Температурная бистабильность в кремниевой пластине при нагреве некогерентным излучением

• Автор: Пригара, Валерия Павловна
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 102 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1.Системы с радиационным теплообменом (обзор)
1.1. Реакторы с радиационным нагревом
1.2. Модели радиационных систем
1.3. Излучательная способность кремниевой пластины
Выводы
2. КЛАССИФИКАЦИЯ МАТЕРИАЛОВ
2.1. Моделирование температуры пластины несерого
материала в радиационно-замкнутой тепловой системе
2.2. Классификация радиационных характеристик
по излучательной способности материалов
2.3. Классификация материалов по типу устойчивости решений уравнения теплового баланса в радационно-замкнутой
тепловой системе
Выводы
3. О ВОЗМОЖНОСТИ ВОЗНИКНОВЕНИЯ ТЕМПЕРАТУРНОЙ БИСТАБИЛЬНОСТИ
В КРЕМНИЕВОЙ ПЛАСТИНЕ
3.1. Моделирование температуры кремниевой пластины
в радиационно-замкнутой открытой тепловой системе
3.2. Моделирование температуры легированной кремниевой пластины... 75 Выводы

4. ТЕМПЕРАТУРНАЯ БИСТАБИЛЬНОСТЬВ ПЛАСТИНЕ КРЕМНИЯ
4.1. Экспериментальное обнаружение эффекта температурной бистабильности в пластине КДБ-12 (100)
4.2. Влияние легирования на эффект температурной бистабильности
Выводы
5. ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. Переход к нанометровым приборам ставит задачу модернизации традиционных и создания новых технологий изготовления интегральных схем. Одним из наиболее важных этапов при создании интегральных схем является этап термической обработки. Современной тенденцией в процессах термообработки является уменьшение ее времени при увеличении интенсивности некогерентного излучения, которое в большинстве случаев используется в термических реакторах [1-3]. Такой подход применяется, например, для активации примеси и устранения дефектов после процесса ионной имплантации [4]. При этом на сопутствующую процессу отжига диффузшо примеси накладываются ограничения, препятствующие расплыванию ее исходного концентрационного профиля. При ультракоротких временах обработки, характерных для лазерного и Иавй-отжигов, временные ограничения сопровождаются пространственными ограничениями, связанными с локальностью разогрева приповерхностных слоев кремниевой пластины, на которой изготавливается интегральная схема [5].
В принципе, возможна ситуация, когда сохраняются пространственные ограничения на диффузию примеси, а временные ограничения снимаются. Для этого необходимо перераспределить поток падающего на пластину излучения таким образом, чтобы разогрев пластины происходил только в диффузионной зоне, а остальная часть пластины оставалась холодной. Подобного рода эффекты исследовались при взаимодействии лазерного излучения с полупроводниковыми образцами и известны как поперечная оптическая и температурная бистабильность при нарастающем поглощении [6-9]. Исследования в этой области носили, в основном, теоретический характер, а эксперименты проводились только на образцах из сульфида кадмия с целью изучения возможности создания чисто оптических логических устройств [9].
В технологии изготовления интегральных схем задача использования явления температурной бистабильности до настоящего времени не ставилась.
где Н - коэффициент теплообмена, Г - температура теплоносителя. При этом скорость теплоносителя, а с ним и коэффициент теплоотдачи Н со стороны нерабочей поверхности пластины, может меняться в достаточно широком диапазоне.
Уравнение (2.2), описывающее систему с помощью входящих в него выражений (2.3)-(2.11), принимает вид:
ЛС„-Гт) (2.12)
Выходным параметром системы служит температура пластины, Тт. Задаем и считаем неизменными значения температуры охлаждающего газа и пластины поглощателя излучения. Тогда входными параметрами системы может быть температура нагревателя Тнагр и коэффициент теплообмена Н между тыльной
стороной рабочей пластины и потоком газа Тг.
В случае двусторонне-полированной пластины и поглощателя со свойствами, близкими к абсолютно черному телу, выражение (2.9) примет вид уравнений (2.2) и (2.7).
Для тепловой системы с нагревателем и поглощателем, свойства которых описываются в приближении черного тела, т.е. излучательная и поглощательная способность которых, соответственно, имеет абсолютное значение, равное единице, независимо от длины волны, рассмотрим последовательно функции теплообмена при теплоподводе и теплоотводе.
2.2. Классификация радиационных характеристик по излучательной способности материалов
Рассмотрим функцию, описывающую теплообмен между нагревателем и рабочей пластиной при фиксированной температуре нагревателя. Эта функция имеет сложный вид: с одной стороны, она определяется разностью четвертых степеней температуры нагревателя и рабочей пластины, а с другой -излучательной способностью материала пластины: