Банк рефератов содержит более 364 тысяч рефератов, курсовых и дипломных работ, шпаргалок и докладов по различным дисциплинам: истории, психологии, экономике, менеджменту, философии, праву, экологии. А также изложения, сочинения по литературе, отчеты по практике, топики по английскому.
Полнотекстовый поиск
Всего работ:
364150
Теги названий
Разделы
Авиация и космонавтика (304)
Административное право (123)
Арбитражный процесс (23)
Архитектура (113)
Астрология (4)
Астрономия (4814)
Банковское дело (5227)
Безопасность жизнедеятельности (2616)
Биографии (3423)
Биология (4214)
Биология и химия (1518)
Биржевое дело (68)
Ботаника и сельское хоз-во (2836)
Бухгалтерский учет и аудит (8269)
Валютные отношения (50)
Ветеринария (50)
Военная кафедра (762)
ГДЗ (2)
География (5275)
Геодезия (30)
Геология (1222)
Геополитика (43)
Государство и право (20403)
Гражданское право и процесс (465)
Делопроизводство (19)
Деньги и кредит (108)
ЕГЭ (173)
Естествознание (96)
Журналистика (899)
ЗНО (54)
Зоология (34)
Издательское дело и полиграфия (476)
Инвестиции (106)
Иностранный язык (62792)
Информатика (3562)
Информатика, программирование (6444)
Исторические личности (2165)
История (21320)
История техники (766)
Кибернетика (64)
Коммуникации и связь (3145)
Компьютерные науки (60)
Косметология (17)
Краеведение и этнография (588)
Краткое содержание произведений (1000)
Криминалистика (106)
Криминология (48)
Криптология (3)
Кулинария (1167)
Культура и искусство (8485)
Культурология (537)
Литература : зарубежная (2044)
Литература и русский язык (11657)
Логика (532)
Логистика (21)
Маркетинг (7985)
Математика (3721)
Медицина, здоровье (10549)
Медицинские науки (88)
Международное публичное право (58)
Международное частное право (36)
Международные отношения (2257)
Менеджмент (12491)
Металлургия (91)
Москвоведение (797)
Музыка (1338)
Муниципальное право (24)
Налоги, налогообложение (214)
Наука и техника (1141)
Начертательная геометрия (3)
Оккультизм и уфология (8)
Остальные рефераты (21697)
Педагогика (7850)
Политология (3801)
Право (682)
Право, юриспруденция (2881)
Предпринимательство (475)
Прикладные науки (1)
Промышленность, производство (7100)
Психология (8694)
психология, педагогика (4121)
Радиоэлектроника (443)
Реклама (952)
Религия и мифология (2967)
Риторика (23)
Сексология (748)
Социология (4876)
Статистика (95)
Страхование (107)
Строительные науки (7)
Строительство (2004)
Схемотехника (15)
Таможенная система (663)
Теория государства и права (240)
Теория организации (39)
Теплотехника (25)
Технология (624)
Товароведение (16)
Транспорт (2652)
Трудовое право (136)
Туризм (90)
Уголовное право и процесс (406)
Управление (95)
Управленческие науки (24)
Физика (3463)
Физкультура и спорт (4482)
Философия (7216)
Финансовые науки (4592)
Финансы (5386)
Фотография (3)
Химия (2244)
Хозяйственное право (23)
Цифровые устройства (29)
Экологическое право (35)
Экология (4517)
Экономика (20645)
Экономико-математическое моделирование (666)
Экономическая география (119)
Экономическая теория (2573)
Этика (889)
Юриспруденция (288)
Языковедение (148)
Языкознание, филология (1140)

Реферат: Кремний, полученный с использованием геттерирования расплава

Название: Кремний, полученный с использованием геттерирования расплава
Раздел: Рефераты по химии
Тип: реферат Добавлен 12:43:02 30 сентября 2005 Похожие работы
Просмотров: 447 Комментариев: 4 Оценило: 2 человек Средний балл: 2 Оценка: неизвестно     Скачать

Кремний, полученный с использованием" геттерирования расплава .

В бездефектной техн 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 обе 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 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 ле 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 более 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), не 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, коэффи циент распреде ления которых гораздо меньше, чем у кислорода, который не связан в компле 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 ране е для щелочноземельных металлов в германии и кремнии, а также для примеси хрома в арсениде галл ия. Методами химико-спектрального и активационного анализов, методом радиоактивных индикаторов (для циркония и гафния) показано, чт о в начальной части формируется концентрационный профиль со снижением концентра­ции, затем переходная область, за которой следуе т об­ласть нарастания концентрации вплоть до выпадения второй фазы. Распределение примесей-геттеров, а также уровень их конце нтрации в твердой фаз е свиде тельству­ет о том, что их взаимодействие с кислородом происхо­дит в расплаве с последующим ра 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), имею­щ им эвте ктический пе 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 те мпературой плавления и прочными химическими связями, примесь ме таллаIV -B может иметь коэффицие 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 сравне нию с обычными монокристал­лами подтверждает факт взаимодействия этих приме сей в расплаве. Источником обнаруженного оптическиак­тивного кислорода, по-ви димому, служит тигель (Si 0,) .

Физическая модель процесса

внутреннего геттерированияв кре мниевой

технологии .

