2. Лабораторные задания

2.1. После изучения теоретического введения ознакомьтесь со всем блоком лабораторных заданий и материалом приложений. Согласуйте с преподавателем состав варианта Вашего индивидуального лабораторного задания. Спланируйте свои дальнейшие действия. Для выполнения заданий воспользуйтесь программой Origin или пакетом MathCAD.

2.2. Исследование закономерностей термического окисления кремния ориентации (111) в сухом кислороде при атмосферном давлении.

2.2.1. Принято считать, что температурная зависимость параметров В и В/А модели Дила-Гроува подчиняется закону Аррениуса (см. п.1.2). Температурная зависимость параметров модели А и  может быть более сложной. Используя экспериментальные данные, приведённые в приложении П1, получите выражения вида

Lg(B,мкм ²/ч) = A₁ + B₁/T +С₁/Т² , (26)

Lg (B/A, мкм/ч) = A₂ + B₂/T +С₂/Т² , (27)

Lg(A, мкм) = A₃ + B₃/T+С₃/Т², (28)

Lg(, ч) = A₄ + B₄/T +С₄/Т² , (29)

аппроксимирующие зависимость параметров модели Дила-Гроува для процесса окисления кремния в сухом кислороде при атмосферном давлении от обратного значения абсолютной температуры.

2.2.2. Используя экспериментальные данные, приведённые в приложении П1, получите более простые выражения вида

Lg(B,мкм ²/ч) = A₅ + B₅/T , (30)

Lg (B/A, мкм/ч) = A₆ + B₆/T, (31)

Lg(A, мкм) = A₇ + B₇/T, (32)

Lg(, ч) = A₈ + B₈/T, (33)

аппроксимирующие температурную зависимость тех же параметров модели Дила-Гроува для процесса окисления кремния в сухом кислороде при атмосферном давлении.

2.2.3. Используя результаты выполнения заданий п.п. 2.2.1 и 2.2.2, постройте отдельные графики, выражающие зависимость десятичных логарифмов Lg(B,мкм ²/ч), Lg(B/A, мкм/ч), Lg(A, мкм) и Lg(, ч) от обратного значения абсолютной температуры 1/Т. На каждый из графиков нанесите соответствующие экспериментальные данные, приведённые в приложении П1. Укажите те выражения из числа (26) – (33), которые, на Ваш взгляд, наиболее точно аппроксимируют температурную зависимость каждого из параметров модели Дила-Гроува для процесса окисления кремния в сухом кислороде при атмосферном давлении.

2.2.4. Используя результаты выполнения заданий п.2.2.2, оцените энергии активации для аррениусовской температурной зависимости параметров В, В/А модели Дила-Гроува для окисления кремния в сухом кислороде при атмосферном давлении. Формулу для расчёта энергии активации по по результатам выполнения п.2.2.2 получите самостоятельно. Сравните полученные Вами результаты с литературными данными.

2.2.5. Используя основное уравнение модели Дила-Гроува (17), получите зависимость от времени толщины слоя диоксида кремния Х_ОХ = Х_ОХ(t) для первичного окислении кремния в среде сухого кислорода при атмосферном давлении при температурах Т₁, Т₂ и Т₃, соответствующих варианту Вашего индивидуального лабораторного задания. Значения параметров модели Дила-Гроува находите с помощью наиболее подходящих аппроксимирующих выражений, полученных при выполнении заданий п.п. 2.2.1 и 2.2.2. Результаты расчётов представьте в виде таблиц и графиков.

2.2.6. Проведите те же расчёты, что и в п.2.2.5, с помощью программы DEWIZE. Результаты представьте в табличной форме. Сопоставьте результаты расчётов п.п. 2.2.5 и 2.2.6. Охарактеризуйте обнаруженные различия в расчётах.

2.2.7. Сделайте выводы по результатам численного эксперимента по окислению кремния ориентации (111) в сухом кислороде при атмосферном давлении.

2.3. Исследование закономерностей термического окисления кремния ориентации (100) во влажном кислороде при парциальном давлении паров воды 85 КПа.

2.3.1. Используя экспериментальные данные, приведённые в приложении П2, получите выражения вида (26)-(28) и (30)-(32), аппроксимирующие с различной степенью точности температурную зависимость параметров модели Дила-Гроува для процесса окисления кремния ориентации (100) во влажном кислороде при давлении паров воды 85КПа.

2.3.2. Используя результаты выполнения заданий п. 2.3.1, постройте отдельные графики, выражающие зависимость десятичных логарифмов основных параметров модели Дила-Гроува Lg(B,мкм ²/ч), Lg(B/A, мкм/ч), Lg(A, мкм) от обратного значения абсолютной температуры 1/Т для процесса окисления кремния ориентации (100) во влажном кислороде при давлении паров воды 85КПа. На каждый из графиков нанесите соответствующие экспериментальные данные, приведённые в приложении П2. Укажите те выражения из числа полученных в п.2.3.1, которые, на Ваш взгляд, наиболее точно аппроксимируют температурную зависимость каждого из параметров модели Дила-Гроува для процесса окисления кремния ориентации (100) во влажном кислороде при давлении паров воды 85КПа.

