Вплив легування цинком на "астивостСЦ МОН-структур

дипломная работа: Коммуникации и связь

Документы: [1]   Word-108964.doc Страницы: Назад 1 Вперед

МРЖНРЖСТЕРСТВО ОСВРЖТИ РЖ НАУКИ УКРАРЗНИ

НАЦРЖОНАЛЬНИЙ УНРЖВЕРСИТЕТ " ЛЬВРЖВСЬКА ПОЛРЖТЕХНРЖКАтАЭ

РЖнститут телекомунСЦкацСЦй, радСЦоелектронСЦки та електронноСЧ технСЦки

Кафедра напСЦвпровСЦдниковоСЧ електронСЦки








ДИПЛОМНА   РОБОТА

Вплив легування цинком на "астивостСЦ

МОН-структур.



Виконав:

Студент групи ФБЕ-61

Ревула Р.Л.

Науковий керСЦвник:

ст.викл., Логуш О.РЖ.

Консультант з економСЦчноСЧ частини:

доц., Мороз Л.Г.

Консультант з охорони працСЦ:

доц., Яцюк Р.А.



ЛЬВРЖВ-2002

ЗмСЦст


Вступ

1.  ЛРЖТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД

1.1.   Методи вирощування плСЦвок термСЦчного SiO2.

1.2.  ОсновнСЦ "астивостСЦ диоксиду кремнСЦю та меж роздСЦлу з напСЦвпровСЦдником та металом.

    1. .  Гетерування дефектСЦв в технологСЦСЧ напСЦвпровСЦдникових  приладСЦв.

2.    МЕТОДИКА ЕКСПЕРИМЕНТУ

2.1. Методика вирощування плСЦвок термСЦчного SiO2 з одночасним легуванням в процесСЦ росту.

2.2.    Визначення параметрСЦв технологСЦчного процесу.

    1. Методика дослСЦдження дефектностСЦ дСЦелектричних плСЦвок.

2.4.    Методика вимСЦрювання  характеристик систем Si-SiO2.

3.  РЕЗУЛЬТАТИ ДОСЛРЖДЖЕНЬ.

3.1.  ДослСЦдження пористостСЦ плСЦвок термСЦчного SiO2.

3.2 ВзаСФмозвтАЩязок структурноСЧ досконалостСЦ монокристалСЦчноСЧ кремнСЦСФвоСЧ пСЦдкладки СЦ плСЦвокSiO2..

3.3. Гетеруюча дСЦя цинку. ОптимСЦзацСЦя технологСЦчного процесу за концентрацСЦСФю домСЦшки..

3.4.   ЕлектрофСЦзичнСЦ характеристики структур.

Висновки.

  1.    Охорона працСЦ.
  2.    ЕкономСЦчна частина.

ЛСЦтература.


ВСТУП


Використання напСЦвпровСЦдникСЦв в електронСЦцСЦ пройшло довгий шлях -  вСЦд першого детектора на кристалСЦ сульфСЦду свинцю СЦ до сучасноСЧ мСЦкро ЕОМ, яка виконана на кремнСЦСФвСЦй пластинСЦ, площею меншою 1 см2. Такий результат досягнутий завдяки успСЦхам технологСЦСЧ, яка, в свою чергу, спираСФться на фСЦзичну електронСЦку. В нашСЦ днСЦ розвиток електронСЦки безперервно стимулюСФться успСЦхами в областСЦ фСЦзики напСЦвпровСЦдникСЦв СЦ в областСЦ технологСЦСЧ виробництва нових напСЦвпровСЦднкових структур та обтАЩСФднання СЧх у великСЦ СЦнтегральнСЦ схеми (ВРЖС).

ПСЦдвищення ступеня СЦнтеграцСЦСЧ ВРЖС та повтАЩязана з цим реалСЦзацСЦя граничних розмСЦрСЦв елементСЦв та, вСЦдповСЦдно, граничних значень параметрСЦв вимагаСФ якСЦсного вдосконалення практично всСЦх технологСЦчних процесСЦв створення схем. Зокрема, процес окислення повинен вдосконалюватися в напрямку зменшення товщини та дефектностСЦ шару оксиду. ПерехСЦд вСЦд топологСЦчноСЧ норми 2 мкм до 0.5мкм вимагаСФ зменшення товщини оксиду вСЦд 0.4-0.8 до 0.1 -0.4 мкм, а його пористостСЦ вСЦд 10 до 1 см-2 .

ЗСЦ сказаного очевидно, що виробництво великих СЦ надвеликих РЖМ представить пСЦдвищенСЦ вимоги до якостСЦ вихСЦдних матерСЦалСЦв. Водночас, зберегти "астивостСЦ навСЦть СЦдеального злитку в реальному технологСЦчному процесСЦ неможливо, так як в кремнСЦй вносяться домСЦшки СЦ виникають дефекти. Щоб зменшити вплив цих домСЦшок СЦ дефектСЦв на параметри СЦ надСЦйнСЦсть мСЦкросхем, в технологСЦчнСЦ маршрути вводять спецСЦальнСЦ операцСЦСЧ гетерування, завдяки чому вдаСФться зберегти якСЦсть робочих областей приладу на заданому рСЦвнСЦ. 

Вирощування легованих плСЦв ок SСЦO2, як вСЦдомо з лСЦтера тур и [ 1], СФ одним з м етодСЦв модифСЦкацСЦ СЧ електричних парамет рСЦв як окрем их елемент СЦв, так СЦ схеми в цСЦлому. Причому, в залежностСЦ вСЦ д необхСЦдностСЦ досягнення заданих параметрСЦв приладу використовують для легування як стандартнСЦ, так СЦ нетиповСЦ домСЦшки кремнСЦю. РСЦвнСЦ легування використовують також рСЦзнСЦ: вСЦд найменших до суттСФвих, аж до утворення елемент силСЦкатного скла. На даний час процес впли ву домСЦшок на характеристики МДН-структур дослСЦджений недостатньо.

ДомСЦ шки можуть створювати пСЦд дСЦ СФю зов нСЦшнСЦх ф акторСЦв, зокрема радСЦацСЦСЧ, рСЦзнСЦ типи радСЦацСЦйно активних дефектСЦв, якСЦ будуть приводити до деградацСЦСЧ параметрСЦв приладСЦв. Без всебСЦчного дослСЦдження впливу легування на електрофСЦзичнСЦ параметри структур, а також СЧх модифСЦкацСЦСЧ пСЦд дСЦСФю зовнСЦшнСЦх факторСЦв неможливе забезпечення стабСЦльностСЦ та довговСЦчностСЦ роботи приладСЦв.

Впровадження методСЦв домСЦшкового гетерування також неможливе без дослСЦдження впливу легування на електрофСЦзичнСЦ "астивостСЦ структур.

Метою цСЦСФСЧ дипломноСЧ роботи СФ всебСЦчне дослСЦдження зарядових характеристик та параметрСЦв розподСЦлу МОН-структур з легованим в процесСЦ гетерування дефектСЦв шарСЦв SСЦO2 та структур в цСЦлому.

Для дослСЦдження вказаних параметрСЦв вибранСЦ стандартнСЦ методи С(V) СЦ C(t)-характеристик.


1. ЛРЖТЕРАТУРНИЙ ОГЛЯД


    1. МЕТОДИ ВИРОЩУВАННЯ ПЛРЖВОК ТЕРМРЖЧНОГО SСЦO2.


ТермСЦчне окислення кремнСЦю здСЦйсню СФться в системах проточного типу в атмосферСЦ, що мСЦстить кисень, вуглекислий га з, пари води з використанням в якостСЦ транспортуючих газСЦв аргону, водню, кисню, або в замкнутих системах при високому тиску окислювача.

Головна вСЦдмСЦннСЦсть мСЦж окисленням в парах води СЦ в сухому киснСЦ поляга СФ в тому, що дифундуючою крСЦзь плСЦвку окислу речовиною СФ не вода, а мо лекули або СЦони кисню СЦ гСЦдроканальних груп. ДослСЦдження з допомогою звичайно СЧ методики мСЦчених атомСЦв продемонструвало, що рСЦст окислу здСЦйснюСФться не на межСЦ газ - оксид, а на межСЦ окисел - кремнСЦй. [ 2].

КСЦнетика окислення в об ластСЦ низьких температур обумовлюСФться найчастСЦше не дифузСЦ СФю кисневих СЦонСЦв, а швидкСЦстю реакцСЦСЧ на межСЦ роздСЦлу. ВСЦд хилення вСЦд параболСЦчного закону в бСЦк лСЦнСЦйностСЦ спостерСЦга СФться при температурах ни жче 1300 К.

Установка для окислення в сухо му киснСЦ зображ ена на рис.1.1. Як осушувач можна використовувати виморожуючу пастку, хСЦмСЦчний поглинач або СЦнший пристрСЦй, що дозволя СФ знизити вмСЦст во логи в киснСЦ до точки роси - 200 К. ФСЦльтр служить для видалення частинок розмСЦром 0.5 мкм СЦ вище.

КривСЦ окислення при таких умовах виглядатимуть, як на рис.1.2. [ 3]. У висо котемпературнСЦй областСЦ е кспериментальнСЦ данСЦ добре узгоджуються одне з одним, в ни зькотемпературнСЦй - спостерСЦга СФться великий ро зкид. ОтриманСЦ в областСЦ високих температур результати добре описуються параболСЦчним рСЦвнянням:

x2 = 21. 2 t ехр(- 1 . 33/Т)= t10(1. 326-6100/T)         (1),

де:        х - товщина плСЦвки, нм,        t - час окислення, хв, Т - температура процесу, К.





        

    О2

                                                                                       4


                                                                                               


Рис. 1.1. Окислення в сухому киснСЦ: 1-осушувач;2 - фСЦльтр;

  1. - пСЦч для окислення; 4 - термопара.


Рис. 1.2. Окислення в сухому киснСЦ при тиску 1 ат.


Рис. 1.3. РСЦст оксиду кремнСЦю у вологих газах.


Висока енергСЦя акти вацСЦ СЧ, характерна для окислення в сухому киснСЦ, вСЦдобража СФ мСЦцнСЦсть звтАЩязкСЦв кисне вих СЦонСЦв в окислСЦ. Про це свСЦдчить також енергСЦ я активац СЦСЧ дифуз СЦСЧ кисню в кварц СЦ.

Установка для окислення кремнСЦю в вологому киснСЦ - це система, в якСЦй сухий кисень СЦз балону спочатку пропускаСФться через барбо тер, а потСЦм надходить до печСЦ для окислення. ВмСЦст вологи в потоцСЦ газу визнача СФться температурою барботера та швидкСЦстю потоку. ОскСЦльки окислення в водяних парах вСЦдбува СФться набагато швидше, нСЦж в сухому киснСЦ, вмСЦст вологи в потоцСЦ газу-носСЦя СФ найважливСЦшим фактором, що зумовлюСФ швидкСЦсть окислення при заданих знач еннях часу та температури. Майже по всьому дСЦапазону типових значень температури водяно СЧ банСЦ замСЦна кисню СЦнертним газом-носСЦ СФм не вплива СФ сутт СФво на рСЦст окислу, хоча, як видно з рис. 3, при температурСЦ водяно СЧ банСЦ 300 К склад газу-носСЦя може вСЦдчутно впливати на швидкСЦсть росту [ 3].

Тут, як СЦ при окисленнСЦ в парах води, необхСЦдний пСЦдСЦгрСЦв магСЦстралей, що зтАЩ СФднують водяну баню з реактором. Бажана також фСЦльтрацСЦя газу -носСЦя, хоча проб уль кування газу через воду саме по собСЦ здСЦйсню СФ на нього фСЦльтруючу дСЦю, вСЦдкидаючи бСЦльшСЦсть частинок, що захоплюються, як правило, субмСЦкронними фСЦльтрами.

Головна вСЦдмСЦннСЦсть окисле ння в вологому киснСЦ вСЦд процесу, який протСЦка СФ в сухому киснСЦ, або в парах води, поляга СФ в легкСЦй змСЦнСЦ концентрацСЦ СЧ окислювача. При окисленнСЦ в потоцСЦ водян оСЧ пари окислю вач ем СФ вода при парцСЦальному тиску 1 атм, при окислен нСЦ в сухому киснСЦ - кисень при тиску 1 атм. В устано вц СЦ для окислення у вологому киснСЦ, як окислювач використовуСФться сумСЦш води СЦ кисню, причому спСЦввСЦдношення цих компонентСЦв припускаСФ змСЦни. В принципСЦ можна змСЦнювати швидкСЦсть окислення вСЦд величини, що вСЦдповСЦда СФ 100% вмСЦсту кисню, до величини, що вСЦдповСЦда СФ 100% вмСЦсту води. Застосувавши аргон або азот як газ-носСЦй та знизивши температуру б арботера до 290 К, досягнемо меншоСЧ швидкостСЦ окислення, нСЦж в сухому киснСЦ. Практично температура барботера бу ва СФ не нижч ою вСЦд кСЦмнатно СЧ, а потСЦк газу -носСЦя склада СФ не менше 200 см /хв для реактора дСЦаметром 150 мм.

При окисленнСЦ у вологому киснСЦ при температурСЦ 1300 К величина константи параболСЦчного рСЦвняння швидкостСЦ знаходиться мСЦж вСЦдповСЦдним и значеннями для окислення в сухому кисн СЦ (3.6 х 10-4 мкм2/хв) та для о кислен ня в парах води (99 х 10-4 мкм2/хв ). Величина константи швидкостСЦ залежить вСЦд парцСЦального тиску водяних парСЦв. Значення констант не змСЦнюються при змСЦнСЦ потоку газу вСЦд 30 до 200 см3/хв, що свСЦдчить про насичення газу-носСЦю протягом всього процесу окислення. РСЦзниця мСЦж константами швидкостСЦ в атмосферСЦ СЦнертного газу або кисню приблизно до рСЦвнюСФ константСЦ швидкост СЦ окислення в сухому киснСЦ (3.6х10-4 мкм2/хв при 1400 К).

ЕнергСЦя активацСЦСЧ окислення в вологому киснСЦ зменшу СФться зСЦ збСЦльшенням концентрацСЦ СЧ парСЦв води, що повтАЩязано з рСЦзницею мСЦж швидкостями потоку кисню, а також з рСЦзними температурними дСЦапазонами процесСЦв окислення. ЕнергСЦя активацСЦ СЧ знаходиться в дСЦапазонСЦ вСЦд 0.8 еВ для водян оСЧ пари до 133 еВ, що вСЦдповСЦда СФ сухому кисню. Експериментальн о знайденСЦ значення складали 1.6 еВ при окисленнСЦ в вологому аргонСЦ при температурСЦ барботера 290 К [4].

Легування плСЦвок диоксиду кремнСЦю найкраще здСЦйснювати в процесСЦ росту. При цьому легуючу домСЦшку необхСЦдно вводити в реактор в виглядСЦ пари. Легування плСЦвок маСФ своСЧ вСЦдмСЦнностСЦ при СЧх вирощуваннСЦ в "вологихтАЭ та "сухихтАЭ процесах[5].

При вирощуваннСЦ плСЦвок в атмосферСЦ вологого кисню домСЦшку цинку найкраще розчиняти в приготовленому для барботування розчинСЦ. Як вихСЦдна речовина при цьому використовуСФться хлорид цинку.

Незважаючи на те, що згадана сСЦль надзвичайно гСЦгроскопСЦчна, при розчиненнСЦ у водСЦ спостерСЦгаСФться помутнСЦння розчину при гСЦдролСЦзСЦ повтАЩязане з наявнСЦстю в ньому завислих комплексСЦв, в склад яких входять не розкладенСЦ на СЦони молекули ZnCl2. Хлорид цинку повнСЦстю розчиняСФться у водСЦ при надлишку СЦонСЦв хлору. Тому, для повного розчинення солСЦ у водСЦ, розчин ZnCl2 необхСЦдно титрувати соляною кислотою до повноСЧ прозоростСЦ, або вСЦдфСЦльтровувати завислСЦ комплекси через мСЦкропористий фСЦльтр.

Як згадано в  [6,7] для барботування використовуСФться вихСЦдний розчин хлориду цинку концентрацСЦСЧ 1 - 3%, або, при миттСФвому випаровуваннСЦ розчину в реакторСЦ, 0,001 -  0,025% розчин. В цьому випадку готуСФться вихСЦдний 1% розчин ZnCl2, який потСЦм розводиться деСЦонСЦзованою водою до необхСЦдноСЧ концентрацСЦСЧ. МиттСФве випаровування попередньо приготованого розчину здСЦйснюСФться шляхом введення його в реактор через капСЦляр з витратою 10 мл/хв.


    1. ОсновнСЦ "астивостСЦ диоксиду кремнСЦю та меж роздСЦлу з напСЦвпровСЦдником та металом.


У лСЦтературСЦ щодо "астивостей кремнСЦю наводяться рСЦзнСЦ конкретнСЦ значення величин параметрСЦв, що характеризують "астивостей оксидСЦв кремнСЦю. Очевидно, що цСЦ залежать вСЦд експериментальних умов вирощування оксиду. Наприклад. КоефСЦцСЦСФнт заломлення плСЦвок оксиду, вирощеного в сухому киснСЦ, зменшуСФться СЦз збСЦльшенням температури, досягаючи постСЦйного значення  1.4620 при температурСЦ вище 1190 °С. ШвидкСЦсть травлення  термСЦчних оксидСЦв при кСЦмнатнСЦй температурСЦ в HF (4.9%) складаСФ 100 нм/хв СЦ змСЦнюСФться залежно вСЦд температури та концентрацСЦСЧ травника. КрСЦм того, швидкСЦсть травлення залежить вСЦд густини оксиду та вСЦд температури окислення.

В тонких оксидних плСЦвках значно впливаСФ на "астивостСЦ окислу межа роздСЦлу фаз.

ЗдатнСЦсть шару SiO2 служити локальним маскуючим покриттям при дифузСЦСЧ атомСЦв легуючоСЧ домСЦшки при пСЦдвищених температурах - дуже корисна "астивСЦсть для технологСЦСЧ  формування РЖС. В процесСЦ маскування поверхнСЦ кремнСЦю вСЦд дифузСЦСЧ домСЦшки, оксид перетворюСФться в склоподСЦбну фазу - так зване домСЦшковосилСЦкатне скло.

