Введение к работе
Актуальность темы.
При переходе к субмикронным размерам происходит вытеснение ктивных областей элементов интегральных схем в приповерхностный слой. ! связи с этим обостряется проблема стабилизации геометрических араметров этих областей при термических обработках. Последнее требует овершенствования технологии микроэлектроники, которое ведется по пути нижения температуры (с использованием нетермически активируемых роцессов) или сокращения длительности высоко- температурной обработки.
Среди новых методов, интенсивно внедряемых в процесс зготовления интегральных схем, важное место занимает быстрая фмическая обработка (БТО), которая является перспективным методом для ормирования мелкозалегающих слоев диффузией из различных источников, го обусловлено, прежде всего, низкой дефектностью диффузионных слоев по завнению с ионно-легированными.
Высокое качество и малая глубина залегания переходов являются дайми из главных условий, которые ставятся при получении ыстродействующих интегральных схем, солнечных элементов и датчиков оптирующих излучений. Для этого необходим тщательный контроль всех :хнологических операций, который может быть достигнут при интеграции :хнологического оборудования в единый замкнутый модуль. Наметившийся в эследнее время переход от групповой к поштучной обработке подложек, редъявляет повышенные требования к технологическому оборудованию. В ом отношении, экономичность, высокая точность контроля режимов эработки делают БТО незаменимым процессом субмикронной технологии.
4 Однако присутствие некоторых особенностей применения БТО технологических процессах по сравнению с традиционными длительным термическими операциями, а также невозможность объяснения их в рамка известных моделей сдерживает интенсивное внедрение БТО в серийнс производство. Так, до сих пор не выяснен механизм ускоренной диффузл примеси при БТО, который во многом определяется взаимодействие примеси с точечными дефектами.
Цепь и задачи работы.
Целью настоящей работы является разработка модели диффузи примеси в кремний при быстрой термической обработке и исследовані1 температурно-временных режимов формирования мелкозалегающи легированных слоев в кремнии диффузией из поверхностных источников условиях быстрой термической обработки некогерентным излучением.
Для достижения указанной цели необходимо решение следующи задач:
разработать модель поведения дефектно-примесной системы в кремни при быстрой термической обработке;
проанализировать влияние режимов нагрева на распределение примес в легированном слое;
оценить влияние дефектов, генерируемых при БТО, на характеристик полупроводниковых приборов и исследовать температурно-временные цикл нагрева с целью геттерирования остаточных дефектов.
Основные положения, выносимые на защиту:
модель диффузии примесей в кремнии в условиях БТО;
ускорение диффузии определяется комплексами примесный атом собственный межузельный атом кремния;
ускорение диффузии фосфора в кремний проявляется при скоростях агрева свыше 50 С/с;
при формировании легированного слоя диффузией фосфора из егированной силикатной пленки в условиях БТО происходит геттерирование еконтролируемых металлических примесей в подложке.
Научная новизна:
предложена модель диффузии примеси из поверхностного источника, читывающая кинетику взаимодействия точечных дефектов с атомами римеси; показано, что на начальной стадии процесса преобладающим вляется межузельный механизм диффузии;
установлено, что ускорение диффузии фосфора в кремний при БТО пределяется комплексами примесный атом - собственный межузельный том кремния и проявляется при скоростях нагрева свыше 50 С/с;
установлена корреляция между распределением примеси в егированной анодной оксидной пленке (АОП) и кремниевой подложке, роявляющаяся при БТО в секундном диапазоне;
на основе термодинамического анализа реакций окисления кремния в 0%-м растворе ортофосфорной кислоты в этиленгликоле объясняется еравномерное распределение примеси в АОП; установлено, что фоарор в іОП может находиться как в виде оксида (Рг05), так и в элементарном иде (Р).
Практическая ценность работы:
- выработаны рекомендации по ' выбору температурно-временных
сжимов формирования мелкозалегающих р-п-переходов диффузией из
егированных силикатных и анодных оксидных пленок в условиях БТО;
- разработан пакет программ в системе MATLAB. позволяющи рассчитывать пространственно-временные распределения примеси и точечнь: дефектов.
Апробация работы. Основные результаты работы докладывались представлялись на Всероссийских научно-технических конференції; "Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектронию (Дивноморское, 1995. 1996. 1997 гг.). на ежегодных научно-техническі конференциях профессорско-преподавательского состава, аспирантов сотрудников ТРТУ (г. Таганрог (1994-1997 гг.).
Практические результаты диссертационной работы апробированы внедрены в НИИ МВС (г. Таганрог) в технологическом процессе изготовлсні датчиков ионизирующего излучения на основе обратносмещенных p-J переходов, на опытном заводе космического приборостроения (г. Бак Азербайджан) в технологическом процессе изготовления солнечны элементов, а также в учебном процессе на кафедре МЭТ БИС ТРТУ.
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликоваь 9 печатных работ.
Оруктура и объем диссертации. Диссертация состоит из введенії чстьфсх глав, заключения, списка цитируемой литературы из С. наименований. Общий объем диссертации 117 страниц, включая 37 рнсунко 3 таблицы и 8 страниц приложений.
