Добавил:
ivanov666
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз:
Предмет:
Файл:Физико-химические основы процессов микро- и нанотехнологий. Учебно-методическое пособие
.pdf
Результаты можно получить либо в виде графика, либо в виде
таблицы.
Пример задания студенту
Задано
1.
2.
3.
4.
–
:
Парциальное давление силана.
Парциальное давление фосфина.
Температура.
Габариты реактора.
При заданном полном давлении газа в реакторе определить максимальную 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
–
скорость роста при минимальном расстоянии между пластинами и
полубесконечном приближении.
Практические указания
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, длина реактора, температура пластины, полное
давление газа в реакторе, парциальное давление силана и парциальное давление фосфина.
Предстоит выбрать варьируемый параметр и его пределы: радиус
пластины, расстояние между пластинами, радиус реактора, длина
реактора, температура 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 величинах.
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
в ПГС при осаждении поликристаллических слоев крем-
4
ния?
Как изменится величина растущего слоя поликремния в на-
2.
правлении контакта ПГС в горизонтальном реакторе?
81
3. Какой способ нагрева пьедестала используется при получении
слоев поликристаллического кремния?
Какие способы повышения скорости осаждения слоев поликри-
4.
сталлического 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 поликристаллического кремния?
Какой тип реакционных камер позволяет получать более одно-
8.
родные слои осаждаемого поликристаллического кремния?
Тема 5. Моделирование процесса оптимизации
размера зерна и удельного сопротивления
пленки поликристаллического кремния
Цельработы
– Изучить механизмы формирования структуры пленки поликри-
сталлического кремния (поликремния) в процессе постэпитаксиальной обработки.
Оценить влияние технологических факторов обработки (исход-
–
ное состояние, длительность, температура) на процесс, изучить способы управления удельным сопротивлением пленок.
Определить зависимость размера зерна и удельного сопротивле-
–
ния поликристаллического кремния от концентрации примесей и
температурно-временного режима отжига тонких слоев, полученных
по хлоридной технологии.
Описание программы роста зерна поликремния при длитель-
ном и импульсном режимах термообработки (NELGGT)
Физические
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 межузлий), которая, в
свою очередь, зависит от степени легирования примесями.
модели, положенные в основу расчетов роста зерна
82
Программа NELGGT может использоваться в качестве самостоя-
v
i
CC
тельного 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 освоении курса технологии в микроэлектронике.
Порядок расчета программируемых параметров
Входные и выходные данные
Входные
(0) – начальный радиус зерна поликремния перед термообработ-
R
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
– отношение концентраций вакансий всех зарядовых со-
ev
стояний в легированном поликремнии к нелегированному;
na – концентрация носителей заряда в зерне поликремния, см
Ng – концентрация активных примесей в зерне поликремния, см
–3
;
–3
.
Исходное окно программы представлено на рис. Т5.1.
Рис. Т5.1. Исходное окно программы
83
Полученные зависимости
Выходные
данные можно получить в виде таблицы (рис. Т5.2) или
графика (рис. Т5.3).
Рис. Т5.2. Получение результатов в виде таблицы и графика
Рис. Т5.3. Получение результатов в виде графика
Легко можно выбрать режим термообработки – длительный или
импульсный (см. справа врезка на рис. Т5.4).
84
Рис. Т5.4. Выбор режима термообработки
Далее можно рассчитать удельное сопротивление легированного
поликремния и построить его зависимость от радиуса зерна
рис. Т5.5).
(
Рис. Т5.5. Зависимость удельного сопротивления от радиуса зерна
Задание
– Необходимо найти условия обработки пленок при заданных ис-
ходных параметрах.
85
Порядок выполнения работы
процессы происходят при длительном отжиге.
Все
Откройте файл index.html. Файл должен открыться браузером
1.
Internet Explorer
или другим браузером, установленным по умолчанию. 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», выберите пункт «Зависимость Res от R
чение исходного радиуса зерна R
= 0,05 (по умолчанию) и, меняя в
0
», выставите зна-
0
допустимых пределах параметр концентрации примеси Nt, подберите
соответствующий радиус полученного после отжига зерна R
lg(Res)
равняется:
, если
0
а) –4,0187 Ом·см
б) –3,7922 Ом·см
в) –2,6867 Ом·см
Все четыре параметра запишите следующим образом: R
ный радиус зерна пленки; R
тате отжига; N
– концентрация примеси; lg(Res) – удельное сопро-
t
– получившийся радиус зерна в резуль-
t
– исход-
0
тивление пленки при данном размере зерна.
