Рекристаллизация тонких поликремниевых пленок плоским электронным лучом

• Автор: Горшков, Виталий Валерьевич
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 206 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1 КНДТЕХНОЛОГИИ. СПОСОБЫ СОЗДАНИЯ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СЛОЯ.

1.1. Зонная рекристаллизация поликристалличсского кремния.

1.1.1. Лазерная рекристаллизация

1.1.2. Рекристаллизация полосковым нагревателем.

1.1.3. Рекристаллизация источниками некогерентного

излучения

1.1.4. Электроннолучевая рекристаллизация

1.2. Дефекты рекристаллизованного слоя

1.3. Способы улучшения кристаллографического совершенства рекристаллизуемого слоя.

1.4. Выводы.
ГЛАВА 2. РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ
ДЛЯ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОННОЛУЧЕВОЙ
РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПОЛИКРЕМНИЯ НА ДИЭЛЕКТРИКЕ
2.1. Решение задачи без учета графитового основания и фазового перехода
2.2. Анализ теплового состояния структуры без учета графитового состояния и фазового перехода.
2.3. Моделирование и анализ теплового состояния структуры с учетом влияния графитового состояния
2.4. Теплофизическое состояние структуры на этапах плавления, кристаллизации
2.5. Моделирование термодинамического состояния многослойной структуры, обрабатываемой плоским электронным лучом
2.6. Термокапиллярное перераспределение расплавленного иоликремния.
2.7. Выводы
ГЛАВА 3. РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ПОЛИКРЕМНИЯ ЭЛЕКТРОННЫМ ЛУЧОМ ЛЕНТОЧНОЙ ФОРМЫ
3.1. Организация процесса рекристаллизации.
3.2. Свойства исходного слоя поликремния П
3.3. Исследование процесса перекристаллизации поликремния т изолирующем основании.
3.4. Исследова1ше кристаллографической структуры
рекристаллизованных пленок.
3.4.1. Влияние кристаллографических дефектов на свойства
рекристаллизованного кремния.
3.4.2. Методы анализа кристаллографического состояния
рекристаллизованного слоя
3.4.3. Исследование кристаллографической структуры плеш i, рекристаллизованных на диэлектрике без использования затравок.
3.4.4. Механизмы образования структурных дефектов в процессе рекристаллизации.
3.5. Исследование морфологии рекристаллизованного кремния.
3.6. Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ.
СПИСОК ИСПОЛЬЗУЕМОЙ ЛИТЕРАТУРЫ


Данную группу можно разделить на две подгруппы, в которых монокристаллический слой получается или в процессе роста, или последующей трансформацией кристаллической структуры, например, рекристаллизацией. При этом не исключается совмещение методов, так в одной из первых подобных работ [1] сообщалось о лазерной рекристаллизации слоя поликремния, лежащего на искусственно сформированном рельефе. Следует отметить, что от метода получения монокристаллического слоя зависит его структурное совершенство. По этой, причине КСДИ технология. Методы второй группы, основанные на получении монокристаллического слоя гетероэпитаксией, рекристаллизацией или их комбинацией, уступают в этом отношении методам первой группы. Биполярные приборы, критичные к времени жизни неосновных носителей заряда, изготавливаются, как правило, по КСДИ технологии. МОП приборы, и схемы на их основе, менее критичны к данному параметру, формируются преимущественно методами второй группы. Первые сообщения о применении метода зонной рекристаллизации (ЗП) с целью трансформации кристаллической структуры появились приблизительно в начале пятидесятых годов [2]. Зону расплава линейной формы создавали излучением платиновой проволоки, перемещавшейся параллельно поверхности. В дальнейшем опыты по зонной рекристаллизации были продолжены в работе [3], где рекристаллизации подвергались слои германия толщиной 1- мкм, а инструментом служил электронный луч. Были предприняты попытки заменить монокристаллическос основание на металл, стекло, керамику. Так, кроме диэлектрического основания и. Использование верхнего защитного покрытия, как оказалось в последствии, не только предотвращает агломерацию расплава [5], но и служит основой для создания целого ряда методов управления кристаллизацией основанных на локально-различной способности поглощать энергию. Возможность зонной рекристаллизации пленок кремния впервые, по-видимому, исследовалась в работах [6], в которых для создания зоны расплава был использован лазер непрерывного излучения. Основанием структуры служил монокристалличсский кремний, покрытый слоем нитрида кремния, использовался предварительный подогрев до 0°С. Результатом опытов стало резкое увеличение размеров монокристаллических блоков с величины исходного размера ~хнм2 до 2хмкм2. Использование монокристаллического кремния в качестве основания выгодно отличалось от других материалов основания. С одной стороны равенство коэффициентов термического расширения обеспечивало приемлемые значения механических напряжений в рекристаллизованном слое, с другой позволило использовать затравки, в качестве которых выступают участки кремниевого основания, соприкасающиеся с рекристаллизуемым слоем (рис. Таким образом, формировалась структура, содержащая кроме кремниевого основания, по меньшей мере, еще три слоя4 (рис. Рис. Типичные значения толщины защитного покрытия для окисла до двух микрометров, нитрида до 0,2 мкм. В качестве нижнего диэлектрика используется окисел кремния, который в случае рекристаллизации без использования затравок (рис. При использовании затравочного способа рекристаллизации толщина нижнего диэлектрика ограничена толщиной рекристаллизуемого слоя. В ранних работах в качестве нижнего диэлектрика использовался также нитрид кремния. Слой поликристаллического кремния толщиной 0,2-1 мкм выращивается пиролизом силана. Вне зависимости от того используется затравочный способ рекристаллизации или беззатравочный имеет место монокристаллический рост, составляющих пленку Бц зерен. Различие заключается в возможности фиксации кристаллографической. В работе [7] предложена иная, нежели на рис 1. Между слоем окисла «3» и кремниевой подложкой «4» было добавлено еще два слоя: слой поликремния и оксида. Эта прослойка значительно уменьшала механические напряжения в подложке, а также ее нагрев. Кроме того, буферный слой в процессе обработки тоже рекристаллизовывался и мог в. В ряде работ [6, 8, 9] внимание уделялось исследованию процесса зонной рекристаллизации локальных областей поликремния. В этих работах использовались островки поликремния характерных конфигураций: в форме «песочных часов», фигуры содержащие острые углы.