Реферат: Кремний, полученный с использованием геттерирования расплава

Реферат: Кремний, полученный с использованием геттерирования расплава




💣 👉🏻👉🏻👉🏻 ВСЯ ИНФОРМАЦИЯ ДОСТУПНА ЗДЕСЬ ЖМИТЕ 👈🏻👈🏻👈🏻




























































Кремний, полученный с использованием " геттерирования
расплава .
В бездефектной тех н
ологии изготовления ИС
для уменьшения влияния термодефектов
используются ме ­
тоды пассивного геттерирования примесей в пластинах. К таким методам относятся "внешнее геттсрирование"
- нанесение внешних покрытий (поликремния, Si -,
N ^,
переходных металлов) или механических по ­
вреждений на нерабочую сторону кремниевой пластины и "внутреннее геттерирование"
— намеренное об е
спече­ние путем термообработок выделений второй фазы Si0 ,,
на которых адсорбируются микродефекты, при­меси тяжелых и щелочных металлов. Однако в резуль­тате таких воздействий на пластины ухудшаются меха­нические свойства, что особенно заметно на подложках диаметром 100 и более миллиметров.
Процесс образования геттерирующей
зоны проис­ходит в несколько стадий, при этом самая высокая температура термообработки (ТО) не превышает lOOO^C,
в то время как многоступенчатая технология изготовления ИС включает более высокотемпературные операции, например диффузию, эпитаксию.
Известно, что при температурах выше 100 0°
С кислород из выделе­ний вновь переходит в состояние твердого раствора, и при последующих термоциклах (430-500 и 600-800 ^
0 опять появляются доноры, разрушаются комплексы примесей и микродефектов, что, в свою очередь, приво­дит к нарушению термостабильности, снижению выхода годных, увеличению отказов.
Активное воздействие на дефекты и примеси пред­полагает л е
гирование монокристаллов в процессе их выращивания добавками, оказывающими влияние на свойства, состав расплава и твердого тела. При этом легирующий компонент должен удовлетворять следую­щим требованиям:
— коэффициент распределения, значительно отли­чающийся от единицы;
— эффективное изменение коэффициента распреде­ления удаляемых примесей;
— отсутствие вредного влияния атомов "геттера"
на свойства полупроводника.
Использование в качестве геттера водорода, пред­ложенное Декоком,
не нашло применения в промыш­ленности, так как водород в процессе отжига удаляется из кристалла, вновь освобождая кислород и оставляя после себя напряженные участки кристаллической ре­шетки.
Добавление в кремний изоморфных примесей (Ge,
Pb,
Sn)
сказывается лишь на кинетике образования термодоноров, при этом сохраняется зависимость их поведения от температуры.
Легирование металлами, изобарный потенциал реак­ции окисления которых больше, чем изобарный потен­циал окисления кремния при температуре его плавления, дает возможность связывать кислород и порождаемые им термодефекты. Для этой цели могут быть выбраны примеси, образующие с кислородом боле е
химически и термически стойкие оксиды, чем Si0 ^,
которыек тому же электронейтральны в кремнии. Та­кими примесями являются щелочноземельные металлы (Mg,
Са,
Sr,
Ва),
электрически нейтральные вследствие образования с кремнием полупроводнико­вых соединений с ковалентной
связью [1,2 ],
и пере­ходные металлы IV группы (Ti,
Zr,
Hf),
н е
йтральные по причине сходства строения электронных оболочек их атомов с атомами кремния и также образующие стехиометрические
фазы с кремнием. Экспериментальные дан­ные показывают, что при добавлении этих металлов в расплав кислород связывается в жидком кремнии в прочные комплексы, содержащие атомы кремния и кислорода, коэфф и
циент распред е
ления которых гораздо меньше, чем у кислорода, который не связан в компл е
ксы. В результате введения примесей -
геттеров содержание кислорода в выращенных методом Чохральского
монокристаллах может быть снижено до 2 -
10 ^
7
смЗ
.

