Nv = 6.361 · 1014 T1,5 см–3, Nc = 1.65 · 1015 T1,5 см–3.]

12. Определить суммарную предельную растворимость амфотерной примеси Au при температуре 1000 ºС в кремнии легированном с концентра-

цией C = 1 · 1020 см–3 бором. Донорный уровень Au: Ev + 0,35 эВ; акцептор-

ный: Еc – 0,54 эВ. [S(Au) = 3k, H(Au) = 1 эВ; Nv = 6,36 · 1014 T1,5 см–3, Nc =

=1,65 · 1015 T1,5 см–3.]

13.Оценить, насколько изменится концентрация V(As) в слитке GaAs, если в процессе выращивания температура источника (тв. As) изменилась от

600 до 610 ºС. [lg P(As4), мм; Hg = 11.160 – 7357/T, К.]

14.Оценить, насколько изменится концентрация V(Ga) в слитке GaAs, если в процессе выращивания температура источника (тв. As) изменилась от

610 до 620 ºС. [lg P(As4), мм Hg = 11.160 – 7357/T, К.]

15.В равномерно легированный фосфором эпитаксиальный слой кремния п-типа проводимости с удельным сопротивлением 1 Ом·см (С = 5 · 1015 см‒3)

толщиной 10 мкм, выращенный на подложке КДБ-10 (С = 1 · 1015 см‒3), проводится изолирующая диффузия бора с поверхностной концентрацией равной предельной растворимости (пред. растворимость бора в кремнии изменяется от С = 3 · 1020 см‒3 при 800 ºС до 6 · 1020 см‒3 при 1300 ºС). Найдите температуру, при которой диффузия займет не более 6 ч. [D(B в Si) = 10,5 ×

×exp [‒3.5/(kt)] см2/с.]

16.На полуизолирующей подложке арсенида галлия выращен эпитак-

сиальный слой толщиной 1 мкм, легированный кремнием до концентрации

11

1 · 1017 см‒3, после чего проводился отжиг при температуре 900 ºС в течение 10 ч. Определите концентрацию кремния на поверхности эпитаксиального слоя. [D(Si в GaAs) = 3,83 · 10‒3exp [‒2,43/(kt)] см2/с.]

17.На поверхность слитка кремния диаметром 60 мм из окружающей среды попал монослой загрязняющей примеси меди. Оценить уровень загрязнения центра и периферии слитка за время выращивания 2 ч. [D(Cu в Si) =

=4 · 10‒2exp [‒1,0/(kt)] см2/с.]

18.На какую максимальную глубину проникает примесь углерода, попавшая на поверхность кремниевой ленты в процессе ее вытягивания из расплава по методу Степанова со скоростью 1 мм/мин в течение 2 ч через гра-

фитовый формообразователь высотой 10 мм. [D(C в Si) = 0,33 ×

×exp [‒2.92/(kt)] см2/с; Спред = 3Е17 см‒3.]

19.На какую глубину произойдет обеднение слитка арсенида галлия диаметром 60 мм мышьяком вследствие его испарения с поверхности в процессе выращивания со скоростью 1 мм/мин в течение 2 ч. Какое количество

мышьяка при этом испарится с поверхности слитка. [D(As в GaAs) =

=0,7exp [‒3,2/(kt)] см2/с.]

20.Определить ширину зоны, очищенную от кислорода, в Сz Si (С(О) =

=1 · 1018 см‒3), образовавшуюся в результате испарения при последовательных

термоотжигах: 1200 ºС, 1 чи 700 ºС, 24 ч. [D(O)] = 0,21exp [‒2,55/(kt)] см2/с.] 21. На подложке монокристаллического кремния, однородно легиро-

ванного бором с концентрацией 1 · 1019 см‒3, выращен эпитаксиальный монокристаллический слой кремния толщиной 20 мкм, однородно легированный фосфором с концентрацией 5 · 1015 см‒3. Процесс проводился в течение 20 мин при температуре 1280 ºС. Определить положение р‒п-перехода. [ D(B в Si) = 10,5exp [‒3,50/(kt)] см2/с; D(P в Si) = 3,85exp [‒3,66/(kt)] см2/с.]