Значення дифузСЦйних констант для рСЦзних легуючих домСЦшок в SiO2 вСЦд концентрацСЦСЧ домСЦшок, "астивостей та структури SiO2.

НайчастСЦше для створення в кремнСЦю областей з провСЦднСЦстю n-типу застосовують Р, Sb та As, а для формування областСЦ з провСЦднСЦстю р-типу - В. цСЦ домСЦшки мають малСЦ коефСЦцСЦСФнти дифузСЦСЧ в оксидСЦ, тому оксид може застосовуватись для маскуваннСЦ при дифузСЦСЧ домСЦшки в кремнСЦю. Що стосуСФться галСЦю та алюмСЦнСЦю, то при СЧх використаннСЦ застосовувати окисел кремнСЦю для маскування не можна. НайчастСЦше плСЦвки оксиду, що використовують для маскування традицСЦйних домСЦшок в стандартних технологСЦчних процесах формування напСЦвпровСЦдникових приладСЦв, мають товщину 0.5-0.7 мкм.


      1. Заряд в окислСЦ.

Межа роздСЦлу Si-SiO2 СФ перехСЦдною областю мСЦж кристалСЦчним кремнСЦСФм СЦ аморфним кварцевим склом, як щодо положення атомСЦв, так СЦ щодо стехСЦометрСЦСЧ. РСЦзнСЦ за природою заряди та пастки носСЦСЧв супроводжують термСЦчно окислений кремнСЦй, частина з них звтАЩязана з перехСЦдною областю. Заряд на межСЦ роздСЦлу може СЦндукувати заряд протилежноСЧ полярностСЦ в розташованСЦй пСЦд нею областСЦ кремнСЦю, впливаючи на СЦ деальнСЦсть характеристик МОН-приладу та цим самим на вихСЦд якСЦсних виробСЦв СЦ СЧх надСЦйнСЦсть.

На рис. 1.4. показанСЦ основнСЦ види зарядСЦв, звтАЩязаних  з оксидом. Вони записуються:

N=Q/q,

де Q(Кл/см2) - результуючий ефективний заряд на одиницю площСЦ на межСЦ роздСЦлу - Si-SiO2; N (см-2) - результуюче число зарядСЦв на одиницю площСЦ на межСЦ роздСЦлу Si-SiO2; q - заряд електрона.

Заряд поверхневих станСЦв -  це заряд електронних станСЦв, що локалСЦзованСЦ на границСЦ роздСЦлу SI-SiO2 СЦ енергСЦя яких лежить в глибинСЦ забороненоСЧ зони напСЦвпровСЦдника. ЦСЦ поверхневСЦ стани (СЧх називають також швидкими) можуть досить швидко перезаряджатися, обмСЦнюючись електронами (дСЦрками) з кремнСЦСФм. ПоверхневСЦ стани зумовленСЦ надлишковими атомами кремнСЦю, надлишковим киснем або домСЦшковими атомами. Основною причиною виникнення цих станСЦв СФ те, що сама межа роздСЦлу СФ порушенням просторовоСЧ перСЦодичностСЦ кристалСЦчноСЧ решСЦтки. В сучасних МОН-структурах, якСЦ отримуВнють шляхом термСЦчного окислення кремнСЦю, бСЦльша частина поверхневого заряду нейВнтралСЦзуСФться в процесСЦ низькотемпературного вСЦдпалу (450 В°С) в атмосферСЦ водню. В кращих зразках величина Nit не перевищуСФ 1010 см-2, що вСЦдповСЦдаСФ одному захопленому заряду на кожнСЦ 105 атомСЦв межСЦ роздСЦлу.

ПоверхневСЦ стани вважаються донорними, якщо, вСЦддаючи електрон, вони стають нейтральними або позитивно зарядженими. Акцепторними називають поверхневСЦ стани, якСЦ стають нейтральними або негативно зарядженими, захоплюючи електрон.

ЕквСЦвалентна електрична схема МОН-структури, що враховуСФ вплив поверхнеВнва станСЦв, показана на рис.2.2.

На цьому малюнку Сi СЦ Сd СФмностСЦ СЦзолятора та збСЦдненого шару напСЦвпровСЦдника. ЕквСЦвалентна СФмнСЦсть Сs, СЦ еквСЦвалентний опСЦр Rs, залежать вСЦд поверхневого потенцСЦалу СЦ описують перезарядку поверхневих станСЦв. Добуток СsRs, визначаСФ час релаксацСЦСЧ заповнення поверхневих пасток та залежнСЦсть процесу перезарядки поверхневих станСЦв. ПаВнралельнСЦ гСЦлки електричноСЧ схеми на рис. 2.2 можна показати в виглядСЦ залежноСЧ вСЦд частоти еквСЦвалентноСЧ СФмностСЦ:

Cp=Cd+Cs/(1+wτ2),τ

включеноСЧ паралельно з провСЦднСЦстю:

Cp/w= Cswt/(1+w2τ2),

де τsRs.

Активна та реактивна складовСЦ повноСЧ комплексноСЧ провСЦдностСЦ еквСЦвалентах схем, показаних на рис. 2.2 :

Yig=Gin+jwCin,

визначаються виразами:

Gin=w2CsτCi2/[Ci+Cd+Cs)2+w2t2(Ci+w2t2(Ci+Cd)2],

Cin=Ci{Cd+Cs[(Ci+Cd+Cs)2+w2τ2Cd(Ci+Cd)]/[( Ci+Cd+Cs)2+ w2τ2Cd(Ci+Cd)]}/

[(Ci+Cd+Cs)тАж

Для визначення величини заряду, захопленого на поверхневСЦ пастки, можна використовувати вимСЦрювання вхСЦдноСЧ СФмностСЦ МДН-структури та вимСЦрювання РЗРЗ вхСЦдноСЧ провСЦдностСЦ. Метод провСЦдностСЦ дозволяСФ точнСЦше визначати густину поверхневих станСЦв. Це особливо важливо при дослСЦдженнСЦ МОН-структур з вСЦдносно малою (~1010 см-2еВ-1) густиною поверхневих станСЦв. Перевага СФмнСЦсних методСЦв полягаСФ в тому, що з СЧх допо-

могою можна порСЦвняно легко визначити зсув напруги плоских зон та величину повного захопленого заряду Оit.

На рис. 2.2 проСЦлюстроване витягування С-V-характеристики МОН-структури за рахунок поверхневого захопленого заряду. При високих частотах (wt>>1) заряд на поВнверхневих станах не встигаСФ за змСЦнами тестуючоСЧ напруги. В цьому випадку вираз для значення С набуде вигляду:

С=СiCd/( Сi+Cd) (Ф/см2).

Високочастотна вольт-фарадна залежнСЦсть МОН-структури, в яку не входить

СФмнСЦсть поверхневих станСЦв Сs зображена на рис.2.2 штриховою лСЦнСЦСФю. Але СЦ в цьому виВнпадку поверхневСЦ стани впливають на форму вольт-фарадноСЧ характеристики, зсовуючи СЧ вздовж осСЦ напруг. При наявностСЦ зв'язаного поверхневого заряду вимагаСФться вСЦдповСЦдне збСЦльшення заряду на металСЦ.

По формСЦ високочастотноСЧ вольт-фарадноСЧ залежностСЦ густина поверхневих станСЦв визначаеться за допомогою виразу:

Dit=Ci[(dBs/dV)-1-1]/q-Cd/q (см/еВ)

ФСЦксований заряд в окислСЦ Qf (звичайно додатнСЦй) розмСЦщений на вСЦдстанСЦ ~3 нм вСЦд межСЦ роздСЦлу Si-SiO2. ВСЦн не може збСЦльшуватись або зменшуватись. Густина його знаходитьcя в дСЦапазонСЦ вСЦд 1010 до 1012 см-2 та залежить вСЦд режиму окислення СЦ умов вСЦдпалу, а також вСЦд орСЦСФнтацСЦСЧ пСЦдкладки. Виникнення Qf пов'язане безпосередньо з самим процесом окислення.

Рис. 1.2.3. ЗмСЦна С-V-кривих пСЦд впливом заряджених поверхневих станСЦв.

Рис. 1.2.4. Зсув С-V-кривих вздовж осСЦ напруг, зумовлений

додатнСЦм або вСЦд'СФмним фСЦксованим зарядом оксиду:

а) для напСЦвпровСЦдника р-типу;

б) для напСЦвпровСЦдника n-типу.


ПрипускаСФться, що фСЦксований заряд Qf зумовлений або надлишковим (тривалентним) кремнСЦСФм, або надлишковим (не зв'язаним СЦз загубленим одним електроном) киснем в приповерхневому шарСЦ SiO2 . При аналСЦзСЦ електричних характеристик МОН-структур фСЦксований заряд Qf можна розглядати як заряджений шар, локалСЦзований на межСЦ роздСЦлу Si-SiO2.

На рис.1.2.4 приведенСЦ високочастотнСЦ вольт-фараднСЦ залежностСЦ, зсунутСЦ вздовж осСЦ напруг в результатСЦ наявностСЦ додатнього або вСЦд'СФмного фСЦксованого заряду Qf на межСЦ роздСЦлу. Положення цих кривих характеризуСФ так званий зсув напруги плоских зон, визначеннй по вСЦдношенню до С-V -характеристики СЦдеальноСЧ МДН-структури з Qf =0.

Незалежно  вСЦд типу провСЦдностСЦ пСЦдкладки позитивний заряд Qf зсуваСФ С-V-характеристику в бСЦк вСЦд'СФмних напруг змСЦщення, а вСЦд'СФмний заряд Qf - в бСЦк додатнСЦх.

   Характер впливу фСЦксованого заряду Qf на С - V -характеристики можна легко пояснити за допомогою рис. 1.2.5., де умовно показаний "поперечний перерСЦз" МОН-структури з позитивним Qf при негативнСЦй напрузСЦ змСЦщення.

Для повноСЧ електронейтральностСЦ структури необхСЦдно, щоб кожний вСЦд'СФмний заряд на  СЦСЧ металСЦчному електродСЦ компенсувався рСЦвним за величиною та протилежним за знаком   зарядом в дСЦелектрику або в напСЦвпровСЦднику. В СЦдеальнСЦй МДН-структурСЦ Qf = О, та ця компенсацСЦя здСЦйснюСФться тСЦльки за рахунок заряду СЦонСЦзованих донорСЦв в збСЦдненому шарСЦ напСЦвпровСЦдника. В реальнСЦй МОН-структурСЦ з позитивним Qf частина зарядСЦв на металСЦчному електродСЦ компенсуСФться фСЦксованим зарядом окисла, що приводить до вСЦдповСЦдного зменшення глибини областСЦ збСЦднення в порСЦвняннСЦ з СЦдеальною.

МДН-структурою при цСЦй же напрузСЦ змСЦщення. ОскСЦльки глибина областСЦ збСЦднення зменшуСФться, вся С - V -крива зсуваСФться по вСЦдношенню до СЦдеальноСЧ в бСЦк вСЦд'СФмних напруг при вСЦд'СФмних Qf С -V - в протилежному напрямку. Абсолютна величина цього зсуву:

Δ Vf=Qf/Ci.

Заряд, захоплений в шарСЦ окислу, Q0t, приводить до зсуву С-V-характсристик МОН-структур. Цей заряд зумовлений структурними дефектами в шарСЦ окислу. Пастки в окислСЦ, як правило, нейтральнСЦ, але можуть заряджатися, захоплюючи електрони та дСЦрки. На рис. 1.2.6 зображена зонна дСЦаграма розподСЦлу заряду, електричного поля та потенцСЦалу  в МОН-структурСЦ, що мСЦстить як фСЦсований заряд, так СЦ заряд, захоплений в окислСЦ. Зсув напруги, зумовлений зарядом, захопленим в окислСЦ, записуСФться у виглядСЦ:

ΔV0t=Q0t/Ci=1/ Ci[1/dxρ0t(x)dx],

Рис. 1.2.5. Вплив фСЦксованого заряду окислу на "аставостСЦ МДН-структур.

Рис. 1.2.6. МДН-структура з фСЦксованимта захопленим в оксидСЦ зарядами:

а) зонна дСЦаграма;

б) розподСЦл заряду;

в) електричне поле;

г) потенцСЦал.

Де  Q0t  -  ефективна поверхнева густина цього заряду, приведена до одиницСЦ площСЦ межСЦ розподСЦлу Si-SiO2ρ0t -  СЦстинна об'СФмна густина заряду, захопленого в окислСЦ.

Результуючий зсув напруги плоских зон  ΔVfb, зумовлений всСЦма компонентами зарфду в окислСЦ:

ΔVfb=ΔVf+ΔVm+ΔV0t=Q0/Ci,

де Q0= Qf+ Qm+ Q0t - сума вСЦдповСЦдних ефективних зарядСЦв на одиницю площСЦ розВнподСЦлу Si-SiO2.

В СЦдеальнСЦй МДН-структурСЦ рСЦзниця роботи виходу електрона з металу СЦ напСЦвпровСЦдника дорСЦвнюСФ 0:

φms=φm-(x+Eg/2q-ψb).

Якщо ця рСЦзниця вСЦдмСЦнна вСЦд 0, а крСЦм того, в дСЦелектрику МДН-структури присутнСЦй заряд Q0, С-V-характеристики реальноСЧ МДН-структури будуть зсунутСЦ вздовж осСЦ напруг вСЦдносно СЦдеальноСЧ С -V -кривоСЧ на величину:

Vfb=φms- Q0i=φms-( Qf+ Qm+ Q0t)/Ci,

що називаСФться зсувом напруги плоских зон.

Встановлено, що ширина забороненоСЧ зони SiO2 приблизно дорСЦвнюСФ 9 еВ, а спорСЦдненСЦсть до електрону qXi=0.9 еВ. Робота виходу з металу в МОН-структурах |звичайно визначаСФться за результатами фотовСЦдклику або вольт-фарадних характерик.

Висота енергетичного бар'СФру на межСЦ Si-SiO2 практично не залежить вСЦд кристалСЦчноСЧ орСЦСФнтацСЦСЧ пСЦдкладки (в межах похибки 0.1еВ)

РСЦзниця робСЦт виходу ms може складати вСЦдчутну мСЦру спостережуваного зсуву напруг плоских зон МОН-структури, СЦ тому СЧСЧ необхСЦдно враховувати при оцСЦнках величини фСЦксованого заряду окисла за зсувом С-V -характеристик.


1.3. ГЕТЕРУВАННЯ ДЕФЕКТРЖВ В ТЕХНОЛОГРЖРЗ НАПРЖВПРОВРЖДНИКОМ ВИХПРИЛАДРЖВ.

ОднСЦСФю з найважливСЦших задач напСЦвпровСЦдниковоСЧ електронСЦки СФ забезпечення високоСЧ мСЦри чистоти та досконалостСЦ кристалСЦчноСЧ структури напСЦвпровСЦдникових маВнтерСЦалСЦв, що використовують для виробництва дискретних приладСЦв та СЦнтегральних мСЦкросхем.

Сучасна технология забезпечуСФ отримання практично бездислокацСЦйних монокристалСЦв напСЦвпровСЦдникСЦв. Але при цьому рСЦзко зростаСФ роль точкових дефектСЦв-вакансСЦй, домСЦшкових атомСЦв та СЧх кластерСЦв. При вСЦдсутностСЦ дислокацСЦй, що СФ стоком для точкових дефектСЦв, в ходСЦ технологСЦчного процесу виготовлення приладСЦв вСЦдбуваСФться постСЦйне збСЦльшення концентрацСЦСЧ вакансСЦй та небажаних домСЦшок натрСЦю, калСЦю, мСЦдСЦ, золота та СЦн., в напСЦвпровСЦдниковому матерСЦалСЦ. НаявнСЦсть точкових дефектСЦв СЦ СЧх кластерСЦв приводить до погСЦршення характеристик напСЦвпровСЦдникового матерСЦалу, деграВндацСЦСЧ параметрСЦв приладСЦв, сприяСФ утворенню структурних дефектСЦв при термСЦчнСЦй обВнробцСЦ.

Для уникнення небажаного впливу точкових дефектСЦв розробленСЦ методи, що дозволяють нагромаджувати СЧх в неробочих дСЦлянках пластин або взагалСЦ виводити СЧх з пластин напСЦвпровСЦдника. Процес виводу та дезактивацСЦСЧ дефектСЦв прийнято називати гетеруванням. Цей термСЦн вперше введений Готцбергом СЦ ШоклСЦ по аналогСЦСЧ з геттером в ваВнкуумних лампах, що використовуСФться для зняття слСЦдСЦв залишкових газСЦв при отриманнСЦ високого вакууму. В застосуваннСЦ до напСЦвпровСЦдниковоСЧ технологСЦСЧ пСЦд гетеруванням розумСЦють:

тАв очистку об'СФму напСЦвпровСЦдника вСЦд швидкодифундуючих домСЦшок;

тАв попередження утворення центрСЦв зародження структурних дефектСЦв;

тАв скорочення ранСЦше утворених структурних дефектСЦв шляхом спрямованого руху точВнкових дефектСЦв.

Для гетерування дефектСЦв необхСЦдно забезпечити рухливСЦсть точкових дефектСЦв, звСЦдси будь-який метод гетерування включаСФ термообробку, температура та тривалСЦсть якоСЧ достатнСЦ для дифузСЦСЧ точкових дефектСЦв СЦз областей пластини, де формуються приВнлади, в область гетера. РЖснуючСЦ методи можуть бути умовно роздСЦленСЦ на три основнСЦ групи, в яких гетерування здСЦйснюСФться за допомогою:

тАв шару напСЦвпровСЦдникового матерСЦалу з порушеною кристалСЦчною структурою;

тАв нанесеного гетеруючого шару;

тАв термообробки в спецСЦальному середовищСЦ.