Характер распределения Ti, Zr и Hf в монокристал­лах вдоль оси роста аналогичен наблюдавшемуся ран е
е для щелочноземельных металлов в германии и кремнии, а также для примеси хрома в арсениде
гал л
ия. Методами химико-спектрального и активационного
анализов, методом радиоактивных индикаторов (для циркония и гафния) показано, ч т
о в начальной части формируется концентрационный профиль со снижением концентра­ции, затем переходная область, за которой следу е
т об­ласть нарастания концентрации вплоть до выпадения второй фазы. Распределение примесей-геттеров,
а также уровень их конц е
нтрации в твердой фа з
е свид е
тельству­ет о том, что их взаимодействие с кислородом происхо­дит в расплаве с последующим р а
спределением атомов металла, связанного и не связанного с кислородом, с различными коэффициентами сегрегации. Более высо­кая концентрация примеси в начале слитка по сравне­нию со средней его частью противоречит диаграммам состояния кремний -
титан (цирконий, гафний), имею­ щ
им эвт е
ктический п е
реход, соответственно которому элементы IV группы должны иметь коэффициент рас­пределения меньше единицы. Отсутствие зависимости характера распределения от условий -
перемешивания расплава подтверждает данные о взаимодействии приме­сей с кислородом .
Следствием такого взаимодействия является различное поведение растворенного металла при кристаллизации кремния. Образуя комплексы, со­ответствующие соединениям с высокой т е
мпературой плавления и прочными химическими связями, примесь м е
талла IV
-B может иметь коэффици е
нт распределения больше единицы. Коэффициенты распределения титана, циркония и гафния, не связанных с кислородом, меньше единицы, и
эти металлы оттесняются в конечную часть слитка. Снижение содержания кислорода в монокри­сталлах, выращенных методом Чохральского
с добав­кой геттера, по сравн е
нию с обычными монокристал­лами подтверждает факт взаимодействия этих прим е
сей в расплаве. Источником обнаруженного оптическиак­тивного кислорода, по-в и
димому, служит тигель (S i
0 ,)
.
внутреннего геттерированияв
кр е
мниевой
Как известно, металлическ и
е примеси Au,
Fe, Ni,
Си и другие приводят к возникнове н
ию гене рационно-рекомбинационных
центров в акт и
вных областях приборов на основе кремния, что в свою очередь вызывает деградацию свойств приборов. Совокупность техн о
логи ч
еских приемов, позво­ляющих снизить концентрац и
ю таких центров, локализуя их вблизи преципитатов Si0 x
(x w
2) ,

расположенных вдали от активных областей при­боров, называется методом внутреннего геттерирования
(ВГ)..

По технологии ВГ
накоплен обширный фак­т и
ческий материал, однако физ и
ческие принц и
пы его механизма в настоящее время окончатель­но не установлены [1, 2 )
. Ш и
рокое распростра­нение, например, получили представления о том, что центрами геттерирования
являются дисло­кации и дефекты упаковки, возникающ и
е вслед­ствие релаксации упругих полей и пересыщения
по межузельному
кремнию в процессе преципи­тации кислорода при Г>
70 0°
С. Однако эти пред­ставления не являются универсальными, что бы­ло доказано рядом и
сследований. Так, в работе [
3) показано, что в ряде случаев эффект гетте­рирования проявля е
тся и в отсутствие дислока­ций и дефектов упаковки, при этом сам кисло­родный преципитат является геттером.
Другие авторы [41 обнаружили гексагональные
и ром­бические дислокационные петли в отсутствие к и
слородных преципитатов, на основани и
чего сделано предположение о том, что дислокацион­ные петл и
возникают при высокотемпературном отжиге вследствие растворения преципитатов, образовавш и
хся ранее во. время низкотемпера­турного отжига.
В данной работе представлены результаты исследований физических закономерностей про­цесса ВГ, выполненных на кафедре общей физи­ки МИЭТ,
в которых развита модель дальнодействующего
механ и
зма взаимодейств и
я пр и
месь-центр геттерирования. Рассмотрена модель комп­лекса примесь-точечный дефект, рассчитаны па­раметры таких комплексов и найдено и
х неод­нородное распределение в упругом поле преципи­тата. Представлена также диффузионная модель ВГ на основе вза и
модействия дипольных
комп­лексов с к и
слородным преципитатом.
Комплексы прим е
сь-точ е
ч н
ый дефект и их неоднородное распределен и
е вблизи центра гетгерировання


