Значительные затруднения у студентов вызывает сопряжение новых оригинальных исследовательских данных и сведений из книжных изданий, поскольку зачастую стиль, научный уровень изложения и терминология в учебных инженерно-технологических и научных источниках несколько отличается. В связи с этим уместно напомнить, что курсовая работа призвана отразить достигнутый уровень развития исследуемой проблемы в интерпретации студента согласно его способностям и навыкам на текущем этапе обучения. Системноаналитический подход к работе с литературой, начиная с самого первого этапа выполнения задания, позволяет подготовить обзор, выдержанный в едином научно-техническом стиле.

В данном издании предлагается ряд конкретных рекомендаций по изложению собранного материала в пояснительной записке. При отработке стиля желательно принять во внимание, что использование более простых синтаксических оборотов и предложений является предпочтительным, то есть фразы должны иметь точное, законченное и наиболее простое построение. Следует учитывать, что в научнотехнической литературе приняты неопределенно-личностная и безличностная формы изложения информации, которые подчеркивают объективный характер явлений, процессов и действий. В связи с этим в тексте, как правило, не употребляется изложение от первого лица (пример 1, табл. 2.1).

При описании процессов, происходящих в материалах, устройствах или установках, а также при пояснении производимых расчетов не следует смешивать в одной фразе глагольную форму настоящего времени с формой прошедшего или будущего времен, а также форму совершенного вида с несовершенным (пример 2, табл. 2.1). Также не следует злоупотреблять страдательным залогом, так как он утяжеляет речь (пример 3, табл. 2.1). Эта форма изложения уместна в предложениях, где нет указания на действующее лицо (пример 4, табл. 2.1).

Примеры рекомендаций по стилю изложения материала мера Материал является широкозонным, и Материал является широкозонпоэтому его используют в коротковол- ным и поэтому используется в Исследованиями было подтверждено... Исследования подтвердили...

Увеличение скорости выращивания Скорость выращивания кристалкристалла осуществляется за счет... ла увеличивают за счет...

В разделе осуществляется обоснование В разделе обосновываются В кристаллической решетке имеются В кристаллическую решетку Примеси бывают донорные и акцеп- Примеси делятся на донорные и Реальная программа выпуска определя- Реальная программа выпуска Расплавленный галлий взаимодейству- Расплавленный галлий взаимоет с кварцем по реакции действует с кварцем.

Возможно одновременное нанесение Возможно одновременное нанепленок толщиной пять мкм на 3 под- сение пленок толщиной 5 мкм на Технологический цикл включает двена- Технологический цикл включает Подвижность носителей может состав- Подвижность носителей может 10.

лять 12 м2/В с, 14 м2/В с, 15 м2/В с. составлять 12, 14, 15 м2/В с.

В [7] установлено, что получение твер- Установлено [7], что получение 11.

дого раствора PbхSn1-xTe... твердого раствора PbхSn1-xTe...

Пленки GaAs могут быть получены ме- Пленки GaAs могут быть полутодом, изложенным в [10]. чены методом жидкофазной эпитаксии [10].

При описании технологических процессов и операций нужно аккуратно пользоваться возвратными глаголами, которые в общем случае указывают на самопроизвольность происходящего, что зачастую не соответствует действительности (пример 5, табл. 2.1). Не рекомендуется применять вместо одного глагола сложное сочетание отглагольного существительного с глаголами вида «осуществлять», «производить», «оказывать» и т. д. (пример 6, табл. 2.1). Следует стараться избегать частого употребления словосочетаний и глаголов, имеющих неконкретный смысл таких, как «имеет место», «имеется», «предусмотрены», «бывают» и т.д. Вместо них предпочтительно использовать слова и обороты с более конкретным значением по контексту (пример 7, табл. 2.1).

Достаточно часто в обзоре и последующих частях записки приводятся формулы и уравнения химических реакций. Предложения с такой информацией следует строить так, чтобы слова, символы, знаки формулы или уравнения составляли грамматически правильную конструкцию с законченным смыслом, иными словами, знак «=», например, должен являться членом предложения (пример 8, табл. 2.1).

2.6.4. Подбор иллюстраций. Неотъемлемой частью хорошего литературного обзора являются правильно подобранные и оформленные иллюстрации. При анализе обрабатываемой литературы рекомендуется обращать внимание на графические зависимости, диаграммы, схемы объектов, процессов и аппаратов, то есть иллюстративные данные, которые в значительной степени упрощают систематическое восприятие информации, позволяют экономить объем и просто украшают записку. В рамках курсовой работы по курсу «Технология полупроводников» в качестве иллюстративного материала желательно использование данные о:

зонной и кристаллической структуре полупроводника;

диаграмме плавкости соответствующей системы;

зависимости основных физико-химических свойств от внешних (температуры, давления, излучения и других) и внутренних (примесной и собственной дефектности, кристаллографической ориентации, химического состава (например, для твердых растворов) и других) факторов;

схемах реализации рассматриваемых методов подготовки исходных компонентов и получения заданных материалов;

устройстве основных аппаратов для приводимых процессов.

Указанные данные позволяют определиться при выборе конкретных параметров разрабатываемой технологии получения заданного полупроводника в зависимости от лимитирующих факторов. Среди таких параметров температуры плавления соответствующих компонентов, давления насыщенных паров определенных веществ в заданных условиях, технологические параметры отдельных операций (температура, продолжительность, составы рабочих сред и атмосфер) и другие сведения.

2.7. Инженерные решения Данный раздел содержит краткое, но подробно обоснованное описание принятых инженерно-технологических решений, составивших базис для разработки технологического маршрута получения полупроводника в соответствии с требованиями задания.