Одним з методСЦв термообробки в спецСЦальному середовищСЦ СФ термСЦчне окислення кремнСЦю в хлормСЦсткому середовищСЦ,

ВСЦдомо, що додавання незначноСЧ кСЦлькостСЦ (0.1%...6%) хлору або його сполук в окислюючу атмосферу приводить до зменшення заряду СЦ дефектСЦв в окислСЦ, зниженню густини поверхневих станСЦв на межСЦ подСЦлу кремнСЦй-дСЦоксид кремнСЦю, пСЦдвищенню проВнбивноСЧ напруги та стабСЦльностСЦ МОН-струкгур СЦ т.СЦн.

КрСЦм покращення "астивостСЦ окислу при "хлорному" окисленнСЦ вСЦдбуваСФться значне покращення "астивостей кремнСЦю, на декСЦлька порядкСЦв зростаСФ час життя неВносновних носСЦСЧв, зменшуСФться кСЦлькСЦсть дефектСЦв пакування, покращуються параметри напСЦвровСЦдникових приладСЦв.

Вивчення механСЦзму гетерування при "хлорному" окисленнСЦ засвСЦдчило, що покраВнщення параметрСЦв кремнСЦю та виготовлених з нього приладСЦв пов'язане з нейтралСЦзацСЦСФю небажаного впливу домСЦшок лужних, перехСЦдних та важких металСЦв, якСЦ, взаСФмодСЦючи з хлором, або вилучаються з поверхнСЦ кремнСЦю у виглядСЦ летючих сполук, або перетвоВнрюються в нейтральнСЦ комплекси, що вже не впливають на характеристики приладСЦв. ДомСЦшки золота та металСЦв платиновоСЧ групи важко гетеруються хлормСЦсткою атмосфеВнрою, що, напевно, пов'язано з термодинамСЦчною нестабСЦльнСЦстю хлоридСЦв при високих температурах.

Застосування хлору та хлористого водню при термСЦчному окисленнСЦ ускладнюСФться через високу реакцСЦйну здатнСЦсть цих реагентСЦв. Тому дослСЦджувалась можливСЦсть СЧх замСЦни СЦншими, менш хСЦмСЦчно активними газами, наприклад трихлоретаном, чотирихлористим вуглецем, трихлоретиленом, що за своСФю дСЦСФю на окисел подСЦбнСЦ до хлору або хлористого вуглецю. НайефективнСЦшими та безпечними в експлуатацСЦСЧ СФ трихлоретан та трихлоретилен. На рис.1.3.1. показана схема установки для окислення пластин з використанням трихлоретилену. При високСЦй температурСЦ трихлоретилен розпадаСФться з утворенням цСЦлого ряду продуктСЦв:

2HCl3+9O22О+6Сl2+8CO2

2H2O+2Cl24HCl+O2

НаявнСЦсть води в продуктах пСЦролСЦзу трихлоретилену приводить до збСЦльшенняшвидкостСЦ росту окислу, а присутнСЦсть хлору СЦ хлористого водню забезпечуСФ гетерування  домСЦшок металСЦв.

Експериментально встановлено, що окислення з добавками трихлоретилену покращуСФ параметри МОН-структури, знижуСФ струми втрат дСЦодСЦв, зменшуСФ густину та розмСЦр окислювальних дефектСЦв пакування, причому збСЦльшення концентрацСЦСЧ трихлоретилену приводить до зменшення розмСЦрСЦв дефектСЦв пакування, особливо помСЦтному при високСЦй температурСЦ окислення

Рис. 1.3.1. Схема установки термСЦчного окислення кремнСЦСФвих пластин:

1 -пластини; 2-барботер; 3 - термостат; 4 - реакцСЦйна камера.

(рис. 1.3.2). При певному спСЦввСЦдношеннСЦ температури окислення та концентрацСЦСЧ трихлорстилену можна повнСЦстю уникнути появи   утворення окислювальних дефектСЦв пакування (рис. 1.3.3.).

Додавання невеликоСЧ кСЦлькостСЦ трихлоретилену дозволяСФ погасити утворення окислювальних дефектСЦв пакування не лише в процесСЦ "хлорного" окислення, а й при наступному звичайному окисленнСЦ в сухому киснСЦ пСЦсля зняття "хлорного" окислу. Це безпосередньо вказуСФ на те, що в процесСЦ обробки в хлормСЦсткому середовищСЦ вСЦдбуваСФться гетерування центрСЦв зародження дефектСЦв пакування.

Одним СЦз методСЦв гетерування дефектСЦв в плСЦвках SiO2 на поверхнСЦ кремнСЦСФвоСЧ пластини СФ введення в ядра дислокацСЦй домСЦшкових атомСЦв, що гальмують рух дислокацСЦй пСЦд дСЦСФю термомеханСЦчних навантажень в процесСЦ росту оксидноСЧ плСЦвки. В цьому випадку незавершенСЦ зв'язки дислокацСЦй та пСЦдкладки заповнюються валентними електронами домСЦшкових атомСЦв, в результатСЦ чого зменшуСФться рухливСЦсть дислокацСЦй та гальмуСФться один СЦз механСЦзмСЦв утворення пор в плСЦвках SiO2.

Рис. 1.3.2. ЗалежнСЦсть розмСЦрСЦв окислюваних дефектСЦв упаковки вСЦд витрат азоту, який пропускають через барботер з трихлоретиленом:


1 - температура окислення 1373 К, тривалСЦсть окислення 1 год.;

2 - температура окислення 1373 К, тривалСЦсть окислення 2 год.;

3 - температура окислення 1473 К, тривалСЦсть окислення 15 хв.;

4 - температура окислення 1473 К» тривалСЦсть окислення 1 год.

Рис. 1.3.3, ЗалежнСЦсть температури окислення, при якСЦй вСЦдсутнСЦ окислюванСЦ дефекти упаковки, вСЦд спСЦввСЦдношення концентрацСЦй трихлоретилену та кисню в окислюванСЦй атмосферСЦ.


Висновки та постановка завдань  дослСЦджень.


Сучасний рСЦвень щСЦльностСЦ пакування елементСЦв РЖС вимагаСФ високоСЧ суцСЦльностСЦ плСЦвок у взаСФмозв'язку з необхСЦдними електрофСЦзичними параметрами елементСЦв та СЧх стабСЦльнСЦсСЦю. Це вимагаСФ розробки нових СЦ вдосконалення вСЦдомих технологСЦчних процесСЦв виготовлення РЖС, якСЦ дозволили б забезпечити; необхСЦдний рСЦвень РЗх якостСЦ. Зокрема, як видно з лСЦтературного огляду, один з напрямкСЦв вказаних робСЦт - це розробка СЦ всестороннСФ дослСЦдження методСЦв гетерування дефектСЦв матерСЦалСЦв електронноСЧ технСЦки, якСЦ СФ складовими частинами ВРЖС.

Методи домСЦшкового гетерування на сьогоднСЦ СФ на стадСЦСЧ дослСЦджень СЦ апробацСЦй, хоча першСЦ вСЦдомСЦ з лСЦтератури результати вказують на СЧх перспективу при використаннСЦ в областСЦ технологСЦСЧ мСЦкроелектронСЦки. Однак, впровадження СЧх у виробництво неможливе без оптимСЦзацСЦСЦ параметрСЦв технологСЦчного процесу за багатьма факторами, до складу яких входять: суцСЦльнСЦсть плСЦвок, параметри ОПЗ, межСЦ роздСЦлу дСЦелсктрик-напСЦвпровСЦдник, зарядових характеристик дСЦелектрика СЦ вивчення впливу на них зовнСЦшнСЦх умов якСЦ можуть проявлятися при роботСЦ приладСЦв. До них вСЦдносяться термопольовСЦ СЦ радСЦацСЦйнСЦ навантаження структур.

Метою даноСЧ роботи е оптимСЦзацСЦя процесу домСЦшкового гетерування дефектСЦв плСЦвок термСЦчного дСЦоксиду кремнСЦю та встановлення областСЦ концентрацСЦСЧ домСЦшки, яка забезпечила б його найефективнСЦше використання.

Для дослСЦджень найкраще вибрати традицСЦйнСЦ методи руйнуючого та неруйнуючого контролю параметрСЦв МДН-структур, якСЦ пройшли широку апробацСЦю не тСЦльки в наукоВнвих установах, але й на пСЦдприСФмствах електронноСЧ технСЦки. Це, зокрема, вСЦдомСЦ методи дослСЦдження суцСЦльностСЦ плСЦвок СЦ дислокацСЦйноСЧ структури пСЦдкладки, вольт-фарадний та СФмнСЦсно-часовий методи дослСЦдження електрофСЦзичних характеристик, як дСЦелектрика, так СЦ межСЦ роздСЦлу. Безумовно, достовСЦрнСЦсть результатСЦв дослСЦджень пСЦдтвердили б дослСЦдження параметрСЦв структур пСЦсля радСЦацСЦйно-термСЦчноСЧ обробки, якСЦ дозволили б суттСФво скоротити час оптимСЦзащСЧ технологСЦчного процесу.

Завданням даного дипломного проекту СФ вивчення вище згаданими методами впливу легування дСЦелектрика СЦ межСЦ роздСЦлу на характеристики МОН-структур для  зтАЩясування можливостей СЧх покращення.

Завдання дослСЦджень дипломного проекту :

1.      Вивчити та засвоСЧти технологСЦю одержання МОН-структур з легуванням в процесСЦ росту;

  1. Опанувати методи вимСЦрювання вольт-фарадних СЦ фарадно-часових характеритик та розрахунку за ними основних параметрСЦв МОН-структур;
  2. Вивчити вплив легування на характеристики структур;
  3. Зробити висновки за отриманими результатами СЦ оцСЦнити можливСЦсть практичного використання структур з легованим дСЦелектриком.



2. Методика експерименту


2.1. Методика вирощування плСЦвок  термСЦчного SiO2 з одночасним легуванням в процесСЦ росту.


ПлСЦвки диоксиду кремнСЦю вирощували в стандартнСЦй проточнСЦй системСЦ схема якоСЧ приведена на рис.2.

У цСЦй установцСЦ передбачено окислення кремнСЦСФвих пластин, як за стандартною технологСЦСФю в атмосферСЦ сухого кисню та водяноСЧ пари, так СЦ окислення в середовищах, що мСЦстять домСЦшки хлору та хлоридСЦв, що, в свою чергу, дозволяСФ легувати плСЦвки диоксиду кремнСЦю в процесСЦ росту. Для легування плСЦвок пСЦд час процесу "вологоготАЭ окислення  попередньо готувався розчин хлориду цинку в деСЦонСЦзованСЦй водСЦ СЦ заливався у барботер. Барботування проводили киснем з витратою 200 л/хв, за рахунок чого в парогазове окислювальне середовище потрапляв як окислювач, так СЦ домСЦшка. Однак, як показали дослСЦдження, в процесСЦ барботування концентрацСЦя вихСЦдного розчину змСЦнюСФться за рахунок рСЦзноСЧ швидкостСЦ випаровування розчинника та складових (СЦонСЦв) розчиненоСЧ солСЦ [10].

НавСЦть приготування вихСЦдного розчину ZnCl2 в деСЦонСЦзованСЦй водСЦ маСФ своСЧ особливостСЦ. Незважаючи на високу гСЦгроскопСЦчнСЦсть солСЦ, в процесСЦ гСЦдролСЦзу хлориду цинку спостерСЦгаСФться помутнСЦння розчину, видСЦлення нерозчинного осаду,  який знаходиться у зваженому станСЦ. ПСЦсля фСЦльтрування розчину ми провели цикл дослСЦджень його складу використовуючи для визначення концентрацСЦСЧ СЦонСЦв цинку комплексометричний метод [11], а для визначення концентрацСЦСЧ СЦонСЦв хлору аргентометричний метод [12]. ЗтАЩясовано, що для повного розчинення солСЦ СЦ отримання гомогенного прозорого розчину необхСЦдно, щоб молярне спСЦввСЦдношення СЦонСЦв хлору до СЦонСЦв цинку складало 1,012. Вказане спСЦввСЦдношення зберСЦгалося для дСЦапазону концентрацСЦй ZnCl2 до 5% маси.

Тому доцСЦльнСЦше використовувати метод миттСФвого випаровування, що  полягаСФ в подачСЦ в реактор попередньо пСЦдготованого розчину та випаровування його в буферному цилСЦндрСЦ. Температуру буферного цилСЦндра вибирали значно вищою вСЦд температури кипСЦння як води, так СЦ хлориду цинку, а теплоСФмнСЦсть його суттСФво перевищувала теплоСФмнСЦсть розчину, що подаСФться через капСЦляр. Тому випаровування проходить миттСФво СЦ його склад вСЦдповСЦдаСФ складу газовоСЧ фази у реакторСЦ.

При отриманнСЦ легованих плСЦвок диоксиду кремнСЦю в середовищСЦ сухого кисню, у буферний цилСЦндр помСЦщали наважку попередньо розрахованоСЧ маси оксиду цинку. В реактор подавалась сумСЦш кисню та хлориду водню. Хлорид водню взаСФмодСЦяв з оксидом цинку за реакцСЦСФю:

2HCl+ZnO=ZnCl2+H2O

Температура зони, в яку помСЦщалась наважка, обиралась вищою вСЦд температури кипСЦння хлориду цинку, тому продукти реакцСЦСЧ були газами при температурах технологСЦчного процесу. Таким чином, процес окислення вСЦдбувався з одночасним легуванням плСЦвки диоксиду кремнСЦю введеною в реактор домСЦшкою.

Температуру процесу окислення обирали та пСЦдтримували за допомогою блоку регулювання та пСЦдтримування температур, яке здСЦйснювалося пропорцСЦйним СЦнтегрально-диференцСЦальним регулятором. Процес завантаження-вивантаження  пластин в реактор тривав не менше 5 хвилин для уникнення термоударСЦв пластин та генерацСЦСЧ при цьому дислокацСЦй за рахунок термомеханСЦчних навантажень.



Рис.2. Система СДО-125/3

1-крани;             9-буферний цилСЦндр;

2-витратомСЦри;              10-вхСЦдний патрубок з капСЦляром;

3-трубопроводи;                11-човник з Si-пластинами;

4-барботер;        12-блок живлення та регулювання

5-термостат;        температури;

6-парогенератор;                                13-пристрСЦй вводу-виводу пластин;

7-нагрСЦвач;                                        14-пристрСЦй керування;

8-реактор;                                                    15-завантажувальна камера.


2.2.  Визначення параметрСЦв технологСЦчного процесу.


Для проведення дослСЦджень параметрСЦв структур Si-SiO2 необхСЦдно отримати плСЦвки заданоСЧ товщини, яка спСЦврозмСЦрна з товщиною дСЦелектрика напСЦвпровСЦдникових приладСЦв. ОптимСЦзацСЦю ефективностСЦ процесу гетерування необхСЦдно проводити шляхом вивчення впливу концентрацСЦСЧ легуючоСЧ домСЦшки на параметри структур.

Для зменшення обтАЩСФму емпСЦричних дослСЦджень вирощування плСЦвок проведено розрахунок температурно-часових характеристик технологСЦчного процесу отримання плСЦвок SiO2 заданоСЧ товщини при рСЦзному складСЦ парогазового середовища в реакторСЦ. В якостСЦ вихСЦдних використали вСЦдомСЦ з лСЦтератури [10] залежностСЦ швидкостСЦ росту оксидних плСЦвок на монокристалСЦчному кремнСЦСЧ в атмосферСЦ або зволоженого кисню, або парах води з вмСЦстом хлориду водню, якСЦ найближчСЦ до дослСЦджуваного в данСЦй роботСЦ процесу гетерування дефектСЦв плСЦвок SiO2.  Це визначаСФться тим, що в ньому в склад окислювального середовища вводять хлорид цинку, тобто, вСЦн СФ, в якСЦйсь мСЦрСЦ, аналогом вСЦдомого з лСЦтератури процесу хлорного окислення. Тому тут використанСЦ такСЦ стандартнСЦ рСЦвняння:

  1. d2=4.16*103p1.6t exp(-1.7/kT) - в парах води    (16);
  2. d=1.4*103p0.8t exp(-1.7/kT) - в сухому киснСЦ     (17),

де d - товщина плСЦвки [нм];

t - час [с];

T - температура [К];

k - постСЦйна Больцмана.

При розрахунках товщину плСЦвки пСЦдзатворного дСЦелектрика задавали в межах вСЦд 50 до 150 нм. З умов проведення експерименту загальний тиск  в системСЦ приймали рСЦвним атмосферному. Температуру процесу окислення задавали в межах вСЦд 950 до  1100°С з кроком 50°С. Для розрахункСЦв використовували програмний пакет "Maple 6тАЭ.

Результати розрахункСЦв приведенСЦ в табл. 1


    1. Методика дослСЦджень дефектностСЦ дСЦелектричних плСЦвок.


Методи дослСЦдження дефектностСЦ плСЦвок розробляли виходячи з особливостей структури, кСЦлькостСЦ,  розмСЦрСЦв та розмСЦщення дефектСЦв у матерСЦалСЦ. При чому, в залежностСЦ вСЦд характеристик обтАЩСФкту дослСЦджень, методи дослСЦджень суттСФво вСЦдрСЦзняються мСЦж собою [10].

В дСЦелектричних плСЦвках виробСЦв електронноСЧ технСЦки пори проявляються як поодинокСЦ небажанСЦ дефекти. Пори в плСЦвках мають, як правило, субмСЦкроннСЦ розмСЦри СЦ безпосередньо не виявляються оптичними приладами. 

Методи дослСЦдження дефектностСЦ, зокрема пористостСЦ дСЦелектричних плСЦвок виробСЦв електронноСЧ технСЦки описанСЦ в [10]. Проведемо СЧх аналСЦз. За дСЦСФю на обтАЩСФкт дослСЦджень СЧх можна подСЦлити на двСЦ групи: руйнуючСЦ СЦ неруйнуючСЦ. СуцСЦльною рисою всСЦх методСЦв СФ фСЦксацСЦя мСЦiя розмСЦщення пори на поверхнСЦ СЦ наступнСЦ металографСЦчнСЦ дослСЦдження.