Принципиальное отличие упругого взаимо­действия примеси с дислокацией от взаимодей­ствия со сферическим геттером проявляется в том, что упругое поле последнего характеризу­ется чисто сдвиговой деформацией и энергия уп­ругого взаимодействия равна
нулю :

где К —
модуль всестороннего сжатия материа­ла среды, W
o — изменение объема, обусловлен­ное примесным атомом, eii — дилатация
упругого поля центра. Поэтому в условиях отсутствия ди-латацнонного
вза и
модействия и наличия пересы­щения по собственным дефектам дальнодейст-вующий
механизм упругого взаимодействия мо­жет быть реализован взаимодействием диполь-ного
типа. Дипольные
свойства примесного ато­ма могут быть реализованы в случае образова­ния комплекса из двух точечных дефектов: атом примеси—собственный точечный дефект или атом примеси—атом другой примеси.
Количественной мерой взаимодействия комп­лекса точечных дефектов с упругим полем центра дилатации
является тетрагональность
поля уп­ругих искажений, создаваемых комплексом. В рамках континуальной теории упругости энергия точечного дефекта в поле eii задается выра­жением:
Тензор W
ij
,
называемый тензором объемных де­формаций, полностью характеризует упругие свойства точечного дефекта. Для упругого дипо­ля с осевой симметрией он имеет вид :

n
i
и n
j

направляющие косинусы оси симмет­рии диполя.
Для последовательного .
количественного опи­сания образования примесных сегрегаций вбли
зи
центра геттерирования
необходимо знать па­раметры W
o и W
1, характеризующие отдельный комплекс иопределить рас­пределение таких комплексов в пространстве, окружающем центр геттерирования. Рас ч
еты характеристик комплекса проводились методом молекулярной статики. За основу был принят так называемый метод флекс-1
(метод гибкой гра­ницы с перекрывающимися областями). Кри­сталл разбивается на три области. Область 1,
непосредственно окружающая кристалл, рассмат­ривается как дискретная. В этой сильно иска­женной области координаты атомов учитывают­ся индивидуально, а энергия рассчитывается с помощью межатомного потенциала. Область 3
, наиболее удаленная от дефекта, представляется как упругий континуум. Вклад этой области в общую энергию системы определяется решением уравнений теории упругости, т.е. величинами W
0иW1 и упругими постоянными среды. Область 2 является промежуточной. Координаты атомов в э
той области определяются коллективно также »
соответствии с теорией упругости, а вклад в э
нергию системы — с помощью межатомного потенциала. В ходе расчета минимизируется полная энергия системы, являющаяся функцией координат атомов и двух переменных W
o и W
1, характеризующих дальнодействующее
поле де­фекта. Решение этой вариационной задачи и дает искомые величины.
Расчеты проводились для моно-
и дивакансии
с межатомным потенциалом Плишкина
— Подчиненова.
Область 1
содержала 320 атомов в случае моновакансии и 319 атомов в случае дивакаисии,
а область 2 содержала 1280 атомов. Дивакансия
состояла из двух ваканс и
й в п о
ло ­
жениях (0,0,0) и (1/2, 1
/2,0). Результаты расче­тов приведены в таблице.
Результмы

р а
сче т
о в
компо н
ент те нз
ор а
объемных деформац ий
для моно-
и днвакансии

.

Из таблицы видно, что при образовании комп­лекса из двух
точечных дефектов, каждый из которых создает в среде сферически симметрич­ное поле упругих искажений, получается дефект дипольного
типа. Кроме того, при этом имеет ме­сто нарушение аддитивности изменения объема, вызванного дефектами .

