Неизотермические процессы в системах на основе кремния

• Автор: Рудаков, Валерий Иванович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 1998
• Место защиты: Ярославль
• Количество страниц: 307 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Ведение
Глава 1. Неизотермические процессы и термоградиентная обработка
(ОБЗОР)
1.1. Термодиффузия в кристаллах
1.1.1. Термодинамическое описание термодиффузии
1.1.2. Кинетические модели термо диффузии
1.1.3. Математическое описание термодиффузии
1.1.4. Применение термодиффузии в микроэлектронике
1.2. Термомиграция в полупроводниках
1.2.1. Экспериментальные исследования термомиграции28
1.2.2. Применение термомиграции в микроэлектронике
1.3. Техника термо градиентной обработки
1.4. Выводы
Глава 2. Исследование физических принципов термодиффузии
2.1. Термодинамическая теория термодиффузии
2.2. Атомистическое описание термодиффузии
2.2.1. Модель изотермической теплоты переноса
2.2.2. Модель неизотермической теплоты переноса
2.3. Выводы
Глава 3. Особенности экспериментальной установки для термо
градиентной обработки полупроводниковых пластин
3.1. Конструкция термоградиентной установки
3.2. Контроль температурного режима
3.2.1. Измерение температуры
3.2.2. Определение градиента температуры
3.2.3. Установление направления градиента температуры
3.3. Выводы
Глава 4. Исследование влияния градиента температуры на техно
логические процессы
4.1. Окисление кремния при наличии градиента темпера
туры
4 .'1.1. Распределение температуры в системе
окисел-кремний
4.1.2. Модель окисления кремния
4.1.3. Экспериментальные результаты
4.1.4. Моделирование локального окисления кремния
4.2. Термодиффузия в кремнии
4.2.1. Общее решение уравнения термодиффузии при постоянном градиенте температуры
4.2.2. Термодиффузия из постоянного источника в полуограниченное тело
4.2.3. Термодиффузия из переменного источника в полуограниченное тело
4.2.4. Термодиффузия фосфора и бора в кремнии
4.2.5. Двумерное численное моделирование термодиффузии
4.3. Эпитаксия кремния при наличии градиента температуры
4.3.1. Эпитаксия из газовой фазы
4.3.2. Твердофазная эпитаксия
4.4. Выводы
Глава 5. Исследование влияния градиента температуры
на форшфование структур кремний-на-изоляторе
5.1. Термоградиентный отжиг SIMOX-структур
5.1.1. Модель отжига
5.1.2. Экспериментальные результаты
5.2. Перекристаллизация поликремния зонной плавкой
5.2.1. Экспериментальные результаты
5.2.2. Механизм образования волнового рельефа
5.3. Выводы
Глава 6. Исследование новых возможностей применения
термомиграции в микроэлектронике
6.1. Кинетика термомиграции
6.2. Разработка сквозных канальных волноводов
6.2.1. Особенности изготовления сквозных канальных волноводов
6.2.2. Распространение излучения в сквозных канальных волноводах
6.2.3. Эффективность оптической связи
6.3. Разработка оптической связи для трехмерных ИС
6.3.1. Концепция трехмерного компьютера
с оптической связью
6.3.2. Элементы оптической связи и технология их изготовления
6.3.3. Оптический разъем и плата согласования
длин волн
6.4. Сборка и герметизация приборов с применением термомомиграции
6.4.1. Обычные полупроводниковые приборы и ИС
6.4.2. Вакуумные приборы и ИС
6.5. Выводы
Заключение
Литература
Приложение

Катушка индуктивности и трансформатор. Интерес представляет возможность применения метода термомиграции для изготовления катушек индуктивности и трансформаторов в интегральном исполнении [87-89]. При создании катушек индуктивности на пластинах кремния н-типа методом термомиграции формируют проводящие каналы р-типа. На верхнюю и нижнюю поверхности кремниевой пластины наносят изолирующие слои, например, диоксида кремния. Электрические контакты выполняют из металла, например, алюминия. Если полупроводниковая катушка индуктивности входит в состав интегральной схемы, то она может Сыть электрически изолирована от других электронных приборов слоем кремния р-типа, также формируемом методом термомиграции.
Другие применения термомиграции. Наиболее простым применением термомиграции является соединение полупроводниковых пластин [90]. На одну из двух пластин наносится алюминий. После этого трехслойная структура подвергается воздействию градиента температуры.
Широко исследовалась возможность использования процесса
термомиграции для изоляция полупроводниковых приборов и элементов ИС [91-100]. В работах [101,102] предложен способ одновременного формирования нескольких р - п-переходов с помощью капли сплава, содержащего, например, три элемента (олово, алюминий и сурьма). Рекристаллизованная область может выполнять функции проводящего
канала, соединяя элементы, расположенные на противоположных поверхностях пластины [103].
Весьма перспективен метод термомиграции для создания
трехмерных ИС [104-109]. В этом случае в ходе термомиграции капелек алюминия в кремниевой пластине создают низкоомные каналы [106]. Эти сквозные соединения используют в качестве шин для передачи электрического сигнала по вертикали. В работе [108] описана
архитектура компьютера на основе трехмерных ИС, где сквозные