НеруйнуючСЦ методи:

а) одним з методСЦв виявлення дефектних мСЦiь у дСЦелектричнСЦй плСЦвцСЦ на монокристалСЦчнСЦй напСЦвпровСЦдниковСЦй пСЦдкладцСЦ СФ "бульбашковийтАЭ метод: пСЦдкладку занурюють в електролСЦтичний розчин СЦ освСЦтлюють СЧСЧ поверхню. До пСЦдкладки прикладають вСЦдтАЩСФмну напругу змСЦщення так, що в провСЦдних мСЦiях (електрично активних) утворюються бульбашки газоподСЦбного водню. ЕлектролСЦт не повинен окислювати поверхню напСЦвпровСЦдниковоСЧ пСЦдкладки. Як електролСЦти використовують 1-2% розчини лимонноСЧ або оцтовоСЧ кислоти в деСЦонСЦзованСЦй водСЦ. Роль анода у електролСЦтичнСЦй комСЦрцСЦ виконуСФ платиновий дрСЦт. Контроль якостСЦ дСЦелектричних плСЦвок з допомогою методСЦв, основаних на видСЦленнСЦ газоподСЦбних продуктСЦв електролСЦзу з дефектних мСЦiь, проводиться також при електролСЦзСЦ розчинСЦв метилового СЦ етилового спиртСЦв, якСЦ мСЦстять 1% оцтовоСЧ або сСЦрчаноСЧ кислоти у деСЦонСЦзованоСЧ води [15,16].

ВидСЦлення бульбашок водню з дефектних мСЦiь при електролСЦзСЦ спиртових розчинСЦв починаСФться при напрузСЦ 8-10 В. плавне пСЦдвищення прикладеноСЧ напруги приводить до виявлення менших за розмСЦрами пор СЦ збСЦльшення СЧх густини, але при напрузСЦ бСЦльшСЦй 30 В вСЦдбуваСФться СЦнтенсивне вСЦялоподСЦбне видСЦлення водню у електролСЦтСЦ, що робить неможливим реСФстрацСЦю СЦ визначення СЦстинноСЧ густини дефектСЦв.

ЕлектролСЦз супроводжуСФться видСЦленням водню на пластинСЦ-катодСЦ у мСЦiях дефектСЦв СЦ кисню на анодСЦ. В реальному випадку за рахунок впливу поляризацСЦСЧ електролСЦту СЦ типу електродСЦв для розкладення деСЦонСЦзованоСЧ води необхСЦдно прикладати напругу 2,1-2,6 В. Розроблена комСЦрка, яку застосовували для вивчення електрохСЦмСЦчних процесСЦв видСЦлення бульбашок, в якСЦй СЧх реСФстрували на поверхнСЦ дСЦелектричноСЧ плСЦвки в дефектних мСЦiях пСЦсля 2-3 хв. електролСЦзу при напрузСЦ 4-6 В. Продовження електролСЦзу веде до збСЦльшення бульбашок за розмСЦром СЦ у випадку СЧх утворення над дефектами великих розмСЦрСЦв - до вСЦддалення вСЦд поверхнСЦ, тому пСЦдрахунок густини бульбашок проводиться пСЦсля вимикання або зниження напруги. РоздСЦльна здатнСЦсть цього методу складаСФ 40-60 мкм.

б) зручнСЦшим для аналСЦзу дефектностСЦ  дСЦелектричних плСЦвок СФ метод, який полягаСФ у використаннСЦ спецСЦального електролСЦту, до складу якого входять:  сСЦрчанокисла мСЦдь - 5 г/л; желатин - 5 г/л; деСЦонСЦзована вода - 1л [13,14].

Суть методу полягаСФ в наступному. При подачСЦ напруги з областСЦ пори на пластинСЦ-катодСЦ вСЦдбуваСФться електрофоретичне видСЦлення водню в результатСЦ електролСЦзу. Процес проводять при напрузСЦ 10-50 В. Бульбашки водню покритСЦ плСЦвкою желатину, армованою мСЦддю, що забезпечуСФ високу мСЦцнСЦсть плСЦвки СЦ добре зчеплення з поверхнею дСЦелектрика. Висока чутливСЦсть (бСЦля 0.1 мкм) методу забезпечуСФться тим, що електролСЦз води йде не на кремнСЦСЧ, а на мСЦдСЦ, яка осСЦдаСФ у порСЦ СЦ виходить на поверхню плСЦвки. Вказаний метод ми використовували для дослСЦдження наших обтАЩСФктСЦв.







Рис 2.3.1. Схема установки.

РуйнуючСЦ методи:

а) Анодне травлення використовуСФться для виявлення дефектСЦв в пСЦдкладцСЦ з полСЦкристалСЦчного кремнСЦю [15] СЦ маСФ переваги хСЦмСЦчного травлення СЦ методу наведення струму. ЕлектролСЦтична комСЦрка складаСФться з пластмасовоСЧ склянки з електролСЦтом, в який занурюють катод з платинового дроту СЦ зразок - анод, закрСЦплений на металевому стержнСЦ. ЕлектролСЦтом служить розчин плавиковоСЧ кислоти концентрацСЦСЧ 1-10%. Напруга живлення вСЦд джерела постСЦйного струму регулюСФться в межах вСЦд 0.5 до 20 В. Оптимальне розтравлення дефектСЦв спостерСЦгали в областСЦ потенцСЦалСЦв мСЦж 0.7 СЦ 2 В. Встановлено, що характер травлення дефектСЦв в кремнСЦСЧ р-типу залежить вСЦд прикладеноСЧ напруги; при дуже низькСЦй напрузСЦ травляться дефекти, якСЦ класифСЦкують за методом наведеного струму як "електрично активнСЦтАЭ, при збСЦльшеннСЦ напруги травлення стаСФ подСЦбним до хСЦмСЦчного, але зростаСФ чутливСЦсть до дефектСЦв (видно дефекти, якСЦ не завжди проявляються при хСЦмСЦчному травленнСЦ); анодне травлення - метод виявлення дефектСЦв в будь-яких напСЦвпровСЦдниках р- СЦ n-типу провСЦдностСЦ, здатний повнСЦстю замСЦнити методи хСЦмСЦчне травлення СЦ наведеного струму.

б)ХСЦмСЦчне травлення в травниках, що мСЦстять плавикову кислоту (НNO3:HF: CH3COOH) приводить як до зменшення товщини нарощеноСЧ плСЦвки, так СЦ до розтравлення СЧСЧ в мСЦiСЦ пори до розмСЦрСЦв, достатнСЦх для спостереження пСЦд мСЦкроскопом.

Характерно, що при обробцСЦ поверхнСЦ у вказаному травнику розтравлюСФться також поверхня кремнСЦСФвоСЧ пластини пСЦд порою, що дозволяСФ встановити точне положення пор на пластинСЦ.

АпробацСЦя вказаного методу для наших обтАЩСФктСЦв дослСЦджень показала, оптимальний час травлення у вказаному травнику при кСЦмнатнСЦй температурСЦ складаСФ 5-7 хвилин. При цьому пори можна спостерСЦгати пСЦд мСЦкроскопом при збСЦльшеннСЦ х100 (рис. 2.3.2.)


Рис. 2.3.2 Вид поверхнСЦ кремнСЦСФвоСЧ пластини пСЦсля селективного травлення. (ДСЦлянки темного фону розмСЦщенСЦ строго пСЦд порами у плСЦвцСЦ.)


2.4. Методика вимСЦрювання вольт-фарадних характеристик систем Si-SiO2


МДН-структура СФ сформованим конденсатором.  Для дослСЦдження СЧх електрофСЦзичних характеристик широко використовуСФться метод вольт-фарадних характеристик (ВФХ), в основСЦ якого лежить вивчення залежностСЦ поперечноСЧ диференцСЦальноСЧ СФмностСЦ МДН-структури (Сс) вСЦд зовнСЦшньоСЧ напруги, прикладеноСЧ мСЦж пСЦдкладкою СЦ верхнСЦм електродом (U). ЗмСЦна Сс викликана модуляцСЦСФю зовнСЦшньоСЧ напруги СФмностСЦ приповерхневоСЧ областСЦ просторового заряду напСЦвпровСЦдника [16].

ЕквСЦвалентом вимСЦрювання низькочастотноСЧ ВФХ СФ так званий квазСЦстатичний метод. Якщо до елементарного кола, що складаСФться з резистора СЦ конденсатора, прикладати напругу, лСЦнСЦйно зростаючу з часом  Uc=at (де а звичайно складаСФ 0.05 - 0.2 В/с),  то струм в цьому колСЦ буде пропорцСЦйний СФмностСЦ. Схема установки для знСЦмання  квазСЦстатичних ВФХ приведена на рис.2.4.1. [17]

ЗнСЦмати ВФХ краще в напрямку вСЦд СЦнверсСЦСЧ до збагачення. Для вибору початковоСЧ робочоСЧ точки генератор пилоподСЦбноСЧ напруги зтАЩСФднують послСЦдовно з джерелом постСЦйноСЧ регулюючоСЧ напруги. ТодСЦ Uc=В+аt. ВибСЦр полярностСЦ напруг залежить вСЦд типу провСЦдностСЦ пСЦдкладки СЦ знаку поверхневого заряду.

Високочастотною (ВЧ) вважаСФться така область частот, при якСЦй можна знехтувати вкладом у СФмнСЦсть МДН-структури, СФмностСЦ СЦнверсного шару (С1) СЦ СФмностСЦ поверхневих станСЦв (Сss). Умови високочастотностСЦ записуються:

Rpb>>1/wCd, Rhs>>1/wCd.

Апаратура для вимСЦрювання високочастотних ВФХ розрСЦзняСФться за методом вимСЦрювання СФмностСЦ, методом вимСЦрювання змСЦщення на МДН - структурСЦ (Uc), методицСЦ фСЦксацСЦСЧ СЦ методом обробки результатСЦв.



                          

               

       

11






Рис. 2.4.1. Схема установки для вимСЦрювання квазСЦстатичних ВФХ.

1 - джерело пилоподСЦбноСЧ напруги; 2 - електрометричний пСЦдсилювач.













Рис. 2.4.2. Схема установки для вимСЦрювання високочастотних ВФХ:

1 - джерело змСЦщення МДН-структури; 2 - ВЧ-генератор; 3 -резонансний пСЦдсилювач; 4 - двокоординатний самописець.


На рис.2.4.2. показана схема установки для вимСЦрювання  високочастотних ВФХ.

ВСЦд генератора змСЦнноСЧ напруги через роздСЦлюючий конденсатор С1 сигнал поступаСФ на ланку, що складаСФться СЦз Сс, який маСФ МДН-структури, СЦ еталонного резистора R1 (C1>>Cсвч). Спад ВЧ напруги на резисторСЦ R1 (R1<<1/wCcвч) пропорцСЦйний Свч.[18]

ПСЦдсилена СЦ випрямлена напруга, пропорцСЦйна Свч реСФструСФться по координатСЦ "YтАЭ двокоординатного самопиiя. ЗмСЦщення Uc, яке повСЦльно змСЦнюСФться, через роздСЦльний резистор (R2>>1/wCcвч) подаСФться на МДН-структуру СЦ координату "ХтАЭ самопиiя. В результатСЦ двокоординатний самописець фСЦксуСФ ВФХ дослСЦджуваноСЧ структури.

Високочастотна напруга на МДН-структурСЦ Свч повинна забезпечувати малосигнальний режим СЦ вСЦдповСЦдно задовольняти спСЦввСЦдношенню Uc<<kT/q у всьому дСЦапазонСЦ Uc.  При записСЦ ВФХ МДН-структура повинна перебувати в темнотСЦ для уникнення фотоефекту.

При знСЦманнСЦ  ВФХ доцСЦльно застосовувати таку послСЦдовнСЦсть операцСЦй: до МДН-структури прикладаСФться напруга змСЦщення, яка вСЦдповСЦдаСФ глибокСЦй СЦнверсСЦСЧ; освСЦтлюСФться МДН-структура для збСЦльшення генерацСЦСЧ неосновних носСЦСЧв СЦ утворення рСЦвноважного шару (часто буваСФ достатньо використання звичайного лабораторного освСЦтлення); потСЦм МДН-структура повнСЦстю затемнюСФться, СЦ напруга змСЦщення починаСФ змСЦнюватись вСЦд СЦнверсСЦСЧ до збагачення, при цьому на самопиiСЦ фСЦксуСФться рСЦвноважна високочастотна ВФХ.

РЖншим варСЦантом ФВХ СФ диференцСЦальний високочастотний вольт-фарадний метод. При аналСЦзСЦ високочастотного вольт-фарадного методу зазначалося, що для визначення густини поверхневих станСЦв необхСЦдно порСЦвнювати нахили експериментальноСЧ СЦ теоретичноСЧ високочастотних ВФХ. Це означаСФ графСЦчне диференцСЦювання  експериментальноСЧ кривоСЧ. ЗручнСЦше проводити  диференцСЦювання експериментальноСЧ ВФХ апаратурним методом. Для цього в установку зйомки ВФХ додатково вводять диференцСЦюючу ланку [11]. При використаннСЦ змСЦщення Uc=at, яке лСЦнСЦйно змСЦнюСФться, диференцСЦююча ланка на виходСЦ забезпечуСФ сигнал, пропорцСЦйний dC/dU, який записуСФться на самопиiСЦ одночасно з записом ВФХ. Розшифровка залежностей С(V)  вСЦдбуваСФться аналогСЦчно до розшифровки високочастотних ВФХ. Перевага цього методу полягаСФ в бСЦльшСЦй швидкодСЦСЧ  СЦ пСЦдвищеннСЦ точностСЦ в порСЦвняннСЦ з вольт-фарадним методом. [17]

Блок-схема установки для дослСЦдження  МДН-структур приведена  на рис. 5.3. при вимСЦрюваннСЦ С(V) СЦ G(V) залежностей (П1 - в положеннСЦ "1тАЭ, П2 - в положеннСЦ "2тАЭ) на структуру подаються два сигнали: малий синусоСЧдальний вСЦд генератора (2) СЦ напругу змСЦщення з генератора пилоподСЦбноСЧ напруги (КГТН) (4). Сигнал з виходу СЦнтегруючого (РЖП)( 8) або диференцСЦюючого (ДП) (9) пСЦдсилювача подаСФться на вхСЦд широкополосного (10) або вибСЦркового (11) пСЦдсилювача СЦ далСЦ на фазовий (ФД) (12) або амплСЦтудний (АД) (13) детектор. На вхСЦд "2тАЭ ФД подаСФться опорний сигнал з генератора (2). Встановлення фази сигналу на входСЦ "1тАЭ ФД створюСФться незначним розладнанням пСЦдсилювача (11). Напруга з виходу ФД (VG) СЦ АД (VC) подаСФться на входи "YтАЭ двокоординатних самопиiСЦв (6) СЦ (7). На входи "ХтАЭ самопиiСЦв поступаСФ напруга з виходу КГТН.

При вимСЦрюваннСЦ С(t) залежностей (П1, П2 СЦ П3 в положеннСЦ "2тАЭ) на структуру подаСФться стрибок напруги або послСЦдовнСЦсть СЦмпульсСЦв з формувача (3). ВихСЦдний сигнал КГТН при дослСЦдженнСЦ повСЦльних процесСЦв використовуСФться для часовоСЧ розгортки самопиiСЦв. Для реСФстрацСЦСЧ процесСЦв з часами релаксацСЦСЧ 0.3 с використовуСФться оiилограф (14).

Градуювання С(V), G(V), i C(t) - залежностей проводиться магазином СФмностей СЦ провСЦдностей (П2 в положеннСЦ "1тАЭ). Установка дозволяСФ проводити експрес вимСЦрювання параметрСЦв, та дослСЦджувати СЧх неоднорСЦдностСЦ.


















Рис.2.4.3. Блок-схема установкт для вимСЦрювання C(V), G(V) та С(t)-характеристик:

1 - магазин СФмностей та провСЦдностей;

9 - диференцСЦюючий пСЦдсилювач;

  1. - генератор;
  2. 10 - широкосмуговий пСЦдсилювач;

3 - формувач;

11 - вибСЦрковий пСЦдсилювач;

  1. - керуючий генератор трикутноСЧ напруги;   
  2. 12 - фазовий детектор;

5 - МОН-структура;

13 - амплСЦтудний детектор;

  1. - двокоординатний самописець;
  2. 14 - оiилограф;

7 - двокоординатний самописець

15 - вимСЦрювач температури.

8 - СЦнтегральний пСЦдсилювач;

3. Результати дослСЦджень.


3.1. ДослСЦдження пористостСЦ плСЦвок термСЦчного диоксиду кремнСЦю.


Дефектами плСЦвок диоксиду кремнСЦю вважають порушення однорСЦдностСЦ аморфного шару [23]. До СЧх числа вСЦдносяться включення СЦншоСЧ фази: пори СЦ кристалСЦчнСЦ дСЦлянки. Густина структурних дефектСЦв визначаСФ вихСЦд виробСЦв електронноСЧ технСЦки, особливо ВРЖС високого ступеня СЦнтеграцСЦСЧ, тому розробка способСЦв виявлення дефектСЦв СЦ вивчення механСЦзмСЦв дефектоутворення привертала увагу ряду дослСЦдникСЦв. Для СЧх дослСЦдження розроблено ряд методСЦв, описаних в оглядСЦ, та роботах [19,20].

ЛСЦтературнСЦ данСЦ про природу пороутворення часто носять дискусСЦйний характер. Переважно СЧх появу повтАЩязують з неконтрольованим забрудненням поверхнСЦ кремнСЦСФвоСЧ пластини до СЦ в процесСЦ росту плСЦвки оксиду. Це викликало необхСЦднСЦсть проведення циклу експериментальних дослСЦджень пористостСЦ плСЦвок для встановлення механСЦзмСЦв СЧх утворення.