Среди таких основных решений следует указать причины выбора и охарактеризовать следующие позиции:

1) блок-схему технологии (например, цикл «очистка синтез – выращивание» или «синтез очистка выращивание»);

2) исходные вещества и их очистку;

3) метод и условия синтеза полупроводника;

4) метод и условия выращивания монокристалла (с обязательным указанием соответствующей группы методов (учитывая заданную программу, свойства и геометрию полупроводникового продукта), скорости роста, максимальной температуры, рабочего давления и состава атмосферы, времени цикла, тигельного или контейнерного материала и других параметров);

5) природу легирующей примеси и лигатуры, метод легирования или обеспечения заданного уровня и типа проводимости полупроводника.

Данный раздел отражает суть и творческий уровень проделанной технологической работы. Поэтому он тщательно проверяется и практически полностью используется в докладе при защите курсовой работы. Раздел имеет небольшой объем (13 страницы). Тем не менее при его выполнении очень важно не допустить ухудшения стиля изложения до уровня разрозненных обрывочных фраз. Этот раздел в большей мере, чем другие, позволяет судить о самостоятельности работы, проделанной и представленной студентом.

2.8. Технологический раздел Данный раздел состоит из трех основных частей:

1) описания технологической схемы производства заданного материала или структур;

2) технологических расчетов, необходимых для определения норм расхода исходных компонентов и количества единиц соответствующего оборудования, обеспечивающих выполнение заданной программы выпуска продукции;

3) подбора и описания основного аппарата (и других приспособлений, например тигля, подложкодержателя и т. д.).

Напомним, что данная курсовая работа в качестве объекта технологии предусматривает получение монокристаллического полупроводника заданных свойств и состава либо в виде слитка, либо в виде пленки определенной геометрии. При выполнении предыдущих разделов и частей записки специфика конкретного объекта мало влияла на характер проводимой работы. Заметные различия характерны именно для технологического раздела.

2.8.1. Разработка и описание технологической схемы. Отличительной трудностью данной технологической работы в сравнении с курсовой работой, выполняемой на V курсе в рамках дисциплины «Химическая технология материалов электронной техники», является то, что при разработке технологической схемы получения заданного полупроводникового материала студент в большинстве случаев не имеет возможности ориентироваться на какие-либо типовые маршруты или производственные данные, поскольку в литературе крайне редко приводятся такие сведения в полном объеме, а промышленные производства объемных монокристаллических полупроводников в Республике Беларусь отсутствуют. Поэтому разработка единой технологической схемы на основании принятых инженерных решений составляет серьезную творческую инженерно-технологическую задачу.

Примерный маршрут получения материала можно разбить на ряд операционных блоков (рис. 2.2) в зависимости от типа конечного продукта технологии (слиток или пленка). Информация об отдельных этапах или блоках производства полупроводников достаточно широко представлена в учебной и научно-технической литературе. Определившись по основным процессам, не следует забывать о важных промежуточных операциях, таких, как промывка, сушка, взвешивание, контроль и тому подобные.

Очистка исходных полупроводникового соединения Рис. 2. 2. Блок-схемы маршрутов производства полупроводников Описание разработанной технологической схемы представляется в виде пооперационного маршрута (приложение 3), отражающего последовательность и основные параметры осуществляемых операций (среди которых продолжительность, температура, состав рабочих сред и атмосфер, давление, соответствующие скорости и т. д.). Удобно при изложении маршрута сохранять объединение ряда операций в блоки.

Это не является обязательным, но широко используется, в том числе в производственных технологических картах многооперационных маршрутов.

При описании технологической схемы номер присваивается каждой операции, которая осуществляется в отдельном аппарате. Если ряд операций проводится в одном аппарате (например, травление и промывка), то под одним номером указываются все необходимые параметры (для каждой операции с отдельной строки). Название операций дается в форме существительных, а не глагольных инфинитивов.

Нумерация операций в записке должна соответствовать аппаратурнотехнологической схеме, представляемой в качестве графического материала на формате А4.

2.8.2. Технологические и материальные расчеты основного аппарата. Структура данного подраздела отличается для вариантов получения слитка или пленки (рис. 2.3). Аналогичные для двух вариантов работы пункты расчета на схеме приведены по центру строки.

Из рисунка 2.3 видно, что расчет по слиткам включает большее число этапов. Однако уместно заметить, что эти расчеты осуществляются по типовым методикам, достаточно подробно представленным в учебной литературе. Расчеты же по пленкам в целом являются не многим менее объемными, но вместе с тем зачастую проводятся по оригинальным методикам, которые требуют творческого подхода и со стороны руководителя, и со стороны студента. При выполнении расчетов студент может руководствоваться схемой (рис. 2.3), приведенными ниже методическими рекомендациями (с учетом варианта курсовой работы и наличием в конкретной работе соответствующих этапов расчета), а также литературными данными соответствующего профиля, в том числе из списка рекомендуемой литературы.

2.8.2.1. Исходные данные. Исходные данные принимаются на основе сведений, представленных в литературном обзоре, и обязательно приводятся в начале подраздела, включающего технологические расчеты. При этом следует указывать источники используемых сведений, если ссылки не были приведены в предыдущих разделах записки.

В исходных данных указываются:

программа выпуска продукции (для слитков масса продукта (кг), для пленок число пластин (шт));

удельное сопротивление и тип проводимости для получаемого (годного) полупроводника;

Расчет массы були единичной загрузки Расчет выхода годного Расчет норм расхода основных компонентов и Рис. 2.3. Блок-схема технологических расчетов для слитка или пленки геометрические размеры монокристаллического продукта;

температура плавления полупроводника;

плотность полупроводника в твердом (и расплавленном (для жидкофазных методов)) состоянии;

тип проводимости и концентрацию носителей заряда в полупроводнике, поступающем на выращивание монокристалла или в нелегированном полупроводнике;

подвижность носителей заряда (принятая для расчетов);

природа и коэффициент распределения активной примеси (при ее введении в ходе выращивания кристалла);

природа основных исходных веществ и класс их чистоты;

природа лигатуры (в соответствующих случаях концентрация примеси в ней);

природа и параметры вспомогательных материалов (например, природа флюса, растворителя или газа-носителя, высота расплавленного слоя флюса и др.);

условия роста полупроводникового кристалла (скорость, рабочие температура, атмосфера, давление и другие технологические параметры).

