Разработка и исследование фотонно-стимулированных технологических процессов получения оксидных пленок кремния на SiC

• Автор: Кочеров, Александр Николаевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 145 с. : ил.

Содержание
Введение

1. Современные представления о методах получения диэлектрических пленок на

1.1. Взаимодействие световых потоков с С и структурами вЮС

1.2. Методы окисления карбида кремния

1.3. Фотонностимулированные процессы окисления полупроводников

1.4. Постановка задач диссертации

2. Моделирование процесса окисления

2.1. Расчет концентрации активных кислородных частиц при окислении

2.2. Термодинамический анализ реакций окисления С

2.3. Модель процесса термического окисления и фотостимулированного окисления

2.4. Адсорбция окислителя на внешней поверхности окисла
2.5. Выводы
3. Влияния геометрии реактора на появление термоупруг их напряжений
в пластине карбида кремния при импульсной термообработке
3.1. Модель расчета облученности полупроводниковой пластины
3.2. Модель расчета температуры и термоупругих напряжений
3.3. Анализ возможности бездефектной обработки пластин на основе вышеприведенных моделей
3.4. Выводы
4. Экспериментальное получение оксидных пленок с УФ и ИК
4.1. Оборудование для активационных процессов формирования диэлектрических пленок на поверхности карбида кремния
4.2. Экспериментальное исследование процесса фотонностимулированного процесса окисления
4.3. Исследование электрофизических параметров оксидных пленок
4.4. Выводы
Заключение
Список использованных источников


Приведенные графические зависимости, химические и аналитические выражения показывают значительное преимущество и эффективность ускоренного окисления БЮ, когда активатором служит озон, поскольку наибольшая по модулю свободная энергия Гиббса получена для данной реакции. Далее приведено моделирование скорости окисления карбида кремния на основании модели Дила-Гроува, которая основана на совместном рассмотрении процессов газофазного массопереноса кислорода к поверхности, диффузии кислорода в объеме окисной пленки и его реакции на поверхности раздела. Данная модель учитывает коэффициент диффузии каждой кислородной частицы, присутствующей в газовой фазе. На основании вышеприведенных моделей можно рассчитать толщину оксидной пленки на поверхности карбида кремния с дос таточно высокой степенью точности. Третья глава посвящена моделированию облученности, температуры, термоупругих напряжений в карбиде кремния, оптимизации конструкции реакционной камеры по минимуму термоупругих напряжений при ИК-облучении полупроводниковых пластин. Для расчета оптимальных режимов температурной обработки при БТО необходимо учесть зависимость облученности пластины от мощности источника излучения, поскольку от их расположения и количества источников зависит равномерность распределения облученности, а следовательно температура пластины и термоупругие напряжения возникающие вследствие неоднородности температуры по пластине. Облученность рассчитывалась по выражению, которое учитывает количество и мощность источников излучения, их расположение, коэффициент отражения подложки и стенок реактора. Расчет температуры проводился на основании уравнения теплопроводности с учетом облученности пластины и коэффициента поглощения излучения в зависимости от температуры. Установлено, что оптимальное расстояние между пластиной и излучателями не должно превышать мм, поскольку при меньшей величине возрастает неоднородность нагрева. Определено, что минимальный разброс в реакционной камере при использовании галогенных ламп типа КГ-0- для диаметра пластины 0 мм составляет 0,5 Вт/см . При этом количество ламп должно быть равным N=, расстояние от пластины до излучателей мм, от излучателей до верхнего отражателя мм, от пластины до нижнего отражателя мм. Установлено, что для получения равномерного распределения температуры необходимо компенсировать опок тепла с края пластины Б1С. Для этого необходимо осуществлять дополнительную подсветку края пластины. Установлено, что для обеспечения разброса температуры в пределах 6° для пластины диаметром 0 мм конструкция реакционной камеры должна удовлетворять следующим требованиям: количество ламп N=, расстояние от пластины до излучателей мм, от излучателей до верхнего отражателя мм, мощность центральных ламп Вт, мощность крайних 4-х ламп Вт. При этом необходимо использовать двусторонний нафев с взаимноперпендикулярным расположением нагревателей. Для получения минимального критерия дефектообразования, который не должен превышать значений, приводящих к генерации линейных дефектов в подложке при нагреве необходимо использовать конструкцию реакционной камеры, соответствующую оптимальному распределению температуры. Установлено, что компенсация потерь энергии на краю пластины с помощью дополнительной подсветки позволяет увеличить рабочий диапазон температур БТО до К, что на 0° выше, чем при использовании ламп одинаковой мощности. Четвертая глава посвящена исследованию оксидных пленок, полученных с использованием УФ источников излучения. Для проведения экспериментов в работе использовалась установка быстрой термообработки ИТО-МВ, разработанная на кафедре ТМиНА, а также диффузионная печь, с встроенным источником УФ-излучения. Использование установок ВТО в технологии изготовления интегральных схем дает возможность управлять скоростью нагрева и однородностью распределения температуры по диаметру пластины. Поэтому главной отличительной чертой созданных установок является микропроцессорное управление, позволяющее с высокой точностью управлять скоростью подъема температуры, выдержкой и снижением температуры, учитывающее нелинейные оптические и теплофизические характеристики полупроводниковых структур.