Как известно, металлически е примесиAu, Fe, Ni, Си и другие приводят к возникновен ию генерационно-рекомбинационных центров в акти вных областях приборов на основе кремния, что в свою очередь вызывает деградацию свойств приборов. Совокупность техно логич еских приемов, позво­ляющих снизить концентраци ю таких центров, локализуя их вблизи преципитатов Si0x (xw 2), расположенных вдали от активных областей при­боров, называется методом внутреннего геттерирования (ВГ)..

По технологии ВГ накоплен обширный фак­ти ческий материал, однако физи ческие принци пы его механизма в настоящее время окончатель­но не установлены [1, 2) . Ши рокое распростра­нение, например, получили представления о том, что центрами геттерирования являются дисло­кации и дефекты упаковки, возникающи е вслед­ствие релаксации упругих полей и пересыщения по межузельному кремнию в процессе преципи­тации кислорода при Г> 70 С. Однако эти пред­ставления не являются универсальными, что бы­ло доказано рядом и сследований. Так, в работе [ 3) показано, что в ряде случаев эффект гетте­рирования проявляе 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 ки слородных преципитатов, на основании чего сделано предположение о том, что дислокацион­ные петли возникают при высокотемпературном отжиге вследствие растворения преципитатов, образовавши 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 механи зма взаимодействи я при 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 взаи модействия дипольных комп­лексов с ки слородным преципитатом.

Комплексы приме сь-точе чн ый дефект и их неоднородное распределени 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 взаи 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:

ТензорW 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 па­раметрыW o иW 1, характеризующие отдельный комплекс иопределить рас­пределение таких комплексов в пространстве, окружающем центр геттерирования. Расч 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. величинамиW 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 переменныхW o иW 1, характеризующих дальнодействующее поле де­фекта. Решение этой вариационной задачи и дает искомые величины.

Расчеты проводились для моно- и дивакансии с межатомным потенциалом ПлишкинаПодчиненова. Область 1 содержала 320 атомов в случае моновакансии и 319 атомов в случае дивакаисии, а область 2 содержала 1280 атомов. Дивакансия состояла из двух ваканси й в по ло­ жениях (0,0,0) и (1/2, 1 /2,0). Результаты расче­тов приведены в таблице.

Результмы ра счет ов компон ент тенз ора объемных деформаций для моно- и днвакансии .

Компонента Моновакансия Дивакансия
Wo, м ^-30 -0.75 -1.14
W1 , м^-30 0.00 -1.47

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 от 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 варьи­ровали сь с целью изучения их влияния на про­цесс геттерирования. Результаты численного мо­делирования представлены на ри с. 1 и 2. Пока­заны распределения концентрации диполей и по­ляризации вблизи преципитата радиуса rp для двух случаев, отличающихся знаком упругого поля преципитата. Анализ полученных данных позволяет установить, что независимо от знака упругого поля преципитат а имеет место обогаще­ние диполями пространства вблизи преципи­тата.


Рис. 1. Распределение ди­полей (а) и их поляри­заци и (б) вблизи сфери­ческого преципи тата с отрицательным объемным несоответствием —0.005 .


Рис. 2. Распределение ди­пол ей (6) и их поляризация (б)в близи сфериче­ ского преци пи тата с положительным объ емн ым несоотве тствием -0.005 .

Диффуз ионная модель процесса ВГ .

Для рассмотрения кинети 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 приt ® ¥ равновес­ное состояние. В случае ограниченного числа частиц граничными условиями являются: на внешней поверхности j=0, на внутренней границе раздела Si—Si02,j= V sC, гдеVs коэффициент поверхностного массопереноса грани цы раздела кремни й—окисел . Переходя в уравнении (6) к безразмернымпеременным :

получим :

(7)

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 безраз 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. Дол я геттерированных примесных атомов как функция времени в процентах к их полному числу при начальной кон­ центрации (С о=10^-8 ): 1 - с уче том вз аимодей­ ствия примесный комплекс-геттер.

2 - без учета взаи­ модействия


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 гет терирования;

-геттер (преципитатSiO 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 ато­мам и, и напряжения влияют на увеличение дрейфового потока.

Оценить/Добавить комментарий
Имя
Оценка
Комментарии:
Где скачать еще рефератов? Здесь: letsdoit777.blogspot.com
Евгений21:58:40 18 марта 2016
Кто еще хочет зарабатывать от 9000 рублей в день "Чистых Денег"? Узнайте как: business1777.blogspot.com ! Cпециально для студентов!
15:18:26 24 ноября 2015
Кто еще хочет зарабатывать от 9000 рублей в день "Чистых Денег"? Узнайте как: business1777.blogspot.com ! Cпециально для студентов!
13:53:39 24 ноября 2015
К сожалению, взялись опробовать методику, описанную авторами. Получены только негативные эффекты. Считаю, что любые примеси вредны.
Инженер13:48:10 18 октября 2010Оценка: 2 - Плохо

Работы, похожие на Реферат: Кремний, полученный с использованием геттерирования расплава

Назад
Меню
Главная
Рефераты
Благодарности
Опрос
Станете ли вы заказывать работу за деньги, если не найдете ее в Интернете?

Да, в любом случае.
Да, но только в случае крайней необходимости.
Возможно, в зависимости от цены.
Нет, напишу его сам.
Нет, забью.



Результаты(149898)
Комментарии (1829)
Copyright © 2005-2016 BestReferat.ru bestreferat@mail.ru       реклама на сайте

Рейтинг@Mail.ru