2.8.2.2. Расчет массы були. В этой части расчетов изначально следует учитывать метод выращивания монокристаллического полупроводника. Крупные слитки получают, как известно, из жидкой фазы методами нормальной направленной кристаллизации, вытягивания из расплава и зонной плавки (в редких случаях). Слитки менее крупные, достаточно чистые, можно формировать из газовой фазы наиболее простым методом сублимации-конденсации.

В методах нормальной направленной кристаллизации (метод Бриждмена Стокбаргера) масса закристаллизовавшегося расплава совпадает с массой исходного расплава. Буля в этом случае включает основную часть, которая определяется заданными геометрическими размерами монокристалла, и начальную заостренную часть, обеспечивающую рост единственного кристалла при охлаждении расплава. Поскольку метод тигельный, то геометрия кристалла повторяет геометрию тигля.

В методах вытягивания из расплава (метод Чохральского) при расчете массы були необходимо учесть наличие таких частей, как шейка, конус разращивания, кристалл номинального диаметра, конус отрыва. Для расчетов необходимо задаться размерами затравки (обычно она представляет собой куб со стороной 520 мм) и оценить объем основных частей були исходя из принятых углов разращивания и отрыва, значений длины шейки и цилиндрической части слитка.

Найденные величины сводятся в таблицу, аналогичную табл. 2.2.

В методах зонной плавки (метод Пфанна) масса були равна массе исходного твердофазного полупроводника (в виде поликристаллического стержня или порошка).

1. Затравка 2. Шейка 3. Конус разращивания 4. Кристалл номинального диаметра 5. Конус отрыва 2.8.2.3. Расчет времени цикла выращивания монокристалла.

Продолжительность основной технологической операции включает ряд составляющих, которые отличаются для выращивания слитка и формирования пленки.

Время цикла выращивания монокристаллического слитка из жидкой фазы приведено на примере наиболее распространенного в производственных технологиях метода Чохральского. Это время складывается из следующих составляющих:

где з время, необходимое для загрузки оборудования (от 10-30 мин с собранным тепловым узлом до 2-3 часов при сборке узла);

от время, необходимое для откачки установки выращивания монокристалла и создания рабочей атмосферы (для откачки 13 часа в зависимости от объема установки и степени откачки и 1530 мин для наполнения рабочим газом (возможно увеличение времени заполнения при работе в режиме высокого давления);

н время, необходимое для нагревания и расплавления исходной загрузки. В расчетах следует учесть, что нагревание и расплавление исходной загрузки проводят в три-пять этапов, постоянно уменьшая скорость нагрева от 105°С/мин до 51°С/мин. Аналогично проводится охлаждение кристалла и расплава при соответствующем увеличении скорости охлаждения от 53°С/мин до 20,5°С/мин. Количество этапов и скорость изменения температуры определяются температурой плавления полупроводника, техническими возможностями конкретной установки, жесткостью требований по дефектности кристалла. Максимальная температура нагрева определяется величиной перегрева, которая составляет 2050°С. Результаты расчетов представляются в виде таблицы, аналогичной табл. 2.3;

оп время, необходимое для оплавления затравки и затравливания кристалла (оплавление требует 1530 мин в зависимости от размеров затравки, затравливание может происходить от 1015 минут до 11,5 ч в зависимости от особенностей процесса);

ш время, затрачиваемое на выращивание шейки (линейная скорость выращивания шейки в 25 раз превышает скорость роста кристалла номинального диаметра. На практике такую скорость обеспечивают регулированием теплообмена на фронте кристаллизации, а не режима механического перемещения кристаллодержателя);

кр время, затрачиваемое на выращивание конуса разращивания (скорость разращивания уменьшается от скорости вытягивания шейки до скорости роста номинального кристалла);

ц время, затрачиваемое на выращивание цилиндрической части кристалла номинального диаметра;

ко время, затрачиваемое на выращивание конуса отрыва (средняя скорость имеет промежуточное значение между скоростью вытягивания шейки и средней скоростью разращивания);

ох время, необходимое для охлаждения кристалла и расплава;

в время, затрачиваемое на выгрузку продукта.

Режим нагрева (охлаждения) загрузки Этап температур, °С (охлаждения), °С/мин и т. д.

Данные расчета времени цикла выращивания монокристалла сводятся в таблицу, аналогичную табл. 2.4. На основании проведенных расчетов представляется температурная кривая в виде зависимости Т=f(), которая отражает изменение температуры кристаллизационной системы в ходе выращивания монокристалла.

Этапы цикла выращивания монокристаллического слитка Операция цикла выращивания 2. Откачка и заполнение рабочим газом установки 3 5, 3. Нагревание и расплавление исходной загрузки 9,8 18, 4. Оплавление затравки и затравливание кристалла 0,5 0, 7. Выращивание кристалла номинального диаметра 16,67 31, Итого Этапы цикла выращивания монокристаллической пленки Итого Для процессов получения пленок технологический цикл выращивания монокристаллического слоя складывается из ряда специфических этапов. В качестве примера (табл. 2.5) нами приведена итоговая таблица расчета времени цикла получения эпитаксиальной пленки кремния с помощью газофазного хлоридного метода.

2.8.2.4. Расчет единичной загрузки. В этой части необходимо определиться с единичной загрузкой в основном аппарате получения заданного материала.

В технологии пленок загрузка фактически представляет число пластин, одновременно обрабатываемых в основном аппарате, и определяется возможностями используемого оборудования.

