Формирование мелкозалегающих легированных слоев в кремнии диффузией из поверхностного источника в условиях быстрой термической обработки

• Автор: Варзарев, Юрий Николаевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 117 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ДИФФУЗИОННЫХ МЕТОДОВ ЛЕГИРОВАНИЯ КРЕМНИЯ
1.1. Методы формирования мелкозалегающих слоев в кремниевых структурах
1.2. Анализ известных экспериментальных данных по диффузии примесей в кремний в условиях БТО
Выводы
2. МОДЕЛИРОВАНИЕ ДИФФУЗИИ ПРИМЕСЕЙ ЗАМЕЩЕНИЯ В КРЕМНИИ ПРИ БЫСТРОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ
2.1. Современные представления о диффузии примесей замещения в кремнии
2.2. Моделирование диффузии примеси замещения в кремний при БТ0..4Д Выводы
3. ДИФФУЗИОННОЕ ЛЕГИРОВАНИЕ КРЕМНИЯ ИЗ ПОВЕРХНОСТНЫХ ИСТОЧНИКОВ В УСЛОВИЯХ БЫСТРОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКИ ££
3.1. Диффузия фосфора из легированной силикатной пленки...Т?
3.2. Диффузия фосфора из легированной анодной оксидной пленки.
Выводы
4. ЭЛЕКТРИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТЖИ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ СТРУКТУР, ПОЛУЧЕННЫХ ДИФФУЗИЕЙ ИЗ ПОВЕРХНОСТНОГО ИСТОЧНИКА ПРИ БЫСТРОЙ ТЕРМИЧЕСКОЙ ОБРАБОТКЕ

4.1. Влияние БТО на электрические параметры полупроводниковых структур
4.2. Геттерирование металлических примесей в процессе диффузии фосфора из легированной силикатной пленки в условиях БТО
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы
При переходе к субмикронным размерам происходит вытеснение активных областей элементов интегральных схем в приповерхностный слой. В связи с этим обостряется проблема стабилизации геометрических параметров этих областей при термических обработках. Последнее требует совершенствования технологии микроэлектроники, которое ведется по пути снижения температуры (с использованием нетермически активируемых процессов) или сокращения длительности высоко- температурной обработки.
Среди новых методов, интенсивно внедряемых в процесс изготовления интегральных схем, важное место занимает быстрая термическая обработка (БТО), которая является перспективным методом для формирования мелкозалегающих слоев диффузией из различных источников, что обусловлено, прежде всего, низкой дефектностью диффузионных слоев по сравнению с ионно-легированными.
Высокое качество и малая глубина залегания переходов являются одними из главных условий, которые ставятся при получении быстродействующих интегральных схем, солнечных элементов и датчиков ионизирующих излучений. Для этого необходим тщательный контроль всех технологических операций, который может быть достигнут при интеграции технологического оборудования в единый замкнутый модуль. Наметившийся в последнее время переход от групповой к поштучной обработке подложек, предъявляет повышенные требования к технологическому оборудованию. В этом отношении, экономичность, высокая точность контроля режимов обработки делают БТО незаменимым процессом субмикронной технологии.
Точечные дефекты, имеющиеся в кремнии при любых, отличных от нуля температурах, могут находиться в различных зарядовых состояниях, образовывать комплексы, взаимодействуя друг с другом или с примесными атомами.
Термически равновесная концентрация нейтральных точечных дефектов, которая соответствует минимуму свободной энергии С (СН-ТБ, где Н - энтальпия, 5 - энтропия), может быть определена методами статистической термодинамики:
Сх - Cs ехр

ехр
(-Н_£ кТ
(2.7)
где (С - концентрация узлов кристаллической решетки (для кремния 5-1022 см'3); - энтропия и энтальпия образования точечного дефекта
Х{Х - вакансия V или межузельный атом Г).
Используя статистику Ферми-Дирака можно рассчитать равновесные концентрации дефектов в зарядовых состояниях:
Сх =g -ехр С.Г- = S= ехр Сд- = g+ sxpf
сх» = g++ ехр
(Ef-EXA

Су с
'2Ef-Ex.-Ex '

сх-

(2.8)
• Сх«
-2 HjC

' Сх"
где g~, g+, g= и g++ - фактор вырождения; Ex', Ex' Е', Ex'* - энергетические уровни акцепторных и донорных состояний в запрещенной зоне кремния; Е/ -уровень Ферми.