22. Определить деформацию и плотность дислокаций несоответствия, вводимых при выращивании эпитаксиального слоя кремния толщиной 1 мкм, легированного одновременно фосфором [С(P) = 1 . 1020 см‒3] и сурьмой

[С(Sb) = 5 · 1019 см‒3] на подложке КЭС 0,01 (С(Sb) = 1Е19 см‒3). [R(P) = = 1,10 A, R(Sb) = 1,38 A.]

12

3. САМОСТОЯТЕЛЬНАЯ РАБОТА

Самостоятельная работа – важнейший фактор формирования студента как будущего специалиста. Именно она воспитывает в нем способность к творческому мышлению, развивает познавательную активность, готовит к будущей профессиональной деятельности, формирует активность и самостоятельность. Студент должен научиться постоянно совершенствовать в дальнейшем приобретенные знания и умения. Самостоятельная работа студентов представляет собой, по существу, основу образовательного процесса.

Самостоятельная работа – это не только выполнение домашних заданий. Она реализуется в процессе аудиторных занятий (на лекциях, практических и лабораторных занятиях), в подготовке к этим занятиям и аттестациям, в работе с учебной, научной и методической литературой.

Для студента-заочника самостоятельная работа с учебно-методической литературой – это главный вид работы. При этом необходимо руководствоваться следующими положениями:

1.Изучать дисциплину студент должен систематически в течение всего семестра, так как изучение курса только в ходе лабораторно-экзаменацион- ной сессии не дает глубоких и прочных знаний.

2.Избрав какое-либо пособие в качестве основного, следует придерживаться данного пособия при изучении всего курса или, по крайней мере, целого раздела. Замена одного пособия другим в процессе изучения может привести к утрате логической связи между отдельными вопросами. Однако если основное пособие не дает полного или ясного ответа на некоторые вопросы программы, приходится обращаться к другим литературным источникам.

3.Чтение учебного пособия целесообразно сопровождать составлением конспекта, в который записываются: формулировки законов и формулы, выражающие эти законы, определения и единицы измерения величин, приводятся поясняющие рисунки, разбираются решения типовых задач.

4.Самостоятельная работа должна подвергаться систематическому самоконтролю. С этой целью после изучения очередного раздела следует ставить перед собой вопросы и отвечать на них, используя рабочую программу дисциплины и примерный перечень вопросов к экзамену или дифференцированному зачету.

13

В настоящем пособии даны рекомендации к самостоятельной работе по дисциплине «Основы технологии электронной компонентной базы».

Лекции

В лекциях в сжатой, последовательной и доступной форме излагаются основные положения теоретической части дисциплины. Лекции в значительной части создают фундамент для самостоятельной работы.

Невозможно механически записывать все, что говорит лектор. В стремлении записать дословно студент не успевает следить за смыслом. Активный творческий процесс состоит в том, чтобы понять излагаемый материал и записать основные положения, задавая при необходимости вопросы или обращаясь с просьбой о дополнительной консультации. Пропуск или непонимание какого-либо раздела могут привести к непониманию всего последующего материала.

Работу по усвоению лекционного материала следует продолжать и после окончания лекции, прорабатывая совместно конспект и соответствующие главы учебников. Тем самым создаются условия для эффективного усвоения пройденного и, что очень важно, понимания последующих лекций.

Практические занятия

Как указывалось ранее, на практических занятиях студенты знакомятся с основными темами рабочей программы дисциплины и с методикой решения задач под руководством преподавателя.

Решение задач в процессе самостоятельного изучения дисциплины прививает навыки практического применения теоретических знаний, помогает уяснить физический смысл явлений, закрепляет в памяти основные формулы и т. п.

При решении задач необходимо выполнить следующие действия:

1.Указать основные законы и формулы или методы, на которых базируется решение задачи, дать словесную формулировку этих законов, пояснить буквенные обозначения, употребляемые при написании формул, обосновать выбранные параметры. Если при решении задачи применяется формула, полученная для частного случая, то ее надо вывести самостоятельно.