При получении слитков на данном этапе производится расчет массы всех компонентов, загружаемых в аппарат (или конкретнее, например, в тигель). Расчет проводится по следующим позициям:

а) расчет массы полупроводника (или простых компонентов, если синтез соединения и выращивание монокристалла совмещается в одном аппарате). При этом учитывается масса були, избыток расплава, покрывающий потери компонентов за счет возможного испарения, химического взаимодействия, технологических потерь, а также избыток, необходимый для обеспечения заданного распределения концентрации активной примеси в кристалле. Этот избыток обычно составляет от 1020 до 100%. При заданном уровне отклонений удельного сопротивления по длине кристалла на уровне ±2025% рекомендуемый избыток загрузки в сравнении с булей составляет 2060% в зависимости от величины эффективного коэффициента распределения К (чем дальше значение К от единицы, тем больше избыток расплава).

Фактический выход годного кристалла оценивается в заключительной части работы (см. пункт 2.8.2.6);

б) расчет массы лигатуры. Концентрация носителей заряда в кристалле определяется исходя из заданного удельного сопротивления. При расчете концентрации и природы вводимой активной примеси следует исходить из концентрации носителей заряда в материале, поступающем на выращивание кристалла, или из концентрации носителей заряда в нелегированном кристалле, получаемом данным способом. Далее проводят расчеты долегирования кристалла или компенсации соответствующих примесей. Для расчета содержания примеси в кристалле используется или эффективный, или обобщенный (для летучей примеси при выращивании без герметизации расплава) коэффициент распределения вводимой примеси. Расчеты количества лигатуры проводят с учетом содержания примеси в ней (на уровне 0,0010,0001 %) или из стехиометрических соотношений (при использовании в качестве лигатуры химических соединений);

в) расчет вспомогательных компонентов. Включается расчет массы флюса или других дополнительных компонентов, загружаемых в тигель. При расчете массы флюса исходят из высоты герметизирующего слоя расплава флюса в тигле.

2.8.2.5. Расчет материального баланса процесса кристаллизации по основным компонентам. При выполнении этой очень важной части записки следует четко понимать особенности расчетов для различных вариантов конечного продукта (слиток или пленка) и метода выращивания кристалла (газофазный или жидкофазный). В любом случае в результате расчетов необходимо свести материальный баланс по всем элементам кристаллизационной системы, что требует достаточно глубокого понимания происходящих физико-химических процессов и наличия навыков проведения материально-технологических расчетов. Теоретические сведения и методика проведения необходимых расчетов подробно изучаются на лекционных и практических занятиях по дисциплине «Технология полупроводников», а также дополнительно обсуждаются на аудиторных и индивидуальных консультациях. Данные проведенных расчетов представляют в виде таблицы, аналогичной табл. 13 (приложение 4), в зависимости от варианта работы. Все материальные расчеты, необходимые для заполнения соответствующей таблицы, подробно поясняются по тексту и приводятся перед таблицей.

В качестве примеров итоговых таблиц материального баланса в приложении 4 приведены результаты расчетов для трех вариантов:

1) получение слитка полупроводника на основе бинарного соединения (GaSb) с использованием лигатуры в виде высоколегированного заданной примесью (Te с коэффициентом распределения 0,4) полупроводника той же природы (табл. 2.6);

2) получение нелегированного монокристаллического слитка полупроводника на основе твердого раствора системы PbxSn1-xTe из твердого раствора отличного состава (табл. 2.7);

3) получение эпитаксиальной пленки Si, легированной P, из дихлорсилана (источник Si) и фосфина (источник Р) (табл. 2.8).

2.8.2.6. Расчет выхода годного продукта. В данной части определяется выход годного продукта на основании литературных (например, процент брака по операции) или расчетных (например, распределение примеси по длине кристалла) сведений.

Для случая получения слитков из жидкой фазы проводится расчет и представляется график распределения вводимой активной примеси и удельного сопротивления по длине цилиндрической части монокристалла (минимально для 10 точек). При этом используются зависимости изменения концентрации примеси в расплаве при кристаллизации в следующем виде:

для метода Бриджмена или Чохральского где Сж текущая концентрация примеси в расплаве, шт/м3;

Сж0 исходная концентрация примеси в расплаве, шт/м3;

g доля закристаллизовавшегося расплава;

К эффективный (или обобщенный) коэффициент распределения примеси;

для метода зонной плавки где Ст0 исходная концентрация примеси в источнике, шт/м3;

х текущая координата расплавленной зоны, м;

l длина расплавленной зоны, м.

Возможное испарение летучей примеси учитывается использованием обобщенного коэффициента распределения в вышеприведенных формулах. Выход годной части кристалла по буле Рб и по цилиндрической части Рц определяется графически (рис. 2.4) или аналитически по формулам (2.2) или (2.3).

Для пленок или твердых растворов количественные расчеты по оценке распределения примеси или изменения состава твердого раствора по длине продукта вызывают затруднения из-за отсутствия единообразных теоретических моделей. Поэтому выход годного продукта для таких систем либо принимается по литературным сведениям, либо оценивается по найденным в литературе эмпирическим зависимостям изменения состава кристалла по его длине.

2.8.2.7. Расчет скорости производства и коэффициента загрузки оборудования. В данном разделе определяется количество аппаратов, необходимых для обеспечения заданной программы выпуска продукта и коэффициент загрузки этих аппаратов, который в ритмичном производстве должен составлять не менее 80%.

Необходимо рассчитать две скорости производства: программную и технологическую.

Рис. 2.4. Графическое определение выхода годного монокристалла Программная скорость в любом варианте работы где Пр реальная программа выпуска, кг или шт/год;

Тэф эффективный фонд времени работы оборудования (с учетом сменности, простоев на текущий и плановый ремонт, выходных и праздничных дней (для периодического режима)).

где Пз заданная программа выпуска, кг или шт/год;

Кбр коэффициент брака (учитывается брак, не связанный с распределением примеси, и может быть принят около 515%);

Кпот коэффициент технологических потерь (потери могут быть приняты на уровне 510%).

Для пленок для Пр используется выражение, аналогичное 2.5, без множителя Рб и с возможными корректировками брака и потерь.

