Особенности расчета распределения концентрации собственных точечных дефектов в монокристаллах кремния

• Автор: Пузанов, Дмитрий Николаевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 143 с. : ил.

Глава 1 Обзор экспериментальных и теоретических работ по исследованию
ростовых дефектов в кремнии
1.1 Методы получения бездислокационных монокристаллов кремния
1.2 Классификация ростовых микродефектов в кремнии
1.3 Собственные точечные дефекты в кремнии
1.4 Развитие представлений о природе образования микродефектов в кремнии
1.5 Обзор методов численного моделирования образования микродефектов в кремнии
1.6 Выводы к главе
Глава 2 Модель расчета динамики собственных точечных дефектов в
монокристаллах кремния
2.1 Модель
2.2 Методика обработки результатов решения тепловой задачи
2.3 Особенности численного решения задачи
2.4 Результаты расчетов
2.4.1 Влияние условий роста кристалла и модельных параметров на результаты расчета
2.4.2 Расчет пространственного распределения микродефектов в монокристаллах кремния, выращиваемых методом Чохральского
2.4.3 Расчет пространственного распределения микродефектов в монокристаллах кремния, выращиваемых методом пьедестала
2.5 Методика моделирования переходных условий выращивания кристаллов
2.6 Выводы к главе
Глава 3 Модель с расчетным определением концентрации собственных
точечных дефектов вблизи фронта кристаллизации
3.1 Постановка задачи
3.2 Верификация вычислительного алгоритма на примере расчета полей концентрации собственных точечных дефектов
3.3 Выбор расчетных параметров
3.4 Расчет пространственного распределения микродефектов в реальных кристаллах
3.5 Модель с одинаковой подвижностью собственных междоузельных атомов и вакансий при температуре плавления кремния
3.6 Выводы к главе
Заключение
Условные обозначения
Список литературы

Кремний является наиболее важным полупроводником для микроэлектронной промышленности. Кремний обладает уникальным набором важных для электроники физических и химических свойств, параметры которых устойчивы во времени в широком температурном диапазоне, благодаря чему он занимает лидирующее положение в полупроводниковой электронике /1/.
Для производства электронных приборов сначала выращивают монокристаллы кремния, которые затем режутся на пластины. Для получения кристаллов кремния используются различные методы, рассмотренные в главе 1, однако наиболее распространенным среди них в последнее время является метод Чохральского /2,3/. Это обусловлено его технологичностью, а также наличием растворенного кислорода в кристаллах, получаемых данным методом. Этот кислород, выпадая из твердого раствора в процессе приборных термообработок, используется для создания так называемого "внутреннего геттера", без которого практически невозможно получить приборы с большой степенью интеграции /4,5/.
Реальные кристаллы, пригодные для нуяад современной микроэлектроники, не должны содержать дислокаций, являющихся эффективным стоком для точечных дефектов. Переход от выращивания дислокационных кристаллов к получению бездислокационных обусловил появление так называемых "ростовых микродефектов". Считается, что эти микродефекты являются продуктом агломерации собственных точечных дефектов (СТД) - вакансий (у) и собственных междоузельных атомов (/), которые образуют в бездислокационных кристаллах пересыщенные твердые растворы из-за отсутствия внутренних стоков. В настоящей работе рассматриваются только макроскопически бездислокационные монокристаллы кремния, поэтому далее для простоты вместо слов "бездислокационный монокристалл" используется слово "кристалл". При этом микродефектом считается любое нарушение периодичности кристаллической решетки кремния в масштабах, значительно превышающих межатомные расстояния (от сотых долей до нескольких десятков микрометров).
В процессе термообработок пластин часть ростовых микродефектов растворяется, другие видоизменяются, оказывая влияние на процессы преципитации кислорода и итоговое распределение микродефектов, а, следовательно, и на свойства и характеристики электронных приборов, зачастую являясь причиной их неработоспособности /6,5/. В настоящее время не существует технологических режимов, используемых в
Рис. 2-5 Блок-схема расчетной процедуры