Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Основы технологии электронной компонентной базы моделирование технологических процессов получения тонкопленочных материалов. Учебно-методическое пособ
.pdf
Рис. П4. Изменение толщины пленки в зависимости
от изменения рассогласования постоянных решетки
6. Что будет происходить с напряжениями рассогласования при
охлаждении выращенного слоя?
При каких температурах процессы переползания дислокаций
7.
для данного материала будут существенны?
Как изменится значение критической толщины слоя при изме-
8.
нении площади пленки?
Как изменится критическая толщина слоя при увеличении рас-
9.
согласования параметров решеток слоя и подложки?
Почему происходит увеличение интенсивности рефлекса при
10.
прерывании роста?
Что общего между ВИМС и оже-спектроскопией?
11.
Для чего используется масс-спектрометр в ростовой камере?
12.
Чему соответствует время роста одного монослоя на графике
13.
осцилляций?
В чем уникальность ОЭС?
14.
Почему за критическую принята толщина, при которой y = 0,4 %?
15.
При каких температурах процесс скольжения дислокаций иг-
16.
рает основную роль?
Величину какого порядка составляет модуль вектора Бюргерса?
17.
К чему приводит увеличение количества источников возник-
18.
новения дислокаций в слое?
71
19. Что понимают под критической толщиной слоя?
Как изменится период осцилляций, если увеличить температу-
20.
ру подложки?
Почему происходит увеличение интенсивности рефлекса при
21.
прерывании роста?
В чем основные преимущества ВИМС перед другими метода-
22.
ми определения состава?
Какая методика позволяет эффективно контролировать чисто-
23.
ту исходных материалов для роста в установке МЛЭ?
Как может изменяться значение критической толщины слоя?
24.
Для каких целей нужно знать значение критической толщины?
25.
Что такое вектор Бюргерса?
26.
Зависит ли скорость движения дислокаций от величины меха-
27.
нических напряжений в кристалле?
Что характерно для краевых дислокаций?
28.
Лабораторная работа 4
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОК
ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ
ОСАЖДЕНИЕМ ИЗ ГАЗОВОЙ ФАЗЫ
Цели работы
• Изучение основных закономерностей получения пленок поли-
кристаллического кремния из парогазовой фазы и определение факторов управления этими процессами.
Получение слоев поликремния заданной толщины и качества пу-
•
тем изменения термодинамических и конструктивных параметров
модельного процесса.
Определение максимальной скорости роста пленки поликристал-
•
лического кремния при минимальном расстоянии между пластинами.
Определение скорости роста поликремния по значениям техно-
•
логических и конструкционных параметров реактора.
Порядок расчета программируемых параметров
1. Задать характеристики исходных параметров роста в соответст-
вии с рис. П5.
72
Рис. П5. Задание параметров процесса роста
2. Задать варьируемые параметры в соответствии с рис. П6.
Рис. П6. Задание варьируемых параметров процесса роста
3. Получить результаты либо в виде графика, либо в виде таблицы.
73
Пример задания
Исходные данные
1. Парциальное давление силана.
Парциальное давление фосфина.
2.
Температура.
3.
Габариты реактора.
4.
Задание
1. При заданном полном давлении газа в реакторе определить мак-
симальную скорость роста пленки поликремния при максимально
возможном радиусе пластины и при минимальном расстоянии между
пластинами при соблюдении максимального выхода.
При заданном радиусе пластины определить максимальную
2.
скорость роста при минимальном расстоянии между пластинами и
полубесконечном приближении.
Практические указания к выполнению задания
Моделирование
процесса осаждения тонких пленок поликремния
из химической паровой фазы при низком давлении (LPCVD-процесс)
с одновременным легированием начинается с задания параметров
процесса, таких как радиус пластины, расстояние между пластинами,
радиус реактора, длину реактора, температуру пластины, полное давление газа в реакторе, парциальное давление силана и парциальное
давление фосфина.
Далее следует выбрать варьируемый параметр и его предельные
значения: радиус пластины, расстояние между пластинами, радиус
реактора, длину реактора, температуру пластины, полное давление
газа в реакторе, парциальное давление силана и парциальное давление фосфина, текущий радиус пластины. Имеется возможность начать процесс сначала, нажав кнопку «Назад». Программа предусматривает выдачу данных о параметрах.
Совокупность всех получаемых в результате расчета данных позволяет выбрать оптимальный режим процесса получения поликремниевых слоев с заданными свойствами.
Контрольные вопросы
1. Какой эффект вызывает значительное увеличение концентра-
ции SiCl
ческих слоев кремния?
в парогазовой смеси (ПГС) при осаждении поликристалли-
4
74
2. Как изменится величина растущего слоя поликремния в на-
правлении контакта ПГС в горизонтальном реакторе?
Какой способ нагрева пьедестала используется при получении
3.
слоев поликристаллического кремния?
Какие способы повышения скорости осаждения слоев поли-
4.
кремния можно использовать?
Как изменится скорость осаждения поликристаллических пле-
5.
нок кремния с увеличением концентрации SiCl
Каков характер зависимости роста поликристаллических пле-
6.
нок на подложке от концентрации SiH
в случае восстановления мо-
4
в ПГС?
4
носилана водородом?
Как увеличение скорости общего газового потока влияет на од-
7.
нородность получаемых слоев поликремния?
Какой тип реакционных камер позволяет получать более одно-
8.
родные слои осаждаемого поликремния?
