Влияние внешних воздействий на динамику дислокаций в кремнии вблизи концентраторов напряжений

• Автор: Явтушенко, Игорь Олегович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Ульяновск
• Количество страниц: 116 с. : ил.

Содержание
Введение
Глава

1.1. Состояние вопроса

1.2. Проблемы в описании дислокационного транспорта

1.3 Влияние внешних воздействий на динамику дислокаций

1.4 Анодные процессы на поверхности полупроводника

1.5 Окисление полупроводника

Глава 2. Методическая часть

2.1 Скрайбирование кремния с целью формирования зон упругих напряжений и введения дислокаций

2.2. Режимы отжига кремниевых пластин

2.3. Методика выявления дислокаций и расчет их линейной плотности
2.4 Скрайбирование кремния в водных растворах
2.4.1 Скрайбирование кремниевых пластин в различных средах при
воздействии электрического поля
2.4.2. Методика изучения анодных процессов на поверхности полупроводника
Глава 3. Формирование дислокационной структуры вблизи концентраторов напряжений
3.1 Скрайбирование как процесс разрушения кристалла
3.2 Анизотропия основных параметров скрайба
3.3 Дислокационная структура вблизи концентраторов напряжений при различных направлениях индентирования
3.4 Релаксация упругих напряжений при различных температурных
' режимах обработки

3.5 Эволюция линейной плотности в дислокационной дорожке со временем отжига
3.6 Возмущения, вносимые индентором при скрайбировании
Глава 4. Поверхностные свойства кремния после токовой обработки в
водных растворах
4.1. Изменение параметров скрайба и дислокационной картины при индентировании п-81 в воде
4.1.1. Изменение параметров скрайба при скрайбировании кремния в Н20
без внешней поляризации
4.1.2. Изменение параметров скрайба при индентировании кремния в Н20
с внешней поляризацией
4.2 Влияние электрического поля на краевой угол смачивания кремния водой
4.3 Взаимосвязь механических свойств кремния с ВАХ полупроводника в водных растворах
4.4 ИК-спектральный анализ кремния при различных режимах анодного
формирования окисных пленок
4.5 Кинетика окисления кремния в водных растворах при анодной поляризации
Основные результаты и выводы
Список литературы
Введение
Одной из важнейших характеристик полупроводниковых материалов является наличие структурных несовершенств - дислокаций, в силу того, что они оказывают существенное влияние на механические и электрофизические свойства полупроводников, кинетику фазовых и структурных превращений, диффузионных процессов. Такие дефекты изменяют спектр электронных состояний кристалла, что приводит к изменению многих физических свойств (электрических, оптических и магнитных) кристалла [1]. Дислокации, дислокационные ряды, если они пересекают рабочую область прибора, ведут к возникновению токов утечки, неравномерному распределению плотности тока по сечению кристалла и к преждевременному выходу прибора из строя [2]. Помимо этого, наличие внутренних и внешних механических напряжений возникающих при работе приборов за счёт разности коэффициента теплового расширения на краях диэлектрических слоев, на границе р-п перехода и т.д., [3] может приводить к движению дислокаций даже при комнатных температурах. С уменьшением размеров полупроводниковых приборов степень влияния на их работу несовершенств кристаллической структуры увеличивается. В связи с этим очень остро стоит вопрос о причинах, ведущих к образованию и перемещению структурных дефектов в кристалле.
Учитывая всё возрастающую степень интеграции современных приборов, изучение поведения дислокаций в возмущающих полях механической природы, выяснение механизмов зарождения, размножения и перемещения является важнейшей задачей физики полупроводников. Поэтому целью данной работы являлось исследование влияния внутренних напряжений на дислокационную динамик)' в кристаллах кремния.
Целью диссертационной работы является экспериментальное и теоретическое изучение поведения дислокаций в поле внутренних напряжений при различных режимах скрайбирования, включая скрайбирование кремния в воде.

т = т0ехр
'Цр ~У°п кТ
Рис.3.1. Геометрия алмазной пирамидки, используемой в исследованиях.
Ту, 1018 с

Ю-'-Ё

(3.1)

где т0, и0 и у - постоянные величины, зависящие от природы и структуры тела.
Для постоянной
температуры это выражение может быть переписано в более простом виде:
т = А-е~ра", (3.2)
где А = т0 -ект , р

Т I I I 1ТТТ] Г I I 1ТТП| Г I ! I I II 1|—
10 102 1), мкм/с
Рис.3.2. Зависимость временной прочности материала ту от скорости индентирования поверхности п. Индентирование
проводилось при нагрузке 0,98 Н ребром алмазной пирамидки на поверхности (100)

Располагая
экспериментальными значениями т и действующего на тело напряжения ап, можно определить параметры процесса разрушения, характерные для данного вещества: вначале Р и у по
уравнению (3.2), затем. Ц) и т0 по уравнению (3.1).
Проведем эту оценку, воспользовавшись известными литературными данными. Так, согласно [102], величина т0 для всех материалов практически одинакова и составляет 10’12-10'13 с, что близко к периоду тепловых
колебаний атомов в твердых телах, а и0 совпадает с энергией сублимации, которая для кремния равна -438,9 кДж/моль. Определение же действующих