Общие закономерности взаимодействия фотонов, электронов и ионов с твердыми телами. Диффузионное перераспределение тепла по толщине пластины кремния при нагреве импульсами излучения. Разработка программы для расчета графиков физического процесса.
Аннотация к работе
Воздействие фотонов, электронов и ионов на твердые тела порождает в них физико-химические процессы, эффективность проявления которых зависит от свойств облучаемого материала и определяется такими основными параметрами воздействующего излучения, как энергия, масса, заряд составляющих его частиц, интенсивность потока. Отличаясь значительно по собственным характеристикам и производимым эффектам, фотоны, электроны и ионы во взаимодействии с твердыми телами характеризуются некоторыми общими закономерностями.Диффузионное перераспределение тепла из слоя поглощения энергии начинает проявляться в полупроводниковых материалах при нагреве импульсами излучения длительностью более 10-6 с. Аналитическое решение данного уравнения возможно при незначительных упрощениях, предполагающих адиабатические граничные условия, и при пренебрежении температурными и спектральными зависимостями параметров полупроводникового материала. Аналитические решения, справедливые, как правило, в приповерхностной области полупроводниковой пластины для коротких длительностей воздействия (tp<10-4 с), по точности не удовлетворяют требованиям описания многих практически важных случаев, поэтому наибольшее распространение получили численные решения уравнения теплопроводности. Однако, определяющее влияние на величину температурного градиента по толщине пластины оказывают мощность энергии излучения в импульсе и его длительность. программа физический процесс график Рисунок 1 - Профили относительного изменения температуры по глубине пластины кремния (380 мкм), нагреваемой импульсами излучения рубинового лазера (сплошные линии), ксеноновой лампы (штриховые) различной длительности с экспозиционной энергией 5 Дж/см2В данном курсовом проекте программа была разработана на языке программирования Delphi. Для расчета графика зависимости необходимо задать толщину пластины, мощность, время в нижней части программы и нажать клавишу "РАСЧЕТ”. Если изменить значение "ВРЕМЯ" и произвести новый расчет, то новый график будет отображен рядом со старым и цвет линии графика будет другим.Windows, Messages, SYSUTILS, Variants, Classes, Graphics, Controls, Forms, Dialogs, STDCTRLS, EXTCTRLS, TEEPROCS, TEENGINE, Chart, Series; Библиотеки type TFORM1 = class (TFORM) Panel1: TPANEL; Chart1: TCHART; Edit1: TEDIT; Edit2: TEDIT; Edit4: TEDIT; Button1: TBUTTON; Button2: TBUTTON; Button3: TBUTTON; Label1: TLABEL; Label2: TLABEL; Label3: TLABEL; Label4: TLABEL; Label5: TLABEL; Label6: TLABEL; COMBOBOX1: TCOMBOBOX; Image1: TIMAGE; Label7: TLABEL; Label8: TLABEL; procedure Button1Click (Sender: TOBJECT); procedure Button2Click (Sender: TOBJECT); procedure Button3Click (Sender: TOBJECT); private {Private declarations } Public {Public declarations } end; Описание классов программы const Ct=204; p=2330; ee=0.95; E=1.9E-11; v=0.25; av=15E6; Ts=300; g=5.68E-8; Описание констант var Form1: TFORM1; T: extended; diam: extended; dtol: extended; W: extended; tp: extended; Описание переменных Implementation {$R *. dfm} function I1 (x: extended): extended; begin Button1Click (Sender: TOBJECT); var qr,qq: TLINESERIES; Qrr,Qqq: extended; a,r: extended; K,Y,x: extended; Tmax: extended; begin dtol: =strtofloat (Form1. Create (Form1. Button2Click (Sender: TOBJECT); begin while Form1.Выполнение тестового расчет в соответствии с данными исходного задания (кремниевая пластина, нагреваемая в режиме теплового потока). На рисунке 3 видна зависимость распределения температуры по толщине пластины кремния при заданной длительности нагрева.При создании программы был рассмотрен и изучен процесс позволяющий моделировать распределения температуры по толщине пластины кремния, нагреваемой в режиме теплового потока. При вводе в диалоговом окне толщины пластины, мощности и времени, с помощью преобразования уравнений, функций таких как функция Бесселя, выражение для оценки максимальной t и времени достижения t, уравнения теплопроводности выводится график зависимости изменения температуры по глубине пластины кремния нагреваемой импульсами излучения.