ПлСЦвки SiO2 товщиною вСЦд 0.1 до 0.6 мкм вирощували в стандартних процесах термСЦчного окислення кремнСЦСФвих пластин в середовищСЦ сухого СЦ вологого кисню. ДефектнСЦсть плСЦвок визначали шляхом металографСЦчних дослСЦджень пСЦд мСЦкроскопом NU-2E пСЦсля вСЦзуалСЦзацСЦСЧ пор бульбашками желатину при електролСЦзСЦ водного розчину CuSO4 СЦ желатину (250 : 5 : 5)  СЦ шляхом селективного травлення поверхнСЦ плСЦвок в травнику складу HF : HNO3 : CH3COOH (1 : 10 : 1) протягом 3...7 хвилин. Селективне тралення плСЦвки оксиду проводили аж до пСЦдтравлювання пСЦдкладки, пСЦсля чого знСЦмали плСЦвку в розчинСЦ HF СЦ виявляли дислокацСЦСЧ поверхнСЦ кремнСЦСФвих пластин в травнику ССЦртля.



Рис. 3.2.1.  НеоднорСЦдностСЦ вСЦзуалСЦзацСЦСЧ пор, обумовленСЦ СЧх рСЦзними розмСЦрами (металографСЦя, x 200)


При дослСЦдженнСЦ пористостСЦ плСЦвок мСЦдножелатиновим методом, як видно з рис.3.2.1., в мСЦiях провСЦдних дСЦлянок плСЦвок виростали або желатиновСЦ грона, або бульбашки желатину значно меншого розмСЦру. Це обумовлено суттСФвою рСЦзницею швидкостСЦ процесу електролСЦзу в рСЦзних провСЦдних дСЦлянках плСЦвки викликану рСЦзними розмСЦрами пор, що вказуСФ на наявнСЦсть щонайменше двох механСЦзмСЦв процесу пороутворення. Як правило, желатиновСЦ грона хаотично розмСЦщалися по поверхнСЦ пластини СЦ спостерСЦгалися по подряпинах плСЦвки. Встановлено взаСФмозвтАЩязок густини "великихтАЭ пор вСЦд запиленостСЦ технологСЦчного примСЦщення в якому перебували пластини пСЦсля передокислювальноСЧ хСЦмСЦчноСЧ обробки. При запиленостСЦ в межах 4...30 л-1 СЧх густина в плСЦвках SiO2 товщиною 0,1 мкм складала 0,5...2 см-2 СЦ зменшувалась з ростом товщини плСЦвки. В той же час, порушення норм запиленостСЦ, або спецСЦальна, навСЦть короткочасна, витримка пластин в середовищСЦ з запиленСЦстю до 300 л-1 приводила до рСЦзкого росту дефектностСЦ плСЦвок  до 102...103 см-2. В той же час, при ретельному  контролСЦ та дотриманнСЦ чистоти технологСЦчного примСЦщення "великСЦтАЭ пори практично не проявлялися.

При дослСЦдженнСЦ плСЦвок SiO2, препарованих за методикою [24], шляхом просвСЦчуючоСЧ електронноСЧ мСЦкроскопСЦСЧ на МВ-100 встановлено, що розмСЦри "великихтАЭ пор спСЦврозмСЦрнСЦ з товщиною плСЦвки [24].

Виходячи з приведених результатСЦв, механСЦзм утворення наскрСЦзноСЧ пори можна подати таким чином: при згораннСЦ або випаровуваннСЦ речовини пилинки чи СЦнших неконтрольованих забруднень кремнСЦСФвоСЧ пСЦдкладки при температурСЦ окислення тиск пари в хмаринцСЦ домСЦшок може досягнути критичноСЧ величини, достатньоСЧ для локального руйнування плСЦвки оксиду. АналогСЦчний механСЦзм пороутворення може проявлятися при випаровування преципСЦтатСЦв як легуючих, так СЦ неконтрольованих домСЦшок, сконцентрованих на структурних порушеннях кремнСЦСФвоСЧ пСЦдкладки.

Що стосуСФться "дрСЦбнихтАЭ пор, то СЧх густина, усереднена на пластину, складала 1,5...3, 3,4...5,5 СЦ 6,5...15 cм-2 для плСЦвок термСЦчного диоксиду кремнСЦю товщиною 1, 0,5 СЦ 0,15 мкм вСЦдповСЦдно. Виявлена тенденцСЦя зменшення густини пор вСЦд краю до центру пластини. Причому, бСЦля 80% пор розмСЦщалися по СЧСЧ периметру в областСЦ до 7...12 мм вСЦд краю. Характерно, що густина пор в цСЦй областСЦ майже на порядок вища, нСЦж в центрСЦ. Скупчення пор (рис.3.2.2) проявлялися також в мСЦiях контакту пластини з кварцовим човником СЦ в значнСЦй мСЦрСЦ визначалися щСЦльнСЦстю входження пластини в його пази.

Рис.3.2.2.  Вид поверхнСЦ пластини пСЦсля вСЦзуалСЦзацСЦСЧ пор (x200, металографСЦя)

Як правило, по декСЦлька пор розмСЦщалися в ряд, причому лСЦнСЦСЧ СЧх утворення вСЦдповСЦдали  кристалографСЦчним лСЦнСЦям ковзання дислокацСЦй. РСЦзко неоднорСЦдний розподСЦл пор в плСЦвках SiO2, який вСЦдображаСФ дефектоутворення в кремнСЦСФвих пСЦдкладках СЦ свСЦдчить про тСЦсний взаСФмозвтАЩязок умов росту плСЦвки з дефектоутворенням в кремнСЦю, яке проявляСФться в конкретному циклСЦ дифузСЦйно-окислювальних процесСЦв спостерСЦгали також в [9].



Рис. 3.2.3.  РозмСЦщення пор в плСЦвках вздовж лСЦнСЦй ковзання


РЖдентичнСЦсть якСЦсного радСЦального розподСЦлу дефектСЦв в плСЦвках SiO2 СЦ кремнСЦСФвих пСЦдкладках пСЦдтверджена послСЦдовними дослСЦдженнями розподСЦлу пор та дислокацСЦй вздовж фСЦксованих смуг шириною 5 мм вздовж дСЦаметра пластини. Однак, в кСЦлькСЦсному вСЦдношеннСЦ, густина пор в плСЦвках значно нижча вСЦд густини дислокацСЦй, якСЦ виходять на поверхню пСЦдкладки. Це вказуСФ на те, що далеко не кожна дислокацСЦя СФ СЦнСЦцСЦатором пороутворення в вирощуванСЦй плСЦвцСЦ термСЦчного SiO2.


3.2. ВзаСФмозвтАЩязок структурноСЧ досконалостСЦ  монокристалСЦчноСЧ кремнСЦСФвоСЧ пСЦдкладки СЦ плСЦвок SiO2.


Розглянемо можливСЦ причини неоднорСЦдного розподСЦлу дефектСЦв. Розрахунок характеру нагрСЦву однСЦСФСЧ пластини [19] СЦ партСЦСЧ пластин [20] показав, що як при прогрСЦвСЦ, так СЦ при охолодженнСЦ росте нерСЦвномСЦрнСЦсть розподСЦлу температур вздовж радСЦуса пластини. В результатСЦ розвтАЩязання крайовоСЧ задачСЦ теплопровСЦдностСЦ СЦ аналСЦзу кСЦнетики нагрСЦву та теплообмСЦну в партСЦСЧ пластин в [20] показано, що максимальний перепад температури складаСФ 46К при швидкостСЦ завантаження 0,002 м/c СЦ 340К при 0,01 м/c. При цьому радСЦальнСЦ СЦ тангенцСЦальнСЦ термСЦчнСЦ напруження пластини ростуть пропорцСЦйно рСЦзницСЦ температур:


       (19)

               (20)


де:  α - коефСЦцСЦСФнт термСЦчного розширення;  E - модуль Юнга;  ΔT - рСЦзниця температур;  r - координата;  R - радСЦус пластини.

ПСЦд СЧх дСЦСФю утворюються дислокацСЦСЧ СЦ проходить знСЦмання термСЦчного напруження в межах даноСЧ дСЦлянки. При повторнСЦй циклСЦчнСЦй обробцСЦ знов виникають термСЦчнСЦ напруження, причому умови утворення дислокацСЦй значно полегшуються  (проходить розмноження дислокацСЦй СЦ починаСФ дСЦяти механСЦзм СЧх передачСЦ). ОскСЦльки градСЦСФнт температури максимальний на краю пластини, дислокацСЦСЧ виникають практично завжди на периферСЦСЧ в виглядСЦ лСЦнСЦй зсувСЦв СЦ, в подальшому, перемСЦщаються до центру вздовж площин ковзання [21]. ВнаслСЦдок того, що плСЦвка SiO2 жорстко звтАЩязана з пСЦдкладкою, в мСЦiях перемСЦщення сусСЦднСЦх атомних площин в напрямку ковзання дислокацСЦй виникатимуть максимальнСЦ напруження плСЦвки, релаксацСЦя яких буде проходити шляхом локального руйнування плСЦвки СЦ утворення пор. Таким чином, на нашу думку, пори повиннСЦ наслСЦдувати не дислокацСЦСЧ як такСЦ, а утворюватися при СЧх русСЦ вздовж площин ковзання [21].

Вказане припущення пСЦдтверджене експериментально при металографСЦчному дослСЦдженнСЦ протравленоСЧ в дислокацСЦйному травнику пСЦдкладки пСЦсля вСЦзуалСЦзацСЦСЧ пор методом [19]. На рис. 3.1.1.  дСЦлянки темного фону вСЦдповСЦдають розтравленСЦй поверхнСЦ кремнСЦСФвоСЧ пластини пСЦд порою. Ямки травлення виходСЦв дислокацСЦй на цих дСЦлянках проявляються вздовж лСЦнСЦй СЧх утворення. НаслСЦдування порами плСЦвки смуги ковзання дислокацСЦй пСЦдтверджуСФ також рис. 2.3.2. Як видно з рисункСЦв, в кСЦлькСЦсному вСЦдношеннСЦ густина розтравлених ямок травлення значно менша СЧх сумарноСЧ густини.

Використовуючи в якостСЦ вСЦдлСЦку орСЦСФнтацСЦю пластин кремнСЦю СЦ базового зрСЦзу встановлено напрями лСЦнСЦй пороутворення в плСЦвках диоксиду кремнСЦю. Вони вСЦдповСЦдають кристалографСЦчним напрямам <110> в пСЦдкладцСЦ, якСЦ, згСЦдно [22], СФ найвСЦрогСЦднСЦшими напрямками ковзання в гратцСЦ типу алмаз.


Рис. 3.1.1. ЗакристалСЦзована дСЦлянка протравленоСЧ  плСЦвки SiO2


Як винятки, при металографСЦчному дослСЦдженнСЦ поверхнСЦ частково протравлених плСЦвок SiO2 спостерСЦгали також закристалСЦзованСЦ дСЦлянки (Рис.3.1.1).

Пори на цих дСЦлянках проявлялися мСЦж границями кристалСЦтСЦв СЦ аморфноСЧ матрицСЦ. РЗх утворення звтАЩязують з механСЦчними напруженнями, що перевищують критичнСЦ, обумовленими рСЦзними значеннями к.т.р. кремнСЦСФвоСЧ пСЦдкладки, кристалСЦчного СЦ аморфного диоксиду кремнСЦю. РЖнСЦцСЦатором локальноСЧ кристалСЦзацСЦСЧ плСЦвок через рСЦдку фазу диоксид кремнСЦю - домСЦшка можуть служити навСЦть незначнСЦ кСЦлькостСЦ домСЦшок лужних металСЦв, найСЦмовСЦрнСЦшим джерелом яких може бути поверхня кварцового реактора та неконтрольованСЦ забруднення використовуваних реагентСЦв.

Виходячи з викладеного можна видСЦлити такСЦ механСЦзми  пороутворення в плСЦвках термСЦчного диоксиду кремнСЦю:

  1. руйнування плСЦвки внаслСЦдок випаровування або згорання матерСЦалу локальних забруднень поверхнСЦ кремнСЦСФвих пластин в процесСЦ росту плСЦвки;
  2. утворення пор при русСЦ дислокацСЦй пСЦдкладки пСЦд дСЦСФю термомеханСЦчних напружень;
  3. утворення пор при локальнСЦй кристалСЦзацСЦСЧ плСЦвок, стимульованСЦй домСЦшками.

Характерно, що переважаюча кСЦлькСЦсть пор утворюСФться внаслСЦдок дСЦСЧ механСЦзму пороутворення, повтАЩязаного з рухом дислокацСЦй кремнСЦСФвоСЧ пСЦдкладки в процесСЦ росту плСЦвки.


3.3. Гетеруюча дСЦя цинку. ОптимСЦзацСЦя технологСЦчного процесу за концентрацСЦСФю домСЦшки.


Для зменшення густини дефектСЦв можна використовувати методи гетерування (див. Вз1.3). Переважна бСЦльшСЦсть з них передбачаСФ спецСЦальну обробку поверхнСЦ пластин перед першою термСЦчною операцСЦСФю. До них вСЦдносяться гетерування з допомогою порушеного шару, який створюСФться рСЦзними методами, гетерування з допомогою нанесених шарСЦв, термСЦчна обробка в спецСЦальному хСЦмСЦчному середовищСЦ.

Але, на нашу думку оптимальними були б такСЦ методи, якСЦ можна сумСЦстити з першою термСЦчною операцСЦСФю - термСЦчним окисленням пластин. Зокрема, знизити активнСЦсть процесу утворення пор, повтАЩязаного з рухом дислокацСЦй пСЦдкладки вздовж лСЦнСЦй ковзання можна шляхом впровадження в СЧх ядра домСЦшкових атомСЦв з газовоСЧ фази в процесСЦ росту плСЦвки. ЗгСЦдно лСЦтературних даних [25] в якостСЦ гетеруючоСЧ домСЦшки ми вибрали цинк, який буде декорувати дислокацСЦСЧ, заповнювати СЦ звтАЩязувати СЧх незавершенСЦ звтАЩязки.

ДослСЦдження гетеруючого впливу цинку, який вводили в реактор з розчину хлориду цинку, проводили при таких концентрацСЦях у вихСЦдному розчинСЦ, що заливався у барботер: 0; 0.1; 0.5; 1; 2; 3; 5% для визначення оптимального вмСЦсту.

ОтриманСЦ плСЦвки диоксиду кремнСЦю товщиною 120÷140 нм дослСЦджували мСЦдножелатиновим методом СЦ селективним травленням для визначення густини пор (див. Вз 2.3).

Встановлено, що  густина пор в плСЦвках SiO2 при окисленнСЦ за стандартною технологСЦСФю складаСФ вСЦд 6.5 до 15 см-2. ОтриманСЦ данСЦ узгоджуються з результатами роботи [23].

При введеннСЦ хлориду цинку в процесСЦ окислення густина пор складала вСЦд 0.3 до 1.5 см-2, що на порядок нижче, нСЦж при окисленнСЦ за стандартною технологСЦСФю. ДослСЦдження показали, що навСЦть при незначних концентрацСЦях (менше 1%) пористСЦсть плСЦвок рСЦзко понижуСФться. Зниження пористостСЦ йде до певного рСЦвня, який близький до 1 см-2. МСЦнСЦмальне значення пористостСЦ спостерСЦгали на зразках, якСЦ окислювали при концентрацСЦСЧ хлориду цинку в дСЦапазонСЦ 1тАж3%. СуттСФво, що в цьому дСЦапазонСЦ концентрацСЦСЧ пористСЦсть плСЦвок диоксиду кремнСЦю слабо залежить вСЦд концентрацСЦСЧ розчину хлористого цинку. При подальшому збСЦльшеннСЦ концентрацСЦСЧ пористСЦсть отриманих плСЦвок збСЦльшуСФться. Отже, збСЦльшення концентрацСЦСЧ водного розчину хлористого  цинку вище 3% недоцСЦльно.

ОтриманСЦ результати СЦлюструСФ рис.  3.3.1.    .


Таким чином, експериментально пСЦдтверджена можливСЦсть пониження дефектностСЦ плСЦвок диоксиду кремнСЦю гетеруванням домСЦшкового цинку дислокацСЦй пСЦдкладки. ЕфективнСЦсть запропонованого методу, як показали експериментальнСЦ дослСЦдження, у два-три рази вища, нСЦж при гетеруваннСЦ дефектСЦв порушеним шаром неробочоСЧ сторони пластини Si. Це повтАЩязане з тим, що в нашому випадку знижуСФться рухливСЦсть СЦснуючих дислокацСЦй, а не тСЦльки СЧх густина на робочСЦй сторонСЦ пластини.

НедолСЦком методу барботування для створення парогазового окислювального середовища у реакторСЦ СФ змСЦна концентрацСЦСЧ розчину, повтАЩязана з рСЦзною швидкСЦстю випаровування компонентСЦв.

Для усунення цього недолСЦку ми вСЦдпрацювали процес монокристалСЦчного кремнСЦю з домСЦшкою хлориду цинку в газовый фазСЦ при миттСФвому випаровуваннСЦ компонентСЦв розчину. (див.2.1)

Результати дослСЦджень пористостСЦ вирощених плСЦвок приведенСЦ на рис 3.3.2.

Рис. 3.3.2. залежнСЦсть густини пор у плСЦвок SiO2 вСЦд концентрацСЦСЧ водного розчину хлориду цинку при миттСФвому випаровуваннСЦ для рСЦзноСЧ товщини вирощеноСЧ плСЦвки: трикутник - товщина плСЦвки 1200А; кружок - товщина плСЦвки 5000А.

Як видно з рис. На кривСЦй концентрацСЦйноСЧ залежностСЦ густини дефектСЦв у плСЦвках також чСЦтко проявляСФться  область мСЦнСЦмальноСЧ концентрацСЦСЧ пор. Процес вирощування плСЦвок найкраще проводити у цСЦй областСЦ, яка лежить бСЦля 0.001%

Для подальшого використання необхСЦднСЦ дослСЦдження електрофСЦзичних параметрСЦв структур, результати яких приведенСЦ у наступному параграфСЦ.


    1. ЕлектрофСЦзичнСЦ характеристики структур.