2.Дать рисунок, поясняющий содержание задачи (когда это возможно).

3.Сопроводить решение задачи кратким, но исчерпывающим поясне-

нием.

14

4. Подставить в окончательную формулу, полученную в результате решения задачи в общем виде, числовые значения и произвести необходимые вычисления. Записать в ответе числовое значение и размерность полученной физической величины. Расчет должен быть проведен на основе изучения как рекомендованной литературы, так и самостоятельно подобранной студентом, включая найденные в Интернете.

4. ОЦЕНОЧНЫЕ СРЕДСТВА ПО ДИСЦИПЛИНЕ

Дисциплина «Основы технологии электронной компонентной базы» участвует в формировании компетенций:

ОПК-7: способность учитывать современные тенденции развития электроники, измерительной и вычислительной техники, информационных технологий в своей профессиональной деятельности;

ПК-6: способность разрабатывать проектную и техническую документацию, оформлять законченные проектно-конструкторские работы;

ПК-8: способность выполнять работы по технологической подготовке производства материалов и изделий электронной техники;

ПК-14: готовность к участию в монтаже, испытаниях и сдаче в эксплуатацию опытных образцов материалов и изделий электронной техники.

Степень сформированности компетенций обучающихся оценивается в соответствии с «Положением о контроле степени сформированности компетенций в СПбГЭТУ «ЛЭТИ».

По дисциплине «Основы технологии электронной компонентной базы» предусмотрена текущая аттестация в форме выполнения индивидуального домашнего задания (ИДЗ) или контрольной работы для студентов заочной формы обучения в течение семестра.

По дисциплине «Основы технологии электронной компонентной базы» предусмотрена промежуточная аттестация в форме экзамена.

Графики текущего контроля успеваемости студентов очно-заочной и заочной форм обучения

Графики текущего контроля успеваемости студентов очно-заочной и заочной форм обучения приведены в табл. 4.1 и 4.2.

15

16

Методика текущего контроля

Методика текущего контроля на лекционных занятиях. Текущий контроль включает в себя контроль посещаемости (не менее 80 % занятий), по результатам которого студент получает допуск на экзамен.

Методика текущего контроля на практических занятиях. В ходе изу-

чения данной дисциплины и подготовки к практическим занятиям студенты должны выполнить ИДЗ (контрольную работу) с целью закрепления и углубления знаний, полученных на лекционных занятиях, развития у студентов навыков самостоятельного изучения сложных физических явлений и научных теорий, атакженавыковработыснаучно-техническойи справочной литературой.

В ходе практических занятий студенты привлекаются к активному участию в дискуссиях, решении задач, обсуждениях и т. д. При этом активность студентов учитывается преподавателем как один из способов текущего контроля на практических занятиях.

17

Объем и оформление ИДЗ регулируются общеуниверситетскими правилами.

Оценка знаний по практическим занятиям осуществляется по систе-

ме «зачет-незачет».

Методика текущего контроля самостоятельной работы студента.

Контроль самостоятельной работы студентов осуществляется на лекционных и практических занятиях по методикам, описанным выше.

ФОС текущего контроля (вопросы к контрольной работе)

1.Основныеэлементыи особенноститехнологии электровакуумныхприборов.

2.Основные элементы и особенности технологии твердотельных приборов.

3.Термодинамика процесса кристаллизации.

4.Термодинамическая модель образования зародышей. Критический радиус зародыша.

5.Модели роста монокристаллов. Кривые Таммана.

6.Скорость кристаллизации из расплава. Лимитирующая стадия.

7.Тигельные методы кристаллизации из расплава.

8.Бестигельные методы кристаллизации из расплава.

9.Виды фазовых диаграмм. Правило рычага.

10.Термодинамика растворения. Уравнение Шредера – Ле Шателье.

11.Методы кристаллизации из раствора. Лимитирующая стадия.

12.Нормальная направленная кристаллизации из растворов.