Лабораторная работа 5
МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССА
ОПТИМИЗАЦИИ РАЗМЕРА ЗЕРНА
И УДЕЛЬНОГО СОПРОТИВЛЕНИЯ ПЛЕНКИ
ПОЛИКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО КРЕМНИЯ
Цели работы
• Изучение механизмов формирования структуры пленки поли-
кристаллического кремния (поликремния) в процессе постэпитаксиальной обработки.
Оценка влияния технологических факторов обработки (исходное
•
состояние, длительность, температура) на этот процесс, изучение
способов управления удельным сопротивлением пленок.
Определение зависимости размера зерна и удельного сопротив-
•
ления поликристаллического кремния от концентрации примесей и
температурно-временного режима отжига тонких слоев, полученных
по хлоридной технологии.
75
Описание программы роста зерна поликремния
при длительном и импульсном режимах
термообработки (NELGGT)
Физические модели, положенные в основу расчетов роста зерна
пленки поликремния при термообработке, описывают этот процесс
посредством как диффузионных (термических), так и не диффузионных (атермических) процессов. Рост зерна, обусловленный подвижностью дислокаций, корректно описывается механизмом скольжения
и восхождения дислокаций. Вклад второго механизма определяется
концентрацией точечных дефектов (вакансий и междоузлий), которая, в свою очередь, зависит от степени легирования примесями.
Программу NELGGT можно использовать в качестве самостоятельного средства для отработки поликремниевой технологии или в
составе подсистемы технологии САПР СБИС. Кроме того, программа NELGGT адаптирована и для использования в составе автоматизированных средств обучения при изучении курса технологии в микроэлектронике.
Порядок расчета программируемых параметров
Входные и выходные данные
Входные
R
(0) – начальный радиус зерна поликремния перед термообработ-
данные
кой, мкм;
t – время термообработки, с;
T – температура термообработки, °С;
N
– концентрация легирующей примеси, cм–3;
t
Выходные данные
(t) – радиус зерна поликремния после термообработки, см;
R
c
– отношение концентраций вакансий всех зарядовых со-
ve/cvi
стояний в легированном поликремнии к нелегированному;
na – концентрация носителей заряда в зерне поликремния, см
Ng – концентрация активных примесей в зерне поликремния, см
Исходное диалоговое окно программы представлено на рис. П7.
76
–3
;
–3
.
Рис. П7. Исходное диалоговое окно программы
Полученные зависимости
Выходные
данные можно получить в виде таблицы (рис. П8) и
графика (рис. П9).
Рис. П8. Получение результатов в виде таблицы
77
Рис. П9. Получение результатов в виде графика
Можно выбрать режим термообработки – длительный или импульсный (рис. П10, справа на врезке).
Рис. П10. Выбор режима термообработки
Далее нужно рассчитать удельное сопротивление легированного
поликремния и построить его зависимость от радиуса зерна (рис. П11).
78
Рис. П11. Зависимость удельного сопротивления от радиуса зерна
Порядок выполнения работы
Необходимо найти условия обработки пленок при заданных ис-
ходных параметрах.
Следует иметь в виду, что все процессы происходят при длитель-
ном отжиге.
Открыть файл «index.html». Файл должен открыться браузером
1.
«Internet Explorer»
чанию. На странице должны появиться два окна Java-апплетов; если
программы не отображаются, необходимо скачать Java Virtual Ma-
с сайта http://www.java.com и установить ее.
chine
Используя программу «Удельное сопротивление пленки поли-
2.
кремния», выбрать пункт «Зависимость Res от R
исходного радиуса зерна R
тимых пределах параметр концентрации примеси Nt, подобрать соответствующий радиус полученного после отжига зерна R
дующих значений параметра lg(Res):
а) –4,0187 Ом · см;
б) –3,7922 Ом · см;
в) –2,6867 Ом · см.
Записать все четыре параметра в электронный отчет: R
ный радиус зерна пленки; R – радиус зерна, полученный в результате
отжига; N
– концентрация примеси, lg(Res) – удельное сопротивле-
t
ние пленки при данном размере зерна.
или другим браузером, установленным по умол-
», задать значение
0
= 0,05 (по умолчанию) и, меняя в допус-
0
для сле-
0
– исход-
0
79
3. В программу «Рост зерна кремния при длительном и термиче-
ском отжиге» ввести два исходных параметра: R
N
, полученное в п. 2.
t
Выбрать «Длительный отжиг», «Зависимость R от T» и постро-
4.
= 0,05 и значение
0
ить график этой зависимости.
Подобрать такое время отжига, при котором R = R
5.
, получен-
0
ному в п. 2. Записать получившуюся температуру и время отжига.
На основании полученных значений параметров построить три
6.
графика: R(R
), R(t) и R(Nt)
0
7. Все графики необходимо сохранить (Print Screen) или постро-
ить заново, записав параметры 6–8 опорных точек. Сформировать
электронный отчет.
Контрольные вопросы
1. Как изменяется размер зерна с повышением температуры осаж-
дения?
Возрастает или снижается степень упорядочения структуры по
2.
мере увеличения толщины пленки?
Как изменится размер зерна по мере увеличения толщины оса-
3.
ждаемого слоя?
Укажите, во сколько раз возрастает величина зерна осаждаемо-
4.
го слоя при 1000 °С при увеличении концентрации моносилана на
два порядка?
Как изменится размер зерна поликремния при увеличении об-
5.
щей скорости ПГС?
Как влияет увеличение концентрации SiCl
6.
зерна поликремния при получении пленок в хлоридном процессе?
На каких подложках получаются наиболее совершенные поли-
7.
кристаллические слои?
При термообработке в какой среде рекристаллизация поликри-
8.
сталлического кремния происходит наиболее полно?
в ПГС на величину
4
80
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]