Свойства гетероструктур карбида кремния на кремнии, полученных методом эндотаксии, для создания чувствительных элементов бифункциональных датчиков температура-деформация

• Автор: Сивакова, Ксения Петровна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 155 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. ИЗУЧЕНИЕ ПРОЦЕССОВ РОСТА И ЛЕГИРОВАНИЯ

ПРИ ФОРМИРОВАНИИ ГЕТЕРОСТРУКТУР

1.1 Способы получения гетероструктур кубического карбида кремния

на кремнии СУЭ - методом эпи- и эндотаксии

1.2 Моделирование процессов роста и легирования полупроводниковых гетероструктур карбида кремния на кремнии

1.2.1 Основные легирующие примеси кубического карбида кремния

1.2.2 Обзор основных моделей, описывающих процессы роста

и легирования полупроводниковых структур

1.2.3 Моделирование совместной диффузии ионизованных примесей

в полупроводниках с учетом внутреннего электрического ПОЛЯ
Выводы
ГЛАВА 2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ГЕТЕРОСТРУКТУР ЗС-вЮ
2.1 Постановка задачи, выбор объектов и методов исследования
2.2 Диффузионная технология создания гетероструктур ЗС-ЗЮЫ
с использованием твердофазного кремния и углерода
2.3 Морфолого-геометрический и структурно-фазовый анализ
2.3.1. Ионно-лучевая технология исследования поверхностей и фазовый анализ структур ЗС-81С/81
2.3.2 Рентгеноструктурный анализ структур ЗС-ЗЮЫ
2.3.3 Электронографические исследования пленок ЗС-ЬЮ/Э!
2.3.4 Морфология поверхности гетероструктур ЗС-БЮЫ
2.3.5 Исследование структур ЗС-БЮЫ методом отражательной ИК-Фурье спектроскопии
2.3.6 Эллипсометрия пленок ЗС-ЬЮЫ

2.3.7 Исследование распределения примеси в гетероструктурах ЗС-81С/81 методом Оже-электронной спектроскопии
2.4 Анализ электрофизических свойств
Выводы
ГЛАВА 3 МОДЕЛИРОВАНИЕ ОДНОВРЕМЕННОЙ ДИФФУЗИИ СОБСТВЕННОЙ И ПОСТОРОННИХ ПРИМЕСЕЙ ДЛЯ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ ТЕХНОЛОГИИ ГЕТЕРОЭНДОТАКСИИ ЗС-БЮЫ
3.1 Система диффузионных уравнений описывающих задачу
3.2 Математические преобразования системы уравнений для численного моделирования одновременной диффузии взаимодействующих примесей
в полупроводниковой структуре БЮ/Б1
3.3 Анализ полученных результатов
3.4 Сопоставление результатов экспериментальных исследований
с теоретической моделью
Выводы
ГЛАВА 4 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ЧУВСТВИТЕЛЬНЫХ ЭЛЕМЕНТОВ НА ОСНОВЕ
ГЕТЕРОСТРУКТУР 3 С-БЮЫ
4.1 Методика изготовления образцов
4.2 Термометрические и тензометрические характеристики чувствительных элементов на основе гетероструктур ЗС—Б1С/Б1
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННЫХ ИСТОЧНИКОВ
Приложение
Приложение
Приложение

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В последние годы постоянно совершенствуется технология формирования полупроводниковых структур и приборов, полученных на их основе [1]. Развитие происходит, в том числе и за счет моделирования физических явлений протекающих при проведении технологических процессов, что позволяет управлять свойствами получаемых полупроводниковых материалов. При проведении технологических операций в полупроводниковых материалах почти всегда неизбежно происходит диффузия и перераспределение примесей, и математическое моделирование диффузионных процессов является одним из эффективных методов оптимизации технологии получаемых материалов и приборов.
В настоящее время существует большой научный и практический интерес к карбиду кремния, как к материалу высокотемпературной электроники с повышенной радиационной стойкостью. Этот интерес связан со структурными особенностями, электрофизическими параметрами и возможностью использования промышленной кремниевой технологии при выращивании гетероструктур карбида кремния на подложках кремния [2,3,4]. Достижения в технологии роста кубического карбида кремния на кремнии делают эту структуру перспективной для создания приборов с гомо- и гетеропереходом [5-8].
Одним из наиболее перспективных методов получения карбида кремния считается его эпитаксия на подложках кремния [9]. Для CVD (chemical vapor deposition) процессов эпитаксии существуют развитые производственные технологии. Однако в данном методе слои карбида кремния, растущие непосредственно на кремнии, содержат большое количество дефектов, обусловленных несоответствием в параметрах кристаллических решеток и коэффициентах теплового расширения. Поэтому в настоящее время- ведутся интенсивные исследования по созданию буферного слоя, который существенно уменьшил бы дефектность пленок карбида кремния. Одним из вариантов технического решения этой проблемы является использование процесса эндотаксии [102] при получении

го равновесия по собственным точечным дефектам происходит вследствие диффузии нейтральных пар Р1 (рис. 1.6.).
ОерРг, иш
Рис. 1.6. Распределения концентрации [Р] (I1) и электрически активного фосфора (2' - 4) до (Г, 2) и после (3', 4) низкотемпературной диффузии (Тн = 1000° С, 1ц = 5 мин; Т = 700° С). Время низкотемпературной диффузии, ч: 3'-0.5, 4'- 16. Сплошные линии - расчет, 1-4 - эксперимент.
На высокотемпературной стадии диффузии, диффузия фосфора описывается одним уравнением с коэффициентом диффузии, зависящем как от локальной, так и от поверхностной концентрации фосфора, а на последующей - более низкотемпературной стадии диффузии — двумя уравнениями диффузии для суммарных концентраций фосфор- и СМА-содержащих компонентов. Аномально высокая скорость низкотемпературной диффузии обеспечивается избыточными СМА, запасенными в легированном слое во время предшествующей высокотемпературной диффузии. Модель позволяет количественно описать особенности диффузии фосфора в широком диапазоне поверхностных концентраций как при высоких (900 - 1100°С), так и при низких (500 - 700°С) температурах.