Як видно з результатСЦв, описаних вище, у легованих цинком структурах Si-SiO2 спостерСЦгаСФться покращення суцСЦльностСЦ плСЦвок SiO2. Це повтАЩязане з заповненням легуючою домСЦшкою незавершених звтАЩязкСЦв дислокацСЦй приповерхневоСЧ областСЦ кремнСЦСФвоСЧ пластини СЦ зниження, за рахунок цього, рухливостСЦ дислокацСЦй. ОскСЦльки одним з механСЦзмСЦв утворення пор СФ деформацСЦйне локальне руйнування плСЦвки, щСЦльно зтАЩСФднаноСЧ з пСЦдкладкою, за рахунок напружень, якСЦ перевищують критичнСЦ, пСЦд час змСЦщення сусСЦднСЦх атомних площин при русСЦ дислокацСЦй. Вказане легування при оптимальних концентрацСЦях повинне приводити до покращення структурноСЧ досконалостСЦ межСЦ роздСЦлу, зменшення рухливостСЦ дислокацСЦй СЦ, вСЦдповСЦдно, пористостСЦ плСЦвок SiO2 [19].

Можна сподСЦватися, що легування приповерхневоСЧ областСЦ кремнСЦю приводитиме СЦ до покращення електрофСЦзичних характеристик межСЦ роздСЦлу, що буде проявитися перш за все на таких параметрах, як густина поверхневих станСЦв та генерацСЦйно-рекомбСЦнацСЦйний час життя.

Розрахунок  приводили за результатами вимСЦрювання вольт-фарадних характеристик за методикою, описаною в Вз 2.4

Результати дослСЦдження параметрСЦв ОПЗ легованих цинком структур приведенСЦ в таблицСЦ.

Таблиця. 3

КонцентрацСЦя домСЦшки, %

0

0.0005

0.001

0.0025

Густина поверхневих станСЦв, Dit, еB/кв.см.

5.7×1011

5.7×1011

5.0×1011

5.2×1011

Час життя, τg, 10-6 c

45

40

86

55


Як видно з таблицСЦ, введення домСЦшки цинку приводить до пСЦдвищення структурноСЧ досконалостСЦ приповерхневоСЧ областСЦ кремнСЦю, що виявляСФться в зменшеннСЦ з ростом рСЦвня легування густини поверхневих станСЦв та пСЦдвищеннСЦ часу життя нерСЦвноважних носСЦСЧв заряду, причому вказане покращення спостерСЦгаСФться лише при повному рСЦвнСЦ легування, який маСФ свСЦй оптимальний дСЦапазон. ВисоколегованСЦ структури порСЦвняно з контрольними характеризувалися гСЦршими показниками якостСЦ. Це пояснюСФться тим, що при концентрацСЦСЧ домСЦшки 3×10-3% СЦ вище, атоми цинку будуть входити не лише в ядро дислокацСЦй, а й легувати поверхню кремнСЦю СЦ цСЦлому, тобто створювати точковСЦ дефекти в кристалСЦчнСЦй гратцСЦ, а при високому рСЦвнСЦ - СЦ дислокацСЦСЧ невСЦдповСЦдностСЦ [10]. НаявнСЦсть дефектСЦв структури приводить до появи додаткових рекомбСЦнацСЦйних центрСЦв СЦ енергетичних станСЦв, повтАЩязаних з ними, що знижуСФ рухливСЦсть носСЦСЧв заряду, СЧх час життя СЦ пСЦдвищуСФ концентрацСЦю енергетичних поверхневих станСЦв, тобто в цСЦлому призводить до погСЦршення параметрСЦв структур.

Симптоматично, що структури з оптимальним рСЦвнем легування пСЦсля опромСЦнення СЦ наступного вСЦдпалу характеризувалися кращими значеннями параметрСЦв межСЦ роздСЦлу порСЦвняно з контрольними, тобто мали нижчу радСЦацСЦйну чутливСЦсть. Це пояснюСФться зниженням рСЦвня механСЦчних напружень приповерхневоСЧ областСЦ за рахунок легування та зменшення СЧСЧ дефектностСЦ. Як вСЦдомо [17], пСЦдвищення структурноСЧ досконалостСЦ кристалСЦчноСЧ гратки в областСЦ межСЦ роздСЦлу повинно приводити до покращення електрофСЦзичних характеристик системи Si-SiO2.

На рис.3.4.1 приведенСЦ концентрацСЦйнСЦ залежностСЦ часу життя неосновних носСЦСЧв заряду 1/τg = f(С). У дСЦапазонСЦ концентрацСЦй, близьких до 0.002% спостерСЦгаСФться чСЦтко виражений мСЦнСЦмум, характерний як для опромСЦнених, так СЦ для неопромСЦнених структур. Причому величина часу життя неосновних носСЦСЧв заряду при оптимальному рСЦвнСЦ легування в областСЦ мСЦнСЦмуму кращСЦ, нСЦж у контрольних зразках, що пСЦддавались СЦ не пСЦддавались радСЦацСЦйно-термСЦчнСЦй обробцСЦ.

Зниження часу життя при рСЦвнях легування, що перевищують оптимальнСЦ, найвСЦрогСЦднСЦше зумовлене структурним розпорядкуванням приповерхневоСЧ областСЦ пСЦд впливом високоСЧ концентрацСЦСЧ легуючоСЧ домСЦшки, утворенням складних комплексСЦв, що мСЦстять цинк та самочинно не розпадаються пСЦд час вСЦдпалу.

ЗалежнСЦсть величини, оберненоСЧ до часу життя, вСЦд концентрацСЦСЧ домСЦшки, а не часу життя, приводиться тому, що 1/τg пропорцСЦйна густинСЦ генерацСЦйно-рекомбСЦнацСЦйних центрСЦв СЦ виражаСФ змСЦну рСЦвня дефектностСЦ приповерхневоСЧ областСЦ кремнСЦю.

ПорСЦвняно з нелегованими структурами, оптимальне легування приводить до швидшого вСЦдновлення густини поверхневих станСЦв пСЦсля радСЦацСЦйно-термСЦчноСЧ обробки, що вСЦдображено на рис.3.4.1. Причому, як видно з малюнка, термСЦчна обробка пСЦсля опромСЦнення приводить до менших значень густини поверхневих станСЦв приповерхневоСЧ областСЦ кремнСЦю, порСЦвняльно з вихСЦдними структурами.

Характерно, що оптимальнСЦ значення параметрСЦв структур спостерСЦгаються при тих же значеннях концентрацСЦй домСЦшки, при яких плСЦвки SiO2 характеризуються найкращою суцСЦльнСЦстю.

Таким чином, встановлений нами дСЦапазон оптимальних концентрацСЦй гетеруючоСЧ домСЦшки буде приводити не тСЦльки до зниження густини структурних дефектСЦв плСЦвок SiO2, але й до покращення електрофСЦзичних характеристик м6ежСЦ роздСЦлу дСЦелектрика з монокристалСЦчною пСЦдкладкою, що важливо для подальшого практичного використання.


Рис. 3.4,1. ЗалежностСЦ впливу опромСЦнення та наступного вщпалу на 1/Тд: 1 - вихСЦднСЦ; 2 - пСЦсля опромСЦнення.

Рис. 3.4.2. КонцентрацСЦйна залежнСЦсть вСЦдносноСЧ змСЦни густини поверхневих станСЦв пСЦсля радСЦацСЦйно-термСЦчноСЧ обробки.

Висновки

  1. ВивченСЦ механСЦзми попроутвореня СЦ плСЦвках термСЦчного диоксиду кремнСЦю;
  2. Показано, що переважаюча кСЦлькСЦсть пор утворюСФться вздовж лСЦнСЦй ковзання внаслСЦдок напружень плСЦвок, викликаних рухом дислокацСЦй монокристалСЦчнолСЧ пСЦдкладки.
  3. Запропоновано механСЦзм гетерування дуфектСЦв шляхом гальмквання руху дислокацСЦй атомами цинку;
  4. Визначений дСЦапазон оптимальних концентрацСЦй домСЦшки у газовСЦй фазСЦ при якСЦй плСЦвки характеризуються мСЦнСЦмальними значеннями пористостСЦ СЦ оптимальними електрофСЦзичними параметрами.




5. ЕКОНОМРЖЧНА ЧАСТИНА


У звтАЩязку з особливостя ми науково-дослСЦдних розробок для СЧх ефективного здСЦйснення, координацСЦй робСЦт, оперативного управлСЦння ходом робСЦт, передбачене сСЦткове планування та керування.


5.1. Планування науково-дослСЦдноСЧ роботи (НДР).


В розрахунков о - пояснювальнСЦй запиiСЦ до дипломно СЧ роботи планування НДР здСЦйсню СФться в наступнСЦй послСЦдовностСЦ :

  1. Розбиття комплексу робСЦт на окремСЦ етапи.
  2. Виявлення та опис всСЦх подСЦй та робСЦт.
  3. Визначення часу виконання робСЦт.
  4. Побудова сСЦткового графСЦка.
  5. Розрахунок параметрСЦв сСЦткового графСЦка.


5.1.1 Розбиття комплексу робСЦт на окремСЦ етапи.

Весь комплекс робСЦт дСЦлиться на такСЦ етапи :

  1. пСЦдготовчий;
  2. теоретична розробка теми;
  3. проведення експерименту;
  4. обробка даних, отриманих при експериментах;
  5. технСЦчний звСЦт;


Таблиця 1.ТривалСЦсть розробки етапСЦв проекту

Назва етапу

Виконавець

КСЦлькСЦсть виконавцСЦв

ТривалСЦсть етапу, днСЦв

1


2



3



4

Розробка графСЦка робСЦт


Написання теоретичноСЧ

частини дипломноСЧ

роботи

Проведення дослСЦджень СЦ

зняття характеристик

МДН-структур

Обробка експериментальних даних

студент-дипломник;

керСЦвник

студент-дипломник;

керСЦвник


студент-дипломник;

керСЦвник


студент-дипломник

2


2



2



1

35


15



10



20


5.1.2 Виявлення та опис всСЦх подСЦй та робСЦт.


ГрафСЦчна модель всього процесу виконання НДР ( сСЦтковий графСЦк ) склада СФться з подСЦй та робСЦт. КСЦлькСЦсть робСЦт в сСЦтково му графСЦку залежить вСЦд ступеня його деталСЦзацСЦ СЧ, що визнача СФться обтАЩСФмом СЦ складнСЦстю розробки. ГраницСЦ деталСЦзацСЦ СЧ подСЦй та робСЦт визначаються технологСЦ СФю робСЦт СЦ границею вСЦдповСЦдальностСЦ виконавцСЦв. Чим бСЦльш деталСЦзована сСЦть, тим простСЦше СЧСЧ оцСЦнити СЦ проконтр олювати по коду виконання розробки. ВсСЦ подСЦСЦ та роботи, що входять в комплекс робСЦт, зводимо в таблицю в порядку СЧх послСЦдовностСЦ, тобто необхСЦдно скласти бСЦблСЦотечний список. Цей список включа СФ перелСЦк подСЦй та СЧх СЦндексацСЦю, а тако ж перелСЦк робСЦт та СЧх коди.


Таблиця 2. ПерелСЦк робСЦт та подСЦй

Назва подСЦСЦ

Код роботи

ЗмСЦст роботи

0

Завдання отримано.

0-1.

Складання плану роботи.

1

План роботи складено.

1-2

Вивчення лСЦтератури.

2

ЛСЦтература вивчена.

2-3

ПСЦдготовка монокриста лу для нанесення плСЦвки.



2-4

ПСЦдготовка о бладнання для вирощування плСЦвки SiO2.



2-8

ПСЦдготовка обладнання для дослСЦд ження.



2-20

АналСЦз.

3

Пластини монокристалу пСЦдготовленСЦ

3-5

Складання установки для вирощування плСЦвок.



3-6

Розрахунок умов вирощування

4

Обладнання для вирощу- вання пСЦдготовлене.

4-5

ПСЦдготовка матерСЦалу для вирощування.

5

Установка складена. МатерСЦал пСЦдготовлений.

5-6

Наладка установки для вирощування.

6

Умови вирощування плСЦвок розрахованСЦ.

6-7

Вирощування плСЦвок дСЦоксиду кремнСЦю.

7

ПлСЦвки нарощенСЦ

7-8

ПСЦдготовка пластин з нарощеною плСЦвкою.



7-10

Зняття дСЦелектричноСЧ плСЦвки.

8

Обладнання та пластини готовСЦ для дослСЦдження.

8-9

Визначення дефектностСЦ дСЦелектричних плСЦвок

9

Визначено дефектнСЦсть дСЦелектричних плСЦвок.

9-12

Знаходження напружень пластин.

10

ДСЦелектрична плСЦвка знята

10-11

Визначення дефектностСЦ пластин.



10-12

Знаходження напружень пластин.

11

ДефектнСЦсть пластин дослСЦджена.

11-14

Фотографування дефектностСЦ пластин.

12

НапруженСЦсть всСЦх пластин Si визначена.

12-13

ПорСЦвняння результатСЦв двох дослСЦджень.

13

ПорСЦвняння проведенСЦ.

13-14

Знаходження залежностСЦ густини пор вСЦд напруження.

14

ДефектнСЦсть сфотографована. Залеж-

14-15

Опис результатСЦв.


нСЦсть густини пор вСЦд напруження встановлена.



15

Опис результатСЦв проведений.

15-16

Побудова сСЦткового графСЦка.

16

ССЦтковий графСЦк побудовано.

16-17

Розрахунок параметрСЦв сСЦткового графСЦка.

17

Розрахунок параметрСЦв проведено.

17-18

Визначення затрат на проведення НДР.



17-20

АналСЦз отриманих результатСЦв

18

Затрати визначенСЦ.

18-19

ОцСЦнка науково-технСЦчноСЧ ефективностСЦ НДР.

19

ЕфективнСЦсть оцСЦнена.

19-20

АналСЦз ефективностСЦ.

20

АналСЦз проведено.

20-21

Висновки.

21

Висновки зроблено.

21-22

Оформлення.

22

Робота оформлена




5.1.3. Ви значення часу виконання робСЦт.


Для планування тривалостСЦ виконання робСЦт необхСЦдно користуватись вСЦдповСЦдними нормативами або у загальненими даними минулих аналогСЦчних розробок ( з врахуванням процента СЧх виконання ).

В бСЦльшостСЦ випадкСЦв при плануваннСЦ комплекса робСЦт творчого характеру , а також при плануваннСЦ нових дослСЦджень, що не мають аналогСЦв в минулому, не СЦсну СФ нСЦ нормативСЦв, нСЦ досвСЦду роботи. В таких випадках використовують три або двСЦ ймовСЦрнСЦ оцСЦнки часу. ЦСЦ оцСЦнки визначаються в днях.

tоч = (tmin + 4tнй +tmax ) / 6

σ2 tоч = [(tmax-tmin)/6]

Приклад розрахунку для роботи 0-1:

tоч = (4+4×5+7)/6=5

σ2 tоч = (7-4)/6=0.25

ВсСЦ результати розрахункСЦв зведенСЦ в таблицю 3.


5.1.4. Побудова сСЦткового графСЦка.


Таблиця 3. ТрудоСФмнСЦсть виконання робСЦт та кСЦлькСЦсть виконавцСЦв.

Код роботи

ТрудомСЦсткСЦсть роботи в днях

ДисперсСЦя σ2 tоч, днСЦ

К-сть викон.

tmin

t нй

tmax

t оч

0-1

4

5

7

5

0.25

2

1-2

4

5

6

5

0.11

1

2- 3 1

1

1

2

1

0.03

1

2- 4

2

3

4

3

0.11

2

2-8

1

1

2

1

0.03

2

2-20

5

7

8

7

0.25

1

3-5

3

4

5

4

0.11

2

3-6

6

7

7

7

0.03

2

4-5

1

2

2

2

0.03

1

5-6

1

1

2

1

0.03

1

6-7

1

1

2

1

0.03

2

7-8

1

1

2

1

0.03

1

7-10

1

1

2

1

0.03

1

8-9

1

2

4

1

0.25

2

9-12

1

1

2

1

0.03

2

9-14

1

1

3

1

0.11

1

10-11

1

1

2

1

0.03

2

10-12

1

2

2

2

0.03

2

11-14

1

1

2

1

0.03

1

12-13

1

1

2

1

0.03

2

13-14

1

1

3

1

0.11

1

14-15

2

3

5

3

0.25

1

15-16

1

1

2

1

0.03

1

16-17

1

1

2

1

0.03

1

17-18

1

1

3

1

0.11

1

17-20

2

4

4

4

0.11

1

18-19

1

1

2

1

0.03

1

19-20

1

1

2

1

0.03

2

20-21

2

3

3

3

0.03

2

21-22

4

6

7

6

0.25

1



5.1.5 Розрахунок параметрСЦв сСЦткового графСЦка.


До основних параметрСЦв сСЦткового графСЦка вСЦдносяться :

ТривалСЦсть шляху t(L)

t(L) = tijk

ТривалСЦсть критичного шляху Ткр

Ткр = t[L(I-C)max ]

Резерв часу шляху R(L)

R(L) = Ткр -t(L)

РаннСЦй термСЦн здСЦйснення подСЦСЧ ТрСЦ

ТрСЦ = t[L(I-СЦ)mах ]

ПСЦзнСЦй термСЦн здСЦйснення подСЦСЦ ТпСЦ

Т пСЦ = Ткр - t[L(СЦ-С) mах ]

Резерв часу подСЦСЧ RСЦ

RСЦ = ТпСЦ - ТрСЦ

РаннСЦй термСЦн початку роботи ТрпСЦj

Трпij = t[L(1-СЦ) mах ] або

ТрпСЦj = ТрСЦ

РаннСЦй термСЦн закСЦнчення роботи ТрзСЦj

ТрзСЦj = Tpпij+tij

ПСЦзнСЦй термСЦн початку роботи ТппСЦj

ТппСЦj = ТпзСЦj -tij

ПСЦзнСЦй термСЦн закСЦнчення роботи ТпзСЦj

ТпзСЦj = Тпj

Повний резерв часу роботи RпСЦj

RпСЦj = ТппСЦj - ТрпСЦj або

RпСЦj = ТпзСЦj - ТрзСЦj

ВСЦльний резерв часу роботи RсСЦj

RсСЦj=RпСЦj -Rj

КоефСЦцСЦСФнт напруженостСЦ роботи КнСЦj

КнСЦj =[t(Lmax)-tтАЩ(Lкр )] /[Ткр - tтАЩ( Lкр )]

де        t (Lmах)-тривалСЦсть максимального шляху, який проходить через дану роботу ; tтАЩ(Lкр)- вСЦ дрСЦз ок шляху, що спСЦвпадаСФ з критичним шляхом.