Равновесное распределение диполей в упругом поле геттера
задается соотношением:
где (Со -
концентрация диполей вдали о т
цент ­
ра. Энергия диполя в поле центра в соответст­вии с (1) определяется выражением
где эффективная поляризация дипольного
облака определяется как
Величина -g, характеризующая поля центра, яв­ляется комбинацией упругих постоянных среды и включения, а такжеразмера включения .
При проведении расчетов по формулам (2)—(5) температура, параметры g
иW1 варьи­ровал и
сь с целью изучения их влияния на про­цесс геттерирования. Результаты численного мо­делирования представлены на р и
с. 1 и 2. Пока­заны распределения концентрации диполей и по­ляризаци и
вблизи преципитата радиуса rp для двух случаев, отличающихся знаком упругого поля преципитата. Анализ полученных данных позволяет установить, что независимо от знака упругого поля преципита т
а имеет место обогаще­ние диполями пространства вблизи преципи­тата.
Рис. 1 .
Распределение ди­полей (а) и их поляри­зац и
и (б) вблизи сфери­ческого прецип и
тата с отрицательным объемным несоответствием —0.005 .
Рис. 2. Распределение
ди­п ол
ей (6) и их поляризация
(б) в
близ и
сфериче ­
ского прец и
п и
тат а
с по ложительным
об ъ
ем н
ым несоотв е
тствием -0.005 .
Диффу з
ионная модель процесса ВГ

.

Для рассмотрения кинет и
ки образования рав ­
новесного распределения примеси вокруг преци­питата запишем .
уравнение диффузии в виде
- где j вектор плотности потока частиц определяется выражением
После подстановки и перехода к сферическим координатам уравнение (9) принимает вид:
Уравнение (6) совместно с (3) и с соответст­вующими начальными и граничными условиями описывает эволюцию поля концентраций примес­ных комплексов С(
r
),
а при t

®
¥

равновес­ное состояние. В случае ограниченного числа частиц граничными условиями являются: на внешней поверхности j=0 ,
на внутренней границе раздела Si—Si02, j=
V
sC ,

где Vs


коэффициент поверхностного массопереноса
гран и
цы раздела кремн и
й—окисел . Переходя в уравнени и
(6) к безразмернымпеременным :
Результаты численного решения уравне­ния (7) показали, что при больших временах равновесное распределение является предельным для кинетических распределений. Для количест­венного представления эффективности процесса ВГ
на рис. 3 представлена величина h
-доля при­меси, геттерированной
на преципитате, как функ­ция безра з
мерного времени. Кривые 1 и 2 описы­вают эффективность процесса ВГ соответствен­но с учетом и без учета упругого взаимодейст­вия. Параметр g
соответствует здесь относитель­ному линейному несоответствию включения и полости в матрице, в которую он вставлен, равно­му 0,005, что типично для кислородного преципи­тата в кремнии, выращенном по методу Чохральского.
Из рисунка видно, что дополнительный вклад геттерирования,
вследствие упругого взаи­модействия сопоставим с величиной геттерирова­ния в отсутствие упругого взаимодействия. При этом процесс ВГ при упругом взаимодействии протекает быстрее .
Рис. 3. До л
я геттерированных
примесных атомов как функция времени в процентах к их полному числу при начальной кон ­
центрации ( С
о=10 ^-8
): 1 - с уч е
том в з
аимодей ­
ствия примесный комплекс-геттер.