2.3.3. Используя результаты выполнения заданий п. 2.3.1, определите энергии активации для аррениусовской температурной зависимости параметров В и В/А модели Дила-Гроува для окисления кремния ориентации (100) во влажном кислороде при давлении паров воды 85КПа. Формулу для расчёта энергии активации по результатам выполнения п.2.3.1 получите самостоятельно. Оцените, насколько хорошо, по Вашему мнению, экспериментальные данные, приведённые в П2, согласуются с предположением о применимости закона Аррениуса для описания температурной зависимости основных параметров модели Дила-Гроува для процесса окисления кремния ориентации (100) во влажном кислороде при давлении паров воды 85КПа. Сравните полученные Вами результаты с литературными данными.

2.3.4. Используя основное уравнение модели Дила-Гроува (17), получите зависимость от времени толщины слоя диоксида кремния Х_ОХ = Х_ОХ(t) для первичного окислении кремния ориентации (100) во влажном кислороде при давлении паров воды 85КПа и температурах Т₁, Т₂ и Т₃, соответствующих варианту Вашего индивидуального лабораторного задания. Значения параметров модели Дила-Гроува находите с помощью наиболее подходящих аппроксимирующих выражений, полученных при выполнении заданий п.п. 2.3.1 и 2.3.2. Результаты расчётов представьте в виде таблиц и графиков.

2.3.5. Проведите те же расчёты, что и в п.2.3.4, с помощью программы DEWIZE. Результаты представьте в табличной форме. Сопоставьте результаты расчётов п.п. 2.3.4 и 2.3.5. Охарактеризуйте обнаруженные различия в расчётах.

2.3.6. Сделайте выводы по результатам численного эксперимента по окислению кремния ориентации (100) во влажном кислороде при давлении паров воды 85КПа.

2.4. Исследование закономерностей термического окисления кремния ориентации (111) во влажном кислороде при давлении паров воды 85 КПа.

2.4.1. Используя экспериментальные данные, приведённые в приложении П2, получите выражения вида (26)-(28) и (30)-(32), аппроксимирующие с различной степенью точности температурную зависимость параметров модели Дила-Гроува для процесса окисления кремния ориентации (111) во влажном кислороде при давлении паров воды 85КПа.

2.4.2. Используя результаты выполнения заданий п. 2.4.1, постройте отдельные графики, выражающие зависимость десятичных логарифмов основных параметров модели Дила-Гроува Lg(B,мкм ²/ч), Lg(B/A, мкм/ч), Lg(A, мкм) от обратного значения абсолютной температуры 1/Т для процесса окисления кремния ориентации (111) во влажном кислороде при давлении паров воды 85КПа. На каждый из графиков нанесите соответствующие экспериментальные данные, приведённые в приложении П2. Укажите те выражения из числа полученных в п.2.4.1, которые, на Ваш взгляд, наиболее точно аппроксимируют температурную зависимость каждого из параметров модели Дила-Гроува для процесса окисления кремния ориентации (111) во влажном кислороде при давлении паров воды 85КПа.

2.4.3. Используя результаты выполнения заданий п. 2.4.1, определите энергии активации для аррениусовской температурной зависимости параметров В и В/А модели Дила-Гроува для окисления кремния ориентации (111) во влажном кислороде при давлении паров воды 85КПа. Формулу для расчёта энергии активации по результатам выполнения п.2.4.1 получите самостоятельно. Оцените, насколько хорошо, по Вашему мнению, экспериментальные данные, приведённые в П2, согласуются с предположением о применимости закона Аррениуса для описания температурной зависимости основных параметров модели Дила-Гроува для процесса окисления кремния ориентации (111) во влажном кислороде при давлении паров воды 85КПа. Сравните полученные Вами результаты с литературными данными.

2.4.4. Используя основное уравнение модели Дила-Гроува (17), получите зависимость от времени толщины слоя диоксида кремния Х_ОХ = Х_ОХ(t) для первичного окислении кремния ориентации (111) во влажном кислороде при давлении паров воды 85КПа и температурах Т₁, Т₂ и Т₃, соответствующих варианту Вашего индивидуального лабораторного задания. Значения параметров модели Дила-Гроува находите с помощью наиболее подходящих аппроксимирующих выражений, полученных при выполнении заданий п.п. 2.4.1 и 2.4.2. Результаты расчётов представьте в виде таблиц и графиков.

2.4.5. Проведите те же расчёты, что и в п.2.4.4, с помощью программы DEWIZE. Результаты представьте в табличной форме. Сопоставьте результаты расчётов п.п. 2.4.4 и 2.4.5. Охарактеризуйте обнаруженные различия в расчётах.

2.3.6. Сделайте выводы по результатам численного эксперимента по окислению кремния ориентации (111) во влажном кислороде при давлении паров воды 85КПа.