Приклад розрахунку: t(L)=t01 =5

Tкр = 5+5+1+7+1+1+2+1+1+1+3+1+1+4+3+6=43

R = 43-5=38 Tрз01 =5 Rc01 =0

Tp1 = 5 Tпп01 =0 Кн01=1

R1 =0 Tпз01 =5 Трп01=0 Rп01 =0

ВсСЦ результати розрахунку наведенСЦ в таблицСЦ 4.


Таблиця 4. Параметри сСЦткового графСЦку

код












роботи

tочij

Тр j

Тпj

Rj

Tрпij

Tрзij

Tппij

Тпзij

Rпij

Rcij

Kнij

i-j












0-1

5

5

5

0

0

5

0

5

0

0

1

1-2

5

10

10

0

5

10

5

1 0

0

0

1

2-3

1

11

11

0

10

11

10

11

0

0

1

2-4

3

13

13

2

10

13

12

15

2

0

0.75

2- 8

1

2 0

20

0

10

11

19

20

9

9

0.1

2-20

7

34

34

0

10

17

27

34

17

17

0.29

3-5

4

15

17

2

11

15

13

17

2

0

0.72

код












роботи

tочij

Трj

Тпj

Rj

Tрпij

Tрзij

Tппij

Тпзij

Rпij

Rcij

Kнij

i-j












3-6

7

18

18

0

11

18

11

18

0

0

1

4-5

2

15

17

2

13

15

15

17

2

0

0.75

5-6

1

18

18

0

15

1 6

17

18

2

2

0.75

6-7

1

19

19

0

18

19

18

19

0

0

1

7-8

1

20

20

0

19

20

19

20

0

0

1

7-10

1

2 0

21

1

19

20

20

21

1

0

0.75

8-9

2

22

22

0

20

22

20

22

0

0

1

9-12

1

23

23

0

22

23

22

23

0

0

1

9-14

1

25

25

0

22

23

24

25

2

2

0.33

10-11

1

21

24

3

20

21

23

24

3

0

0.5

10-12

2

23

23

0

20

22

21

23

1

1

0.75

11-14

1

25

25

0

21

22

24

25

3

3

0.5

12-13

1

24

24

0

23

24

23

24

0

0

1

13-14

1

25

25

0

24

25

24

25

0

0

1

14-15СЦ

3

28

28

0

25

28

25

28

0

0

1

15-16

1

29

29

0

28

29

28

29

0

0

1

16-17

1

30

30

0

29

30

29

30

0

0

1

17-18

1

31

32

1

30

31

31

32

1

0

0.75

17-20

4

34

34

0

30

34

30

34

0

0

1

18-19

1

32

33

1

31

32

32

33

1

0

0.75

19-20

1

34

34

0

32

33

33

34

1

1

0.75

20-21

3

37

37

0

34

37

34

37

0

0

1

21-22

6

43

43

0

37

43

37

43

0

0

1


5.1.6. АналСЦз сСЦткового графСЦка СЦ його оптимСЦзацСЦя .


Одним з перших крокСЦв аналСЦзу побудованого графСЦка СФ перегляд топологСЦСЧ сСЦтки. При цьому перевСЦряСФться нумерацСЦя подСЦй, встанов-люСФться доцСЦльнСЦсть вибору робСЦт СЦ структури сСЦтки. Поряд СЦз встанов-ленням зайвих робСЦт СЦ перевСЦркою доцСЦльностСЦ встановленого рСЦвня СЧх деталСЦзацСЦСЧ повинно розглядатись питання про можливСЦсть паралель-ного виконання робСЦт, виходячи з особливостей запланованого процесу СЦ кСЦлькостСЦ робСЦтникСЦв.

Наступним кроком аналСЦзу сСЦткового графСЦка проводиться його оптимСЦзацСЦя. При цьому розвтАЩязуються задачСЦ щодо виявлення можливостей кращого розподСЦлу трудових видСЦв ресурсСЦв.

ПСЦсля досягнення необхСЦдного термСЦну розробки проводиться оптимСЦзацСЦя розподСЦлу ресурсСЦв. АналСЦз календарного графСЦка та дСЦаграми завантаження виконавцСЦв показав на доцСЦльнСЦсть подальшоСЧ оптимСЦзацСЦСЧ сСЦткового графСЦка. ОптимСЦзацСЦя проведена за рахунок використання вСЦльних резервСЦв часу (Rвij) шляхом СЧх замСЦни на робочий час або частковоСЧ замСЦни (подСЦлу резерву). Результати оптимСЦзацСЦСЧ дСЦаграми завантаження виконавцСЦв наведенСЦ на рис. 2.


5.2. Визначення затрат н а в иконання НДР.


Затрати на виконання НДР подСЦляють на капСЦтальнСЦ СЦ поточнСЦ.


5.2.1. КапСЦтальнСЦ затрати


Таблиця 5.

Назва основних фондСЦв

ВартСЦсть в грн.

1

АМЦ-1515

10000

2

Самописець

8000

3

СДО 125-15/3

18000


Разом

36000


ПоточнСЦ затрат и на вик онання НДР складаються з наступних статей к алькуляцСЦ СЧ :

  1. основнСЦ матерСЦали,
  2. покупнСЦ напСЦ в фабрикати,
  3. па ли во СЦ енер гСЦя зСЦ сторони,
  4. ам ортизац СЦйнСЦ вСЦдрахування ,
  5. заробСЦтна п лата основна СЦ додаткова ,
  6. вСЦдраху вання на соцСЦальнСЦ заходи ,
  7. накладнСЦ видатки .



5.2.2. П оточнСЦ затрати


5.2.2.1. Обчислення а мортизацСЦйних витрат

Знаючи норми амортизацСЦСЦ можн а визначити амортизацСЦю обладна ння за формулою :

Аоб = ЦоНаВ / F

д е        Цо - цСЦна обладнання, грн ;

       На - норма амортизацСЦ СЧ, % ;

       В - час ви користання, год. ;

       F - рСЦчний фонд часу.

Норма амортизацСЦ СЧ для одного мСЦсяця :

АСЦ = ЦСЦНа /12

де        ЦСЦ - вартСЦсть,

       На - норма амортизацСЦ СЧ.


Таблиця 6. Норма амортизацСЦйних витрат

ОсновнСЦ фонди

ВартСЦсть, грн.

Норма аморт., %

Аморт. вСЦдрах., грн.

1

АМЦ-1515

10000

19

158.33

2

Самописець

8000

23

153.33

3

СДО 125 - 15/3

18000

15

225

Разом:                    536.66 грн.


5.2.2.2. ВСЦдрахування на оренду примСЦщення

ВартСЦсть оренди примСЦщення в якому проводяться дослСЦдження можна визначити знаючи: орендну плату за 1 м2 за мСЦсяць, площу примСЦщення СЦ час роботи .

Впр = ЦарSплtрб / 30

Впр = 3 ×(3. 5×4. 5)60 /30 = 94.5 грн.


5.2.2.3. Ви значення затрат на матерСЦали

ВартСЦсть матерСЦалСЦв, витрачених на виготовлення дослСЦдних взСЦрцСЦв, проведення дослСЦдСЦв визнача СФться на основСЦ програми дослСЦдСЦв, норм розходу, цСЦнами або по кСЦлькостСЦ годин дослСЦд жень СЦ нормативах затрат на годину дослСЦд жень.

Затрати на основнСЦ матерСЦали визначаються за формулою :

Мо = ( 1 + Ктз - Кво ) Цi Нi

де        ЦСЦ - оптова цСЦна одиницСЦ виробу ;

       НСЦ - необхСЦдна потреба в матерСЦалСЦ;

       Ктз - коеф., що врахову СФ тр анспортно-заготСЦвельнСЦ витрати;

       Кво - коеф ., що врахову СФ вСЦдходи, якСЦ повертаються .

Прийма СФмо Ктз= 0.08, Кво= 0.05 .


Таблиця 7. Затрати на матерСЦали.

Назва матерСЦалу

Один . вимСЦ ру

Норма розходу

ЦСЦ на од. вим.

Сума, грн

1

Пластини Si

шт.

20

20

412

2

Кисень

балон

1

15

15.45

3

Плавикова кислота

л

2.5

3

7.73

4

Хлор

балон

1

15

15.45

5

А зот

балон

1

15

15.45




Разом:


466.08


Мо = (1+1.03-0.05 )×[400 +15 + 2.5×7.5+ 15+15 ]= 466.08 грн .


5.2.2.4. Р озрахунок ва ртостСЦ палива т а е нергСЦ СЧ

Затрати на ел ектроенергСЦю розраховуються за форму лою:

Ес = Мд××Це×Кн

де:

МДН-встановлена потужнСЦсть енергетичних струмоприймачСЦв, кВт;

Fд- дСЦйсний фонд часу роботи даного виду обладнання , год.;

Це- цСЦна 1 кВт/год електроенергСЦСЦ, грн;

Кн- коСФф. використання енергетичних устано вок по потужностСЦ СЦ часу ( Кн = 0. 8 ).


Таблиця 8.

N

Прилад

Час роботи,

год.

Споживана

потужнСЦсть

ЦСЦна за

1 кВт, грн

ВартСЦсть,

грн.

1

АМЦ-1515

150

0.23

41.4

2

Самописець

150

1.5 кВт

0.23

41.4

3

СДО 125-5/3

200

60 кВт

0.23

2208

Разом:            2290.8


5.2.2.5. Визначення фонду з ароб СЦтноСЧ плати


Таблиця 9.

Посада

МСЦсячний оклад, грн.

Денна ставка, грн.

ТрудоСФмнСЦсть, людино-днСЦ

Витрати на З/П, грн.

1

Науковий керСЦвник

300

12.50

33

412,50

2

Студент-дипломник

40

1,67

66

110

3

Консультант з ЕЧ

360

15

3

45

4

Консультант з ОП

360

15

3

45

Разом:                 612,50

ВСЦдрахування на соцСЦальнСЦ заходи

1

ВСЦдрахування на соцстрах ( 1,5% )

612,50×0,025=15,31 грн

2

ВСЦдрахування в фонд зайнятостСЦ (4%)

612,50×0. 025=15,31 грн.

3

ВСЦдрахування в пенсСЦйний фонд (32%)

612,50×0,32=196 грн.

       Ра зом : 234,58 грн.

     Фонд заробСЦтноСЧ плати : 612,50+234,58 = 847,08 грн.

     НакладнСЦ видатки : 612,50×1.5 = 918,75 грн.


5.2.3. Кошторис витрат на виконання НДР.


Таблиця 10.

N

Назва елементСЦв витрат

Сума витрат, грн.

1

АмортизацСЦйнСЦ витрати

536,66

2

Оренда примСЦщення

9 4.5

3

Витрати на матер СЦали

466.08

4

Витрати на енергоресурси

2290.8

5

ЗаробСЦтна плата

847,08

6

НакладнСЦ видатки

918,75

7

ВСЦдрахування на соцСЦальнСЦ заходи

234,58


Всього

5388,45


5.3. ОцСЦнка технСЦко-економСЦчноСЧ ефективностСЦ.


В данСЦй роботСЦ для оцСЦнки науково-технСЦчно СЧ СЦ економСЦчно СЧ ефективностСЦ використову СФться метод бальних оцСЦнок.

Щоб мати мо жливСЦсть оперувати з любою кСЦлькСЦстю ознак та показникСЦв при визначеннСЦ науково-технСЦчного ефекту НДР, необхСЦдно використовувати при визначеннСЦ цього ефекту певну оцСЦнку. КритерСЦй науково -технСЦчноСЧ ефективностСЦ НДР ( Кнте) визнача СФться за формулою :

де        σjk - середн СФ значення балу, присво СФне експ ертами певнСЦй якостСЦ n-СЧ ознаки;

       γj - нормована величина валового коефСЦцСЦ СФнту "астивостСЦ n-СЧ ознаки;

       σjkmax - максимально можлива величина балу .

Для оцСЦнки науково-технСЦчно СЧ ефективностСЦ окремих НДР найбСЦльш доцСЦльно прийняти чотири ва жливСЦших ознаки : науково-технСЦчний рСЦвень, перспективнСЦсть, можливий масштаб впровадження, степСЦнь ймовСЦрностСЦ успСЦху.


Tаблиця 11. Нормована величина вагового коефСЦцСЦ СФнту важливостСЦ ознаки

О знаки γ

γi

Науково-технСЦчний рСЦвень γ1

ПерспективнСЦсть γ2

Можливий масштаб впровадження γ3

СтепСЦнь ймовСЦрностСЦ успСЦху γ4

0.3

0.3

0.2

0.1

Кожна названа ознака володСЦ СФ деяким набором якостей. На основСЦ ряду експертних дослСЦджень, кожне з яких проводиться в кСЦлька турСЦв з цСЦллю забезпечення високоСЧ узгодженостСЦ думки експертСЦв, були отриманСЦ округленСЦ величини великих оцСЦнок кожноСЧ якостСЦ j-СЧ ознаки.


Таблиця 12

Ознака

ЯкСЦсть ознаки

Бали

Науково-технСЦчний рСЦвень передбачених результатСЦв

ПеревищуСФ свСЦтовСЦ досягнення

На рСЦвнСЦ свСЦтових досягнень

НаближаСФться до свСЦтових досягнень

ТривСЦальний

10

7

5

1

Ознака

ЯкСЦсть ознаки

Бали

ПерспективнСЦсть

Дуже важливСЦ

ВажливСЦ

КориснСЦ

10

7

3

Можливий масштаб

Використання

В декСЦлькох галузях господарства, науки

Галузевий

В межах пСЦдприСФмства

10

1

1

ЙмовСЦрнСЦсть успСЦху

Велика

ПомСЦрна

Низька

10

6

3


Результати експертних дослСЦджень приведенСЦ в таблицСЦ 13.

Таблиця 13.

Ознака

Мах ОцСЦнка

ОцСЦнка експертСЦв

σ jk

1

2

3

Науково-технСЦчний рСЦвень

ПерспективнСЦсть

Можливий масштаб використання

ЙмовСЦрнСЦсть успСЦху

10


10

10


10

8


8

10


9

9


9

9


9

9


10

10


7

8.7


9

9.7


8


Кнте = (0.3×8.7+0.4×9+0.2×9.7+0.1×8)/(3+4+2+1)

Кнте = 0.895

ЕфективнСЦсть даноСЧ дипломноСЧ роботи поляг аСФ в тому, що з СЧСЧ викон анням вдалось визначити за лежнСЦсть характеристик МДН - структур вСЦд легу ван ня цинком, а також домогтися покра щення цих характеристик. Це дало мо жли вСЦсть покращити роботу структур СЦ СЧх електрофСЦ зичнСЦ пара метри.

Величину економСЦчного ефекту визначають методом порСЦвняльно СЧ е коном СЦчно СЧ ефекти вност СЦ з використання результат СЦв про ведених розробок за наведеним и витратами.

Абсолютна величина економСЦчного ефекту.

Еп = [ (С1+Ен×К1)-(С2+Ен×К2) ]×Ап

де Еп- сер едньор СЦчна сума економ СЦч ного ефекту , що оч СЦку СФться в СЦд реалСЦзацСЦ СЧ НДР.

С1 СЦ С2 - собСЦвартСЦсть одиницСЦ продукцСЦСЧ вСЦдповСЦдно по базовому СЦ новому варСЦантах в тому ж роцСЦ.

К1 СЦ К 2- питомСЦ капСЦтальнСЦ вкладення вСЦдповСЦдно по базовому СЦ новому варСЦант ах.

Ен - нормативний коефСЦцСЦ СФнт ефективностСЦ капСЦтальних вкладень.

Ап - очСЦкуваний рСЦчний обтАЩСФм виробництва продукцСЦ СЧ в натурально му або грошовому виразСЦ.

СпСЦвставлення абсолютно СЧ величини економСЦчного ефекту СЦз витрата ми на проведення НДР.

Ез = Еп /Зп

де Ез - коеф СЦц СЦСФнт ефекти вност СЦ роб СЦт з розрахунку на 1 грн . витрат .

Зп - передвиробничСЦ витрати органСЦзацСЦСЧ на проведення НДР.


СпСЦвставлення абсолютноСЧ величини еконо мСЦчного ефекту з витр атами працСЦ виконавцСЦв робСЦт.

Ен = Еп/R

де        Ен - коефСЦцСЦ СФнт ефекти вностСЦ робСЦт по перерахунку на одного викона вця .

       R - кСЦлькСЦсть виконавцСЦв, що при ймали участь у виконаннСЦ НДР.

       Еп = [(20+0.15×1 100)-(19.5+0.15×2700)]×25

       Еп = 1 24400грн .

       Ез = 1 24400 / 5388.45=23,09 грн.

       Ен = 124400 /4= 31100 грн .


5.4. Висновки з економСЦчноСЧ оцСЦнки


ЕкономСЦчна оцСЦнка дипломноСЧ роботи, що носить науково - дослСЦдний характер, показала, що робота СФ досить ефективною з економСЦчноСЧ точки зору, оскСЦльки маСФ вагоме наукове значення ( як показуСФ коефСЦцСЦСФнт науково - технСЦчноСЧ ефективностСЦ) при порСЦвняно невисоких затратах.