13.Кристаллизация раствора изменением состава.

14.Градиентная зонная кристаллизация.

15.Выращивание кристаллов из газовой фазы. Лимитирующая стадия.

16.Методы физической конденсации. Термовакуумное нанесение.

17.Молекулярно-пучковая эпитаксия.

18.Методы химического разложения и восстановления.

19.Классификация дефектов в монокристаллах, механизмы их образования.

20.Термонапряжения и дислокации.

21.Собственные точечные дефекты (СТД) в элементарных кристаллах с решеткой алмаза.

22.Термодинамика образования СТД в элементарных кристаллах.

23.Энтропия и энтальпия образования СТД.

24.Механизмы термической генерации СТД по Шотки и Френкелю.

18

25.Образование комплексов СТД с примесями. Природа энергии связи.

26.Концентрация комплексов.

27.Образование кластеров СТД друг с другом. Концентрация кластеров.

28.Влияние легирования на концентрацию СТД.

29.Собственные точечные дефекты в сложных монокристаллах.

30.Фазовая диаграмма GaAs. Зона гомогенности.

31.Влияние давления пара компонента на равновесные концентрации СТД

вбинарных соединениях (на примере GaAs).

32.Образование микродефектов при выращивании монокристаллов.

33.Модель Воронкова.

34.Классификация примесей в полупроводниковых материалах.

35.Примеси в кремнии и арсениде галлия.

36.Маркировка полупроводниковых слитков и пластин.

37.Основные свойства кремния, арсенида галлия и других полупроводников.

38.Механизмы диффузии примесей в монокристаллах.

39.Законы Фика. Общие решения уравнения диффузии при D = const.

40.Свойства функций erf(z) и erfc(z). Распределение примеси в неограниченном теле со ступенчатым начальным распределением и в полуограниченном теле с поглощающей границей при равномерном начальном распределении.

41.Распределения примеси в полуограниченном теле с постоянной поверхностной концентрацией (из неограниченного источника).

42.Распределение примеси при диффузии из слоя конечной толщины.

43.Распределение примеси при диффузии из бесконечно тонкого слоя (из ограниченного источника).

44.Распределение примеси при 2-стадийной и 2-этапной диффузии.

45.Концентрационная зависимость коэффициента диффузии в полупроводниках.

46.Гетеродиффузия. Эффекты Киркендалла и Френкеля.

47.Термодиффузия. Эффект Соре.

48.Диффузия в электрическом поле. Электроперенос.

19

ФОС промежуточной аттестации (Экзаменационные вопросы)

1.Для каких приборов – электровакуумных (ЭВП) или твердотельных (ТТП) – выше выход годных приборов?

2.Вид зависимости выхода годных приборов от числа элементов.

3.Основные достоинства бестигельных методов выращивания монокристаллов.

4.Основные достоинства тигельных методов выращивания монокристаллов.

5.Однородность легирования при направленной кристаллизации.

6.Однородность легирования при зонной кристаллизации.

7.Как меняется свободная энергия Гиббса при кристаллизации?

8.Чем лимитируется скорость выращивания монокристаллов из расплава?

9.Чем главным образом определяется скорость физической конденсации?

10.Как меняется свободная энергия Гиббса при образовании собственных точечных дефектов (СТД)?

11.Основные достоинства выращивания монокристаллов из расплава.

12.Основные причины появления дислокаций в эпитаксиальных слоях.

13.Как меняется энтропия при кристаллизации?

14.Чем лимитируется скорость выращивания монокристаллов из раствора?

15.Какие СТД преобладают при выращивании GaAs под давлением паров мышьяка?

16.Каковы основные достоинства выращивания монокристаллов из раствора?

17.Какие факторы влияют на эффективный коэффициент сегрегации при легировании слитка монокристалла?

18.Как меняется энтальпия при кристаллизации?

19.Какие структурные дефекты образуются в слитках монокристаллического кремния при выращивании с высокой скоростью?

20.Какие факторы влияют на эффективный коэффициент сегрегации при легировании слитка монокристалла?

20