Развитая модель формирования атмосфер и геттерирования примесных атомов дипольного
типа вблизи сферического преципитата показы­вает, что в условиях формирования комплексов примесный атом — точечный дефект кислород­ные преципитаты могут служить центрами кон­денсации примесных атомов. Если на поверхности преципитата происходит распад комплекса, при котором на ней осаждается атом примеси, то для поддержания равновесного значения концентра­ции потребуется диффузионно-дрейфовый под­вод новых комплексов. Таким образом, в усло­виях -
образования подвижных комплексов при­месный атом—точечный дефект вдали от преци­питата и их распада вблизи его развитая модель дает объяснение механизма геттерирования, ко­торый не имеет ограничения по пересыщению
и служит «дрейфовым насосом», обеспечиваю­щим уменьшение концентрации примеси в объеме кристалла.
Анализ результатов расчетов позволяет вы­делить следующие моменты, определяющие свой­ства процессов ВГ.
-эффективность геттерирования является функцией температуры, причем существует оп­тимальная температура для максимальной эф­фективности этого механизма ге т
терирования;
- геттер
(преципитат SiO
2) действует не только как сток для примесей, но и как источник междоузлий Si, которые активируют процесс ВГ;
-собственные междоузлия кремния, инжек­тируемые растущим преципитатом в объем кри­сталла, взаимодействуют с геттерируемыми
ато­ма м
и, и напряжения влияют на увеличение дрейфового потока.

Название: Кремний, полученный с использованием геттерирования расплава
Раздел: Рефераты по химии
Тип: реферат
Добавлен 12:43:02 30 сентября 2005 Похожие работы
Просмотров: 451
Комментариев: 20
Оценило: 6 человек
Средний балл: 4
Оценка: 4   Скачать

Срочная помощь учащимся в написании различных работ. Бесплатные корректировки! Круглосуточная поддержка! Узнай стоимость твоей работы на сайте 64362.ru
Если Вам нужна помощь с учебными работами, ну или будет нужна в будущем (курсовая, дипломная, отчет по практике, контрольная, РГР, решение задач, онлайн-помощь на экзамене или "любая другая" учебная работа...) - обращайтесь: https://clck.ru/P8YFs - (просто скопируйте этот адрес и вставьте в браузер) Сделаем все качественно и в самые короткие сроки + бесплатные доработки до самой сдачи/защиты! Предоставим все необходимые гарантии.
Привет студентам) если возникают трудности с любой работой (от реферата и контрольных до диплома), можете обратиться на FAST-REFERAT.RU , я там обычно заказываю, все качественно и в срок) в любом случае попробуйте, за спрос денег не берут)
Да, но только в случае крайней необходимости.

Реферат: Кремний, полученный с использованием геттерирования расплава
Реферат: Romeo And Juliet 12 Essay Research Paper
Реферат по теме Лабораторные работы по Теории вычислительных процессов и структур
Методическое указание по теме Алгоритмизация и визуальное программирование
Курсовая работа по теме Рассвет национальной польской школы первой половины XIX века
Курсовая работа: Вопросы квалификации квартирных краж. Скачать бесплатно и без регистрации
Дипломная работа по теме Радиоприёмные устройства аналоговых сигналов
Курсовая работа по теме Автоматизированный привод сварочного полуавтомата с асинхронным двигателем
Доклад по теме Особенности современного рынка труда
Реферат На Тему М.С. Грушевський - Постать Першої Величини Українського Народу
Контрольная работа по теме Коллизионные вопросы семейного права
Курсовая работа по теме Категория обращения в свете когнитивной лингвистики на материале американской прозы ХХІ века
Краткое Сочинение На Тему Роман Дубровский
Реферат На Тему Упадок Османской Империи
Контрольная работа: Факторы, которые определяют уровень развития выносливости
Реферат На Тему Обучение Штрафному Броску В Баскетболе
Реферат: Учет количества земель в Узбекистане. Скачать бесплатно и без регистрации
Сочинение На Тему Что Такое Истинная Дружба
Реферат: Конституционное устройство РФ и зарубежных стран 32 вопроса
Ответ на вопрос по теме Договор найма
Дипломная Работа На Тему Економіко-Математичне Обґрунтування Підвищення Ефективності Виробництва Мквп "Дніпроводоканалу"
Доклад: Как писать заявку на разработку Web-узла
Реферат: Метод бокового каротажа
Реферат: Анализ медико-биологических данных с помощью Microsoft Excel и СПП STADIA 6.2

Report Page