Технологическая скорость где Nтех объем продукции в одном цикле, то есть масса були для слитков или количество обработанных пластин для пленок.

Если оказалось, что Vпр < Vтех, значит, для выполнения программы достаточно одной установки. Тогда коэффициент загрузки оборудования Кз равен отношению этих скоростей.

Если Vпр >Vтех, то число установок определяется отношением Vпр/Vтех при округлении до большего целого числа. В этом случае Кз численно совпадает с отношением точного числа установок к принятому их целочисленному количеству.

Количество циклов, необходимых за год, 2.8.2.8. Расчет расхода основных исходных компонентов на заданную программу выпуска. Здесь определяется количество исходных компонентов (простых веществ, соединений источников монокристаллического полупроводника, лигатуры, затравочного материала, флюса и других), необходимых для обеспечения заданного выпуска материала.

В данных расчетах следует учитывать возможность возврата негодной части продукции в технологический цикл. Так, например, в приближении полного использования оборотов (негодные части слитка, лепешки), брака по операции выращивания слитков из жидкой фазы, а также с учетом потерь на предшествовавших операциях Кпот* при расчетах в качестве объема выпуска продукции можно принять величину Количество лигатуры и затравочного материала определяется исходя из общего числа выращиваемых слитков. Для легирующих примесей учитывается коэффициент использования лигатуры где mост масса примеси в остатке расплава;

m з масса примеси в исходной загрузке.

Этот коэффициент учитывает возможность использования лепешки в последующих технологических циклах в качестве источника легирующей примеси.

По результатам расчетов составляется таблица, аналогичная табл. 2.9, представляющая потребности в основных исходных компонентах для выполнения заданной программы выпуска продукции, а также нормы расхода исходных компонентов на единицу продукции, то есть на 1 кг годного кристалла или на 1 пластину.

Расход основных исходных компонентов для производства 2.8.3. Подбор и описание основного аппарата. В этой части необходимо обоснованно выбрать аппарат, необходимый для получения монокристаллического полупроводникового продукта, привести его рисунок и описание устройства м принципа работы данного оборудования. Кроме того, приводятся сведения о материалах и конструкциях вспомогательных приспособлений.

В частности, при получении слитков из жидкой фазы необходимо не только подобрать материал, форму тигля, но и оценить его размеры. Объем тигля обычно на 2040% превышает объем помещаемого в него расплава. Необходимо подобрать тигель с оптимальным диаметром и высотой. Расстояние от растущего монокристалла до стенок тигля выбирается по инженерно-техническим соображениям с тем, чтобы обеспечить необходимый тепловой режим в кристаллизационной системе. Это расстояние должно составлять около половины диаметра растущего кристалла. После подсчета высоты тигля определяется отношение диаметра тигля к высоте, которое должно максимально приближаться к 1.

2.9. Мероприятия по охране труда и окружающей среды Этот раздел должен включать общую экологическую характеристику выбранного вида производств с учетом принятых инженерных решений. Эти решения, кроме выполнения технологических задач по производству заданного материала, призваны способствовать снижению вредных воздействий разработанной технологии на работающих и окружающую среду.

При изложении вопросов охраны труда следует обратить внимание на токсичность и опасность конкретных физико-химических факторов, характерных для выбранного метода получения заданного материала. Мероприятия по охране окружающей среды, как правило, разрабатываются в направлениях защиты трех сред обитания живых существ: воды, воздуха и почвы.

2.10. Заключение Заключение содержит основные выводы по курсовой работе с указанием характеристики проделанной аналитической, инженернотехнологической и расчетной работы в виде конкретных сведений по предложенной технологии, а также в виде количественных характеристик реализации этой технологии, таких, как выход годной продукции, число единиц оборудования, нормы расхода исходных компонентов и другие.

2.11. Список использованных источников Список фактически представляет перечень цитируемой и анализируемой литературы, который оформляется в соответствии с требованиями СТП БГТУ 002-2007 (приложение 5). Требования к содержанию списка литературных источников и рекомендации для поиска этих источников обсуждены в подразделе 2.6, посвященном литературному обзору. Следует принимать во внимание, что составления списка использованных источников является достаточно длительной и кропотливой работой, которую трудно выполнить за короткий срок.

Список собирается в течение всей работы над заданием. Оформление списка возможно при наличии всех необходимых выходных данных цитируемых изданий.

2.12. Приложения Приложения обычно содержат вспомогательный материал (таблицы данных, схемы, программы, экспликации и т. д.), который при размещении по тексту записки усложняет восприятие основного материала и оформление записки. В тексте записки обязательно приводят ссылки на все приложения.

3. МЕТОДИЧЕСКИЕ УКАЗАНИЯ К ОФОРМЛЕНИЮ

КУРСОВОЙ РАБОТЫ

3.1. Оформление текста пояснительной записки Перед оформлением текста записки следует внимательно изучить СТП 002-2007. Требования данного стандарта необходимо соблюдать на каждом этапе выполнения курсовой работы. Кроме того, полезно учитывать приведенные ниже наиболее распространенные нарушения правил оформления, которые студенты допускают в своих работах.

С нового листа выполняется только каждый раздел (но не подраздел и не пункт) курсовой работы, а также ненумеруемые части пояснительной записки (реферат, содержание, введение, заключение, список использованных источников). Названия всех составных частей записки оформляются не прописными, а строчными (кроме первой прописной) буквами. Полужирным шрифтом выделяют только названия разделов и подразделов. При этом отличие при оформлении состоит в интервале между названием раздела или подраздела и текстом.

Названия нельзя отрывать от текста. Пункты и подпункты от текста не отделяются. Все разделы, подразделы, пункты, подпункты должны быть пронумерованы.

Рамка и заполненная основная надпись приводятся только для первых страниц каждого раздела. Рамка заполняется чертежным шрифтом. Последующие страницы допускается приводить без надписи и рамки.