В программу «Рост зерна кремния при длительном и термиче-
3.
ском отжиге» ввести два исходных параметра: R
N
, полученное в предыдущей работе.
t
Выбрать «Длительный отжиг», «Зависимость R от T» и постро-
4.
= 0,05 и значение
0
ить график.
Подобрать такое время отжига, при котором R = R
5.
, получен-
0
ному в п. 2. Записать получившуюся температуру и время отжига.
Используя получившиеся параметры, построить оставшиеся три
6.
графика: R(R
), R(t) и R(Nt).
0
7. Все графики необходимо сохранить (Print Screen) или постро-
ить заново, записав 6–8 опорных точек. Предоставить отчет.
Контрольные вопросы
1. Как изменяется размер зерна с повышением температуры осаж-
дения?
Возрастает или падает степень упорядочения структуры по ме-
2.
ре увеличения толщины пленки?
Как изменится размер зерна по мере увеличения толщины оса-
3.
ждаемого слоя?
86
4. Укажите, во сколько раз возрастает величина зерна осаждаемо-
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.
в ПГС на величину
4
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?
Тема 6. Подготовка подложек (эвтектическая
композиция InSb+MnSb) для жидкофазной
эпитаксии гетероструктуры
ферромагнетик–полупроводник (InSb)
Цели работы
– Освоение методов выращивания подложечного кристалла.
Подготовка подложек с минимальным поверхностно нарушен-
–
ным слоем.
Проведение измерений
Результаты
№ варианта Примесь f, мм/мин D, см2/с N0, ат/см3 l, см
1 Cu
2 Cd
3 Zn
4 Te
5 Ag
6 Au
7 Si
Обработка результатов измерений
1. Изучить процесс выращивания монокристаллов методом Брид-
жмена
Рассчитать распределение примеси при выращивании кристал-
2.
ла по методу Бриджмена.
Оформление результатов работы
Отчет
измерений внести в таблицу (по форме табл. Т6.1).
Таблица Т6.1
должен содержать:
87
1) схему установки для выращивания монокристаллов по методу
Бриджмена;
формулу для расчета быстроты действия насоса;
2)
таблицы результатов измерений;
3)
Контрольные вопросы
1. Термопары. Виды. Характеристики. Принцип работы.
Установка для выращивания монокристаллов из расплава по
2.
методу Бриджмена.
Подготовка синтетических и ростовых ампул.
3.
Рекомендуемая литература
Технология
материалов микро- и наноэлектроники: Моногра-
фия. – 2-е изд. / Л.В. Кожитов [и др.].– Курск: Юго-Запад. гос. ун-т,
2012.
Л.В. Кожитов, С.Г. Емельянов, В.Г. Косушкин. Технология материалов микро- и наноэлектроники: монография. – Курск: Юго-Запад.
госуд. ун-т, 2012.
88
Учебное издание
Рабинович Олег Игоревич
Крутогин Дмитрий Григорьевич
Подгорная Светлана Владимировна
Маренкин Сергей Федорович
ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ ОСНОВЫ ПРОЦЕССОВ
МИКРО- И НАНОТЕХНОЛОГИЙ
Учебно-методическое пособие
Редактор И.Н. Машакина
Компьютерная верстка А.В. Калинкина
Подписано в печать 23.11.15 Бумага офсетная
Формат 60 × 90 1/
Рег. № 627 Тираж 60 экз. Заказ 4874
Национальный исследовательский
технологический университет «МИСиС»,
119049, Москва, Ленинский пр-т, 4
Издательский Дом МИСиС,
119049, Москва, Ленинский пр-т, 4
Тел. (495) 638-45-22
Отпечатано в типографии Издательского Дома МИСиС
119049, Москва, Ленинский пр-т, 4
Тел. (499) 236-76-17, тел./факс (499) 236-76-35
16
Печать офсетная Уч.-изд. л. 5,56
89
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]