В економСЦчнСЦй частинСЦ дипломного проекту було виконано планування НДР, для чого було використано систему сСЦткового планування СЦ управлСЦвння, що забезпечило чСЦтке узгодження всСЦх робСЦт в часСЦ. ПровСЦвши оптимСЦзацСЦю сСЦткового графСЦка, досягнено вирСЦвнювання завантаження виконавцСЦв. В будь-який момент часу для виконання роботи необхСЦдно не бСЦльше 4-х виконавцСЦв. ЗдСЦйснено розрахунок витрат на проведення НДР. Планова кошторисна вартСЦсть робСЦт становить 5388,45 грн., з них на оплату працСЦ - 847,08 грн., вСЦдрахування на соцСЦальнСЦ заходи - 234,58 грн. Визначенний коефСЦцСЦСФнт науково-технСЦчноСЧ ефективностСЦ (К = 0.895)  СФ достатнСЦй для НДР СЦ оправдовуСФ понесенСЦ витрати.

ОХОРОНА ПРАЦРЖ


КОРОТКА ХАРАКТЕРИСТИКА ОБтАЩРДКТА ПРОЕКТУВАННЯ.


Для виконання робСЦт по дослСЦдженню впливу легування на параметри МОН-структур застосовуються прилади:

  1. установка для вимСЦрювання ВФХ АМЦ-1515 з напругою живлення 220 В;
  2. самописець з напругою живлення 220 В;
  3. ВЧ-генератор з напругою живлення 220 В.

       Таким чином, у процесСЦ виконання зазначених робСЦт можливСЦ ураження електричним струмом, знаходження у високочастотному електромагнСЦтному полСЦ. З метою створення сприятливих та безпечних умов при виконаннСЦ робСЦт пропонуСФться ряд заходСЦв з охорони працСЦ.


2 ВИБРЖР ПРИМРЖЩЕННЯ РЖ ОРГАНРЖЗАЦРЖЯ РОБОЧОГО МРЖСЦЯ.


Для проведення робСЦт пропонуСФться примСЦщення технологСЦчноСЧ лабораторСЦСЧ з такими розмСЦрами:

  1. довжина        4. 5м;
  2. ширина        3. 5 м;
  3. висота        3. 5м.

КСЦлькСЦсть працюючих:

2 чоловСЦка.

ОбтАЩСФм примСЦщення:

55.125 куб. м.

ОбтАЩСФм повСЦтря на одного працюючого:

55.125 / 2 = 27.5 куб. м.

Загальна площа примСЦщення:

4.5 × 3.5 = 15.75 кв. м.

Загальна площа на одного працюючого:

15.75 / 2 = 7.875 кв. м.

ВСЦльна вСЦд обладнання площа на одного працюючого:

7.25 кв. м.


У вСЦдповСЦдностСЦ до вимог санСЦтарних норм СН 245-71, на одного працСЦвника необхСЦдно не менше 4. 5 кв. м вСЦльноСЧ вСЦд обладнання площСЦ. ОбтАЩСФм повСЦтря повинен бути не менше 15 куб. м, а мСЦнСЦмальна висота стелСЦ примСЦщення - 3. 5м

Обране примСЦщення вСЦдповСЦдаСФ вимогам санСЦтарних норм для виконання науково-дослСЦдницьких робСЦт.

ЗгСЦдно з ГОСТ 12.2.032-78 пропонуСФться робоче мСЦiе для виконання робСЦт в положеннСЦ "сидячи".

Для роботи пропонуСФться використовувати письмовСЦ столи:висота робочоСЧ поверхнСЦ для мужчин - 1020 мм,


Рис. 1. ПримСЦщення та розташування обладнання:

1 - стСЦл з установкою для вимСЦрювань;        2 - робочСЦ мСЦiя;

3 - шафа;                                                4 - крСЦсло.

               ширина робочоСЧ поверхнСЦ                        800 мм,

               висота сидСЦння                                        430 мм,

               висота простору для нСЦг                                600 мм

4.3 МЕТЕОРОЛОГРЖЧНРЖ УМОВИ ВИРОБНИЧОГО СЕРЕДОВИЩА.


ЗгСЦдно з ГОСТ 12. 1. 005-88 роботи вСЦдносяться до легких фСЦзичних робСЦт категорСЦСЧ 1а:

               енергозатрати не перевищують 150 ккал/год;

               надлишок видСЦленого тепла не перевищуСФ 20 ккал/год

       ОптимальнСЦ та допустимСЦ норми температури, вСЦдносноСЧ вологостСЦ та швидкостСЦ руху повСЦтря в робочСЦй зонСЦ примСЦщення представленСЦ в таблицСЦ 1.

Таблиця 1.

ПерСЦод року

КатегорСЦя робСЦт

Температура, град С

ВСЦдносна

вологСЦсть,

%

ШвидкСЦсть

руху

не бСЦльше,

м/с

Оптимальна

Допустима

верхня границя

нижня границя

на робочих мСЦiях

постСЦйних

непостСЦйних

постСЦйних

непостСЦйних

Оптимальна

Оптимальна

Оптимальна

Оптимальна

холод-ний

Легка 1а

22. . . 24

25

26

21

18

40. . . 60

75

0. 1

0. 1

теплий

Легка 1а

23. . 25

28

30

22

20

40. . . 60

55 (t=28oC)

0. 1

0. 2



ВЕНТИЛЯЦРЖЯ РЖ ОПАЛЕННЯ

НеобхСЦдний загальний повСЦтрообмСЦн:

L = K×V м3/год,

де:        К - кратнСЦсть повСЦтрообмСЦну; V - обтАЩСФм примСЦщення.

К = 2,

V = 55. 125 м3

L = 255. 125 = 110. 25 м3/год.

У холодний перСЦод року передбачаСФться включення центрального водяного опалення.

Для забезпечення чистоти повСЦтря та дотримання заданих метеорологСЦчних умов згСЦдно вимоги СНиП 2. 04. 05. 86 передбачаСФться встановлення кондицСЦонеру типу КБРЖ-0. 5-0143з такими характеристиками:

       максимальна продуктивнСЦсть по повСЦтрю:        500 м3/год;

       продуктивнСЦсть по холоду:                        2300 ккал/год;

       споживана потужнСЦсть електроенергСЦСЧ:                1100 Вт.


ОСВРЖТЛЕННЯ.

ЗгСЦдно СНиП РЖРЖ-4-79 [23] роботи вСЦдносяться до III розряду точностСЦ, оскСЦльки мСЦнСЦмальний розмСЦр обтАЩСФкту розпСЦзнавання - не бСЦльше 0.3. . . 0.5 мм.

Природне освСЦтлення.

       В лабораторСЦСЧ використовуСФться бокове природне освСЦтлення. НеобхСЦднСЦ розмСЦри вСЦкон:

де:        S0 - площа вСЦкон при боковому освСЦтлення, м;

       S0 - площа пСЦдлоги, м2;

        - коефСЦцСЦСФнт природнього освСЦтлення, визначений для IV зони за формулою:

,

               еn - нормоване значення коефСЦцСЦСФнта природного освСЦтлення, що дорСЦвнюСФ:        1. 5;                c - коефСЦцСЦСФнт сонячностСЦ клСЦмату:                                                0. 75;

               m - коефСЦцСЦСФнт свСЦтлового клСЦмату:                                                0. 9

       

       K3 - коефСЦцСЦСФнт запасу;

       N0 - свСЦтлова характеристика вСЦкна;

       t0 - загальний показник свСЦтлопропускання, що визначаСФться, в свою чергу, за формулою:

t0 = t1 t2 t3 t4 t5

       t1 - коефСЦцСЦСФнт пропускання матерСЦалу вСЦкна:

               для подвСЦйного вСЦконного скла                                0. 8;

       t2 - коефСЦцСЦСФнт втрат:

               для дерев'яних роздСЦльних переплетень вСЦкон                0. 6;

       t3 - коефСЦцСЦСФнт втрат несучоСЧ конструкцСЦСЧ:

               при боковому освСЦтленнСЦ                                        1. 0;

       t4 - коефСЦцСЦСФнт втрат свСЦтла в сонцезахисних пристроях:

               при використаннСЦ штор                                        1. 0;

       t5 - коефСЦцСЦСФнт втрат в сонцезахиснСЦй сСЦтцСЦ:

               при вСЦдсутностСЦ сСЦтки                                        1. 0.

t0 = 0. 80. 6111 = 0. 48;

V1 - коефСЦцСЦСФнт, що враховуСФ збСЦльшення КПО при боковому освСЦтленнСЦ за рахунок                свСЦтла, вСЦдбитого вСЦд поверхнСЦ примСЦщення;

К6 - коефСЦцСЦСФнт, що враховуСФ затемнення вСЦкон будСЦвлями, що стоять навпроти.

               Для нашого примСЦщення:                         = 1. 01;

                       Sn = 15. 8 м;                                t0 = 0. 48;

                       V1 = 2;                                        K3 = 1. 3;

                       N0 = 13;                                K6 = 1.

       ЗвСЦдси:

НеобхСЦдна площа вСЦкон в примСЦщеннСЦ:

                       S0 = 2. 81 м2

В примСЦщеннСЦ СФ два вСЦкна розмСЦром 1. 2×1. 5 метра. Загальна площа вСЦкон складаСФ 2×1. 2×1. 5 = 3. 6 метра, що СФ бСЦльшим вСЦд необхСЦдноСЧ розрахунковоСЧ площСЦ вСЦкон, тобто природне освСЦтлення задовольняСФ нормативним нормам.

Штучне освСЦтлення.

       Для III розряду високоСЧ точностСЦ виконуваних робСЦт нормована освСЦтленСЦсть Е = 300 лк [22], оскСЦльки мСЦнСЦмальний розмСЦр обтАЩСФкта розпСЦзнавання - 0. 3. . . 0. 5 мм.

       Для освСЦтлення обрано свСЦтильники з люмСЦнеiентними лампами. Сумарний свСЦтловий потСЦк визначаСФться за формулою [24]:

,

де        S - площа примСЦщення:                                                15. 8 м2;

       К - коефСЦцСЦСФнт запасу:

               для люмСЦнеiентних ламп                                1. 5. . . 2. 0;

       Z - коефСЦцСЦСФнт мСЦнСЦмальноСЧ освСЦтленостСЦ:                        1. 1;

       η - коефСЦцСЦСФнт використання свСЦтлового потоку,

               що залежить вСЦд показникСЦв примСЦщення,

               типу свСЦтильника та коефСЦцСЦСФнту вСЦдбиття стСЦн,

               стелСЦ та робочоСЧ поверхнСЦ                                        0. 45.

лм.

       Для освСЦтлення примСЦщення використанСЦ люмСЦнеiентнСЦ лампи ЛБ-40, що мають свСЦтловий потСЦк Фf = 2000 лм. НеобхСЦдна кСЦлькСЦсть ламп:

n = Фf /Фл

n = 17270 / 2000 = 18 шт.

       Лампи розмСЦщенСЦ в чотирьох свСЦтильниках типу ЛПОЗРЖ-2х40-002У4 ( по двСЦ в кожному свСЦтильнику) (рис. 2).



Рис.2. Схема  розмСЦщення свСЦтильникСЦв


ЕЛЕКТРОБЕЗПЕКА.

ПримСЦщення електролабораторСЦСЧ згСЦдно з ПУЕ-86 [27] п . 1. 1. 13 вСЦдноситься до 1-го класу, без пСЦдвищеноСЧ небезпеки (вСЦдсутнСЦ фактори, що створюють пСЦдвищену небезпеку, а саме:

а) вологСЦсть або струмопровСЦдний пил;

б) струмопровСЦднСЦ пСЦдлоги;

в) пСЦдвищенСЦ температур;

г) можливСЦсть одночасного дотику людини до заземлених металоконструкцСЦй примСЦщення та металевого корпусу електрообладнання;

д) хСЦмСЦчно активного або органСЦчного середовища тощо).

КрСЦм того, пСЦдлога бСЦля електроустановок вкрита електроСЦзолюючим покриттям. По електробезпецСЦ персонал , що обслуговуСФ електроприлади в данСЦй лабораторСЦСЧ згСЦдно з вимогами ПТЕ вСЦдноситься до 1 групи . Для захисту вСЦд можливого ураження електричним струмом передбачаСФться захисне заземлення. До заземлюючого пристрою пСЦдлягають приСФднанню: корпуси електричних машин, апаратСЦв, а також металевСЦ корпуси любих переносних або пересувних електроприймачСЦв. ОпСЦр заземлюючого пристрою в усСЦ пори року згСЦдно ПУРД не повинен перевищувати 4 0м.

ВсСЦ зтАЩСФднання елементСЦв заземлюючого пристрою виконуються зварюванВнням, приСФднання до приладСЦв - за допомогою спецСЦальних лабораторних зажимСЦв та гнучких провСЦдникСЦв з сСЦченням жил не менше 1. 5 кв. мм.

Розрахунок заземлюючого пристрою.

1. ВихСЦднСЦ данСЦ:

       - питомий опСЦр грунту:                                        ρ = 40 Oмм;

       тип заземлювача:

               вертикальний - пруток металевий                        d = 16 мм;

               горизонтальний - сталева полоса 25 × 4 мм        b = 25 мм2

       - довжина вертикальних заземлювачСЦв                l = 2. 5 м;

       - вСЦддаль мСЦж вертикальними заземлювачами        а = 2. 0 м;

       - глибина прокладання заземлювача в грунтСЦ        b = 0. 7 м.

2. Розрахунковий опСЦр грунту:

де        Ψ = 1. 32 - коефСЦцСЦСФнт сезонностСЦ.

ρp3 = 1. 32 40 = 52. 8 Омм

3. ОпСЦр розтСЦкання струму в землСЦ одного вертикального заземлювача:

,

Z = h + l/2 = 0. 7+2. 5/2 = 1. 95 м - вСЦддаль вСЦд поверхнСЦ землСЦ до середини вертикального заземлювача

4. НеобхСЦдна кСЦлькСЦсть вертикальних електродСЦв:

n = RB /(RH n)

       n - 0. 45 - коефСЦцСЦСФнт екранування.

n = 16. 32 / (4 0. 45) = 9. 0 шт.

5. Довжина горизонтального заземлювача RГ , що з'СФднуСФ вертикальнСЦ заземлювачСЦ:

L =а (n - 1)

L = 2 (9 - 1) = 16 метрСЦв.

6. ОпСЦр горизонтального заземлювача К , прокладеного на глибинСЦ h = 0. 7 м вСЦд поверхнСЦ землСЦ:

Ом.

7. Загальний опСЦр заземлюючого пристрою:

,

де        nB = 0. 5- коефСЦцСЦСФнт використання вертикального заземлювача;

       nГ = 0. 6- коефСЦцСЦСФнт використання горизонтального заземлювача.

Ом.

ОпСЦр захисного заземлення задовольняСФ вимогам ПУЕ.


Розрахунок заземлюючого пристрою

Питомий опСЦр грунту

ρ

Омм

40

ДСЦаметр вертикального заземлювача

d

m

0. 016

Ширина полоси горизонтального




заземлювача

b

м

0. 025

ВСЦддаль мСЦж вертикальними




заземлювачами

а

м

2





Довжина вертикальних заземлювачСЦв

1

m

2. 5





Глибина прокладання заземлення

h

м

0. 7

КоефСЦцСЦСФнт сезонностСЦ

y


1. 32

КоефСЦцСЦСФнт екранування

ne


0. 45

Коеф. використання вертик. заземлювача

nв


0. 5

Коеф. використання гориз. заземлювача

nг


0. 6





В СЦддаль в СЦд повер хн СЦ земл СЦ




до середини вертикального заземлювача

Z

m

1. 95





ОпСЦр розтСЦкання струму в землСЦ




одного вертикального заземлювача

Rв

Ом

15. 4823





НеобхСЦдна кСЦлькСЦсть




вертикальних електродСЦв

n

шт

9





НеобхСЦдна довжина




горизонтальних заземлювачСЦв

L

м

16





ОпСЦр горизонтального




Заземлювача

Rг

2. 9901 6





Загальни й опСЦр




Заземлюючого пристрою

R

2. 03537



ЗАХИСТ ВРЖД ДРЖРЗ ЕЛЕКТРОМАГНРЖТНИХ ПОЛРЖВ.


ОскСЦльки випромСЦнювання ВЧ маСФ високу проникливСЦсть, то, згСЦдно ГОСТ 12. 1. 006-84 пропонуСФться проводити не рСЦдше одного разу на рСЦк вимСЦрювання напруженостСЦ та густини потоку енергСЦСЧ електромагнСЦтного поля. Додатково такСЦ вимСЦрювання проводяться при введеннСЦ нових приладСЦв, при внесеннСЦ змСЦн в конструкцСЦю, розмСЦщення та режим роботи дСЦючих пристроСЧв, пСЦсля проведення ремонтних робСЦт або при органСЦзацСЦСЧ нового робочого мСЦiя. Роботи по перевСЦрцСЦ рСЦвня електромагнСЦтних полСЦв проводяться спецСЦальним персоналом з формою допуску до цих робСЦт. Результати вимСЦрювань фСЦксуються в спецСЦальному журналСЦ у формСЦ протоколу.

За даними останнСЦх вимСЦрювань, максимальне енергетичне навантаження з врахуванням часу дСЦСЧ його на органСЦзм працСЦвника за робочу змСЦну в лабораторСЦСЧ складаСФ 8. 5 Вт/кв. м. Максимальне значення густини потоку енергСЦСЧ не повинно перевищувати 10 Вт/кв. м, що означаСФ - додаткових засобСЦв по захисту персоналу вСЦд електромагнСЦтного поля передбачати не потрСЦбно.


4.8 ПОЖЕЖНА ПРОФРЖЛАКТИКА.


ЗгСЦдно СНиП 2. 09. 02. 85 примСЦщення технологСЦчноСЧ лабораторСЦСЧ вСЦдноситься до категорСЦСЧ В ( пожежонебезпечна), в звтАЩязку з чим передбачаються встановлення пожежноСЧ сигналСЦзацСЦСЧ, а саме - димового повСЦдомлювача ДИ-1. Як первинний засСЦб пожежогасСЦння передбачаСФться встановити вуглекислотний вогнегасник ОУ-5. На випадок виникнення пожежСЦ передбаченСЦ шляхи евакуацСЦСЧ людей та матерСЦальних цСЦнностей.


Рис. 3. Схема евакуацСЦСЧ.

Страницы: Назад 1 Вперед