В текстах записки авторы часто используют аббревиатуры. Они должны быть введены при первом упоминании и далее использоваться без расшифровки. Например, «… используются в производстве интегральных схем (ИС). Повышение степени интеграции ИС …». Поэтому на заключительном этапе оформления записки следует тщательно проверить правильность употребления аббревиатурных слов в пределах всего текста.

Особое внимание следует обратить на представление количественных данных в тексте пояснительной записки. Численные значения приводят с применением стандартизованных единиц измерения физических величин, их наименования и обозначения – в соответствии с ГОСТ 8.417. При необходимости, наряду с единицами системы СИ в скобках указываются значения в других системах. Числовые значения величин с обозначением единиц измерения или единиц счета в тексте следует приводить цифрами, а числовые значения без обозначения единиц измерения и единиц счета от единицы до девяти - словами (пример 9, табл. 2.1). Если в тексте приводится ряд или диапазон числовых значений некоторой физической величины, то единицы измерения этой величины указываются после последнего значения (пример 10, табл. 2.1). Не допускается отделение единиц измерения от числового значения физической величины (перенос на другую строку или страницу).

При расстановке нумерации страниц (внизу страницы по центру) следует использовать шрифт 12 пт.

Иллюстрации (графики, схемы, диаграммы, фотографии и другие изображения) располагают непосредственно после первого упоминания в тексте записки (после соответствующего абзаца) или на следующей странице, если рисунок не помещается после абзаца на текущей странице. На все иллюстрации должны быть даны ссылки в тексте работы.

Иллюстрации выполняются в виде качественных, хорошо различимых изображений либо в компьютерном исполнении, либо выполненные от руки черными чернилами. Размер рисунка следует разумно регулировать таким образом, чтобы, с одной стороны, искусственно не увеличивать объем записки, а с другой стороны, не затруднять восприятие представленного материала. При оформлении небольших рисунков целесообразно располагать их по краю текстового поля и использовать функцию обрамления изображения текстом. Номер рисунка и его название располагается по центру относительно рисунка после поясняющие надписи (приложение 2). Допускается использовать 12 размер шрифта для подрисуночных пояснительных надписей. Более удобной является нумерация иллюстраций в пределах соответствующего раздела. Следует помнить, что при оформления графиков и диаграмм в соответствии с СТП БГТУ 0 0 2 -2007 необходимо выполнять некоторые специальные требования.

Представление таблиц включает указание номера таблицы, ее названия (приводится обязательно) и содержания (приложение 4). Допускается вертикальное выполнение заголовков граф (колонок) и использование шрифта пониженного размера в сравнении с основным текстом при оформлении объемных таблиц. Необходимо указывать единицы измерения приводимых величин после их названия через запятую. Таблицы размещаются в тексте таким образом, чтобы их можно было читать без поворота записки или с поворотом по часовой стрелке (для широких таблиц, располагаемых вертикально). Частичный перенос таблицы на другую страницу допускается без отделения названия и заголовков граф и применяется в случае, если она не вмещается на одной странице. Только в этом случае графы таблицы нумеруются. На следующей странице приводятся слова «Продолжение, например, таблицы 2.3» и графы с соответствующей нумерацией и содержанием. Таблицы большого объема удобнее располагать в приложениях. Таблицы нумеруются аналогично рисункам.

Формулы и уравнения являются частью текстового изложения (пример 10, табл. 2.1). Однако при оформлении они выделяются из текста в отдельную строку с межстрочным интервалом, равным одной строке. Размер шрифта формул должен соответствовать тексту записки, что следует учитывать при оформлении формул с компьютерногоредактора формул, где по умолчанию часто установлен в качестве основного размер шрифта 12 пт. Написание символов в текстовом и формульном редакторе отличается, поэтому необходимо использовать во всем тексте записки либо одно, либо другое. Все уравнения и формулы нумеруются арабскими цифрами в пределах раздело в в то й же или последней строке формулы. Уже упомянутые формулы и поясненные величины повторно не приводятся, а используются со ссылками. Расчетные формулы не нумеруются. Они отражают подстановку конкретных численных значений строго в соответствии с приведенным общим видом формульного выражения и содержат конечный результат вычислений.

Ссылки на литературные источники по тексту должны в полной мере отражать степень и характер использования сведений определенных авторов при выполнении курсовой работы. Поэтому ссылки проставляются непосредственно по тексту, где цитируется или анализируется соответствующая информация, в виде порядкового номера источника (в пределах всей записки) в квадратных скобках. Не рекомендуется использовать номерные ссылки на литературные источники как слова для построения фраз (пример 11, табл. 2.1). Использованные источники нумеруются по порядку их упоминания в записке. Эта работа окончательно проводится тогда, когда текст записки полностью готов, т. е. подготовлен студентом и прошел проверку руководителем. Следует помнить, что ссылки на интернет-сайты и оригиналы изданий, публикаций, приводятся на языке, соответствующем этому оригиналу, с указанием полной библиографической информации. Реферативные журналы не относятся к цитируемым источникам. Некоторые примеры оформления литературных источников представлены в приложении 5.

Приложения нумеруются заглавными буквами русского алфавита с последующим обязательным указанием его названия строчными (кроме первой прописной) буквами полужирным шрифтом симметрично по тексту, в содержании работы приводятся также с названиями. Таблицы, иллюстрации и формулы нумеруются в пределах каждого приложения (приложение 4). Если спецификации потоков и/или аппаратов приводятся в приложениях, то они размещаются на последних страницах и указываются в содержании. Нумерация страниц приложений входит в общую нумерацию страниц записки.

Текстовая часть курсовой работы в полном объеме должна быть переплетена или сброшюрована в папке.

3.2. Оформление аппаратурно-технологической схемы Аппаратурно-технологическая схема представляет графическую часть работы и оформляется вручную или с использованием компьютерных средств на листах формата А1. При оформлении схемы следует руководствоваться требованиями Единой системы технологической документации (ЕСТД) и СТП БГТУ 002-2007, а также принципами оптимальной наглядности представляемого технологического материала.