План
Содержание
Введение
1. Распределение температуры по толщине пластины кремния, нагреваемой в режиме теплового потока
2. Описание работы программы
3. Исходный код программы
4. Выполнение индивидуального задания
Заключение
Список использованных источников
Введение
Воздействие фотонов, электронов и ионов на твердые тела порождает в них физико-химические процессы, эффективность проявления которых зависит от свойств облучаемого материала и определяется такими основными параметрами воздействующего излучения, как энергия, масса, заряд составляющих его частиц, интенсивность потока.
Отличаясь значительно по собственным характеристикам и производимым эффектам, фотоны, электроны и ионы во взаимодействии с твердыми телами характеризуются некоторыми общими закономерностями. В диапазоне низких и средних энергий торможение этих частиц происходит преимущественно в приповерхностной области облучаемого образца и при определенной интенсивности воздействия доминирующим становится тепловой эффект. Причем для ионов как для наиболее тяжелых частиц энергетический диапазон, соответствующий условию приповерхностного выделения энергии, простирается от десятков ЭВ до сотен МЭВ. Для более легких электронов и фотонов, обладающих большей проникающей способностью, названному критерию удовлетворяют электроны с энергией от десятков до сотен ЭВ, а также фотоны спектрального диапазона от УФ до ИК области.
Учет распределения температуры по пластине очень важен, так как при изменении ее на 50 градусов химические процессы могут изменить свою скорость в 10-100 раз, и часть пластины соответственно может не соответствовать режимам техпроцесса.
Вывод
В настоящее время проектирование процесса производства интегральных схем невозможно представить без автоматизации, поэтому практически все процессы рассчитываются с помощью персонального компьютера. Конкретная программа была разработана на языке Delphi.
При создании программы был рассмотрен и изучен процесс позволяющий моделировать распределения температуры по толщине пластины кремния, нагреваемой в режиме теплового потока.
При вводе в диалоговом окне толщины пластины, мощности и времени, с помощью преобразования уравнений, функций таких как функция Бесселя, выражение для оценки максимальной t и времени достижения t, уравнения теплопроводности выводится график зависимости изменения температуры по глубине пластины кремния нагреваемой импульсами излучения.
Основываясь на данных, полученных при тестовом расчете в ходе выполнения данного курсового проекта и представленных зависимостей относительной температуры по толщине кремневой пластины, можно сделать вывод о наличии значительных температурных градиентов по толщине при длительностях импульса 10-5 - 10-4 с. С увеличением длительности до 10-3 - 10-2 с они уменьшаются. При длительностях лучистого нагрева 10-2 с и более в полупроводниковых пластинах устанавливается квазиравномерное распределение температуры по толщине, и ее тепловой режим определяется балансом проводимой мощности, в котором доминирующую роль играют потери на тепловое излучение.
Список литературы
[1] Бубенников, А.Н. Моделирование интегральных микротехнологий, приборов и схем / А.Н. Бубенников - М.; Высшая школа, 1989. - 320 с.
[2] Борисенко, В.Е. Твердофазные процессы в полупроводниках при импульсном нагреве / В.Е. Борисенко - Мн.; Наука и техника, 1991. - 260 с.
[3] Абрамов, И.И. Моделирование элементов интегральных схем: курс лекций / И.И. Абрамов - Мн.; БГУ, 1999. - 148 с.