Технологическая схема отражает последовательность операций, изложенную в соответствующем подразделе технологического раздела курсовой работы, а также перечень используемых аппаратов и сопряженных материальных потоков, необходимых для реализации данного маршрута изготовления продукции. Общая степень заполнения поля чертежа должна составлять не менее 75%.

Аппараты и установки на схемах изображают основной линией в виде упрощенных контурных очертаний по принципу внешнего подобия (что чаще используется в студенческих работах), либо по требованиям соответствующих ГОСТов на отдельные группы аппаратов.

Возможно использование аксонометрических изображений, но не допускается совмещение в одной схеме плоских и пространственных рисунков. При изображении оборудования не требуется соблюдения точного масштаба, но вместе с тем относительные размеры аппаратов должны учитываться и отражаться на схеме. Кроме того, изображение аппаратов должно передавать не только очертания конкретного оборудования, но и размещение в нем технологических сред и обрабатываемых объектов (пластин, порошко в слитко в и т. д.). Нумерация оборудования на схеме осуществляется арабскими цифрами (на выносных полках) слева направо и сверху вниз (с допустимыми отклонениями для упрощения схемы). Напомним, что нумерация оборудования на схеме должна соответствовать описанию технологии в записке.

Условный пример изображения аппаратов приведен в приложении 5, однако он не является обязательными при выполнении графической части работы. Более жесткими являются требования к оформлению материальных потоков. Потоки изображаются основными линиями со стрелками (55 мм), отражающими агрегатное состояние потоков, и цифрами, соответствующими потоку определенного состава.

Обязательной частью графического материала курсовой работы являются экспликации оборудования и материальных потоков, которые размещаются непосредственно над основной надписью (приложение 5) или в приложениях записки. Надписи и экспликации выполняются согласно СТП БГТУ 002-2007.

РЕКОМЕНДУЕМАЯ ЛИТЕРАТУРА

В. Корицкого, В. В. Пасынкова, Б. М. Тареева. – 3-е изд., перераб. Т.

3. – Ленинград : Энергоатомиздат, 1998. – 728 с.

С. С. Стрельченко, В. В. Лебедев. – М. : Металлургия, 1984. – 144 с.

3. Абрикосов, Н. Х. Полупроводниковые халькогениды и сплавы на их основе / Н. Х.Абрикосов. – М. : Наука, 1975. – 220 с.

4. Лодиз, Р. Рост монокристаллов / Р. Ло диз, Р. Паркер. – М.:

Мир, 1974. – 540 с.

5. Нашельский, А. Я. Производство полупроводниковых материалов / А. Я. Нашельский. – М. : Металлургия, 1972. – 432 с.

6. Нашельский, А. Я. Технология спецматериалов электронной техники / А. Я. Нашельский. – М. : Металлургия, 1993. – 368 с.

7. Таиров, Ю. М. Технология полупроводниковых и диэлектрических материалов / Ю. М. Таиров, В. Ф. Цветков. – М : Высшая школа, 1991. – 422 с.

8. Фрицше, К. Получение полупроводников / К. Фрицше. – М. :

Мир, 1964. – 205 с.

9. Металлургия и технология полупроводниковых материалов / Под ред. Б. А. Сахарова. – М. : Металлургия, 1972. – 544 с.

10. Мильвидский, М. Г. Физики-химические основы получения разлагающихся полупроводниковых соединений / М. Г. Мильвидский, О. В. Пелевин, Б. А. Сахаров. – М. : Металлургия, 1974. – 391 с.

11. Готра, З. Ю. Технология микроэлектронных устройств :

справочник / З. Ю. Готра. – М. : Радио и связь, 1991. – 528 с.

12. Окисление, диффузия, эпитаксия / По д р ед. Р. Бургера и Р. Донована. – М. : Мир, 1969. – 452 с.

13. Киреев, В. Ю. Технология микроэлектроники. Химическое осаждение из газовой фазы / И. Ю. Кир еев, А. А. Столяров. – М. :

Техносфера, 2006. – 192 с.

14. Андреев, В. М. Жидкостная эпитаксия в технологии полупроводниковых приборов / В. М. Андреев, Л. М. Долгинов, Д. Н. Третьяков – М. : Советское радио, 1975. – 328 с.

15. Мурашкевич, А. Н. Оборудование производств материалов и изделий электронной техники : учеб. пособие для студентов вузов / А.

Н. Мурашкевич, И. М. Жарский. – Мн. : БГТУ, 2005 – 242 с.

СОДЕРЖАНИЕ

2. Методические указания к выполнению разделов курсовой 2.6. Аналитический обзор литературы.............

2.6.2. Структурирование литературного материала......

2.8.1. Разработка и описание технологической схемы.... 2.8.2.Технологические и материальные расчеты основного 2.8.2.5. Расчет материального баланса процесса кристаллизации по основным компонентам.........

2.8.2.6. Расчет выхода годного продукта..........

2.8.2.7. Расчет скорости производства и коэффициента 2.8.2.8. Расчет расхода основных исходных компонен- 2.8.3. Подбор и описание основного аппарата........

2.9. Мероприятия по охране труда и окружающей среды...

2.11. Список использованных источников...........

3. Методические указания к оформлению курсовой работы...

3.1. Оформление текста пояснительной записки........

3.2. Оформление аппаратурно-технологической схемы....

Рекомендуемая литература....................

Приложение 1. Пример оформления реферата..........

Приложение 2. Пример оформления иллюстраций........

Приложение 3. Пример оформления технологической схемы Приложение 4. Примеры заполнения и оформления итоговых Приложение 5. Примеры оформления списка использованных Приложение 6. Примеры изображения аппаратов (а), экспликации оборудования (б) и потоков (в) на технологической схеме...................

Пояснительная записка 68 с., 23 рис., 21 табл., 32 источника, 3 прил.

ДИОД ГАННА, АРСЕНИД ГАЛЛИЯ, ПЛЕНКИ

МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИЕ, ЭПИТАКСИЯ ЖИДКОФАЗНАЯ,

ЛЕГИРОВАНИЕ, ТЕЛЛУР, СХЕМА ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ,

БАЛАНС МАТЕРИАЛЬНЫЙ

Предложено использование вертикального варианта жидкостной эпитаксии из галлиевых растворов для получения двухслойной структуры n (6 мкм) n+(3 мкм) GaAs на низкоомной подложке GaAs.

Формирование пленок проводится из галлиевого раствора без примесей (пленка n-типа) или раствора, содержащего Te в качестве легирующей примеси (пленка n+-типа).

Разработана технологическая схема получения подложек для диодных структур, выполнены технологические и материальные расчеты, необходимые для обеспечения выпуска 30 000 подложек в год.

Произведен подбор двух установок эпитаксиального выращивания пленок из жидкой фазы вертикального типа. Рассмотрены вопросы охраны труда и окружающей среды в производстве эпитаксиальных структур арсенида галлия.

Графическая часть представляет аппаратурнотехнологическую схему на одном листе формата А1.

Пример оформления иллюстраций 1 – прокладка; 2 – крышка автоклава; 3 – электропечь сопротивления;

4 – запаянная кварцевая ампула; 5 – лодочка с галлием; 6 – кварцевое смотровое стекло; 7 – высокочастотный индуктор; 8 – термопарный вывод; 9 – кварцевая чашечка с красным фосфором; 10 – токопровод к электропечи сопротивления; 11 – корпус камеры высокого давления;

12 – водяная рубашка; 13 – водоохлаждаемый змеевик; 14 – винтовая передача; 15 – электромотор; 16 – редуктор.

Рисунок 1.8 Печной блок установки высокого давления для синтеза и зонной плавки фосфида галлия Пример оформления технологической схемы (фрагменты) 3.1 Описание технологической схемы получения монокристаллического слитка GaP р-типа (d = 25 мм, l = 30см, = 0,2 Ом · см) 1– 8. Подготовка исходных материалов 1. Очистка Ga методом вакуумной фильтрации на фильтре Шотта ( диаметр отверстий 3060 мкм), t = 44°С, 1,33кПа.

t = 1520°С.

3. Проточная промывка галлия деионизованной водой при комнатной температуре, = 2–5 мин.

4. Вакуумная термообработка галлия в атмосфере аргона при t = 650–800°C, = 5–6 ч и т. д.

9. Синтез и очистка поликристаллического GaP методом горизонтальной зонной плавки в печном блоке высокого давления, температура расплавленной зоны 1500°С, давление паров фосфора 30 атм, Vкр = 6 см/ч; число проходов расплавленной зоны 12 (при синтезе) и 23 (при очистке), ширина расплавленной зоны 3040 мм.

10–13. Подготовка лигатуры 10. Травление лигатуры (Zn) в 15% HCl, t = 35°C, = 1 мин.

11. Проточная промывка Zn деионизованной водой при комнатной температуре, = 2–5 мин.

12. Сушка Zn в вакуумном шкафу при t = 200°C, =20–30 мин и т.д.

25. Выращивание монокристалла GaP методом жидкостной герметизации (метод Чохральского из-под флюса), Vкр = 0,3 мм/мин, атмосфера аргон, Рраб = 60 атм, высота флюса 15 мм.

2635. Финишная обработка слитка GaP 29. Полировка годного монокристалла, абразив – 1 мкм, = 2030 мин.

30. Промывка годного монокристалла в проточной деионизованной воде при комнатной температуре, = 2–5 мин и т. д.

Примеры заполнения и оформления итоговых таблиц Таблица А.1 Материальный баланс выращивания из жидкой фазы слитка GaSb, легированного Te (К = 0,4) 1. GaSb (поликр.) 2. GaSb + Te (лигатура) 46, Итого:

Таблица А.2 Материальный баланс выращивания из жидкой фазы слитка нелегированного твердого раствора Pb0,87Sn0,13Te 1. Pb0,78Sn0,22Te (поликр.) го:

Таблица А.3 Материальный баланс эпитаксиального наращивания из газовой фазы пленки Si, легированной Р 2. H Примеры оформления списка использованных источников 1 Djurisic, А. В. Modeling the optical constants of GaP, InP and InAs / A. B. Djurisic, A. D. Rakic, P. Kwok, M. L. Majevski // J. Appl. Phis.

1999. V. 85, No 7. – Р. 3638–3642.

2 Каблуков, А.Л. Оптимизация температурного поля поверхности осаждения в процессах газофазной эпитаксии Si / А. Л. Каблуков, В. К. Самойликов, П. Е. Кандыба // Электроника и информатика: тезисы докл. –Москва, 19 – 21 нояб. 2002г. – Ч. 1.– М.: МИЭТ, 2002. – С.

217 – 218.

3 Takahashi H., Fujilka H., Ohta J. etc. Structural characterization of group III nitrides grown by pulsed laser deposition // 16 Symposium on Plasma Science for Materials, Tokyo, 4–5 June, 2003 / Thin Solid Films. – 2004. – V. 457, No 1. – Р. 114–117.

4 Vertical hydride vapour phase epytaxy deposition using a homogenizing diaphragm: пат. 2415707 Великобритания, МПК7 С23 С 16/44, С 30 В 25/02 / W.N. Wang, S.I. Stepanov – № 0414607.2; заявл. 30.06.2004;

опубл. 04.01.2006.

5 http: //semiconductors.report.ru 6 www.mitsubishi-electric.ru 7 www/nauka.us Пример изображения аппаратов (а), экспликации оборудования (б) и потоков (в) на технологической схеме

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

Учреждение образования «Белорусский государственный технологический университет». 220050. Минск, Свердлова, 13а.

Отпечатано в лаборатории полиграфии учреждения образования «Белорусский государственный технологический университет».