Введение к работе
Актуальносте теми. Теоретические и экспериментальные- исследования
процессов диффузии в твердых телах позволяют получить информацию по фундаментальным вопросам физики твердого тела, связанным с дефектной структурой и механизмами миграции атомов в реальных кристаллах.
Развитие математической теории диффузионных процессов
приобретает важное значение в связи со все более широким
использованием моделирования процессов и технологий в самых
разнообразных областях современной науки и техники.
В свете вышеизложенного, работа, связанная с развитием
математической теории диффузии, с разработкой метода измерения и
измерением коэффициентов диффузии основных примесей в
приповерхностной области ионно-легированного кремния
представляется весьма актуальным как в части развития современной
физики твердого тела, так и в части практического приложения к
исследованиям и моделированию процессов и технологий.
Цель работа. Разработка метода определения коэффициента
диффузии основной примеси в приповерхностной области ионно-
легированного кремния. Разработка математической модели диффузии
примеси в приповерхностной области ионно-легированной подложки.
Определение коэффициентов диффузии бора и фосфора, в
приповерхностной области ионно-легированного кремния.
Научная новизна. Разработан метод определения коэффициента диффузии ионно-имплантированной примеси в приповерхностной
4
области. Обнаружено существование нескольких диффузионных
потоков в приповерхностной области кремния, имплантированного
бором и фосфором. Созданы математические модели двух и
трехпоточной диффузии примеси в приповерхностной области,
учитывающие наличие потоков примеси по радиационных дефектам,
отжигающимся с течением времени. Получены аналитические решения
задачи Коши для систем линейных дифференциальных уравнений,
описывающих двух и трехпоточную диффузию для ограниченной и
полуограниченной областей. Определены температурные зависимости
коэффициентов диффузии в случае двух потоков в приповерхностной
области и температурная зависимость коэффициента перехода атомов
примеси из потока по радиационным дефектам в объемный поток для
бора, имплантированного в кремний.
Практическое значение. Разработанный метод определения
коэффициента диффузии в приповерхностной области может быть
применен для исследования структурных нарушений этой области не
только в ионно-легированных образцах, но и в эпитаксиальных слоях,
полученных методом молекулярно-лучевой эпитаксии. Основным
условием для этого является начальное распределение примеси с
максимумом не находящимся на поверхности. Кроме того, данный
метод может быть применен не только к полупроводниковым
материалам, но и к металлам и диэлектрикам при соответствующем
выборе поверхностного диффузионно-чувствительного параметра
материала.
Аналитические решения систем дифференциальных уравнений
для двухпоточной диффузии и температурные зависимости
коэффициентов диффузии бора и фосфора в приповерхностной области
ионно-легированного кремния были использованы в рамках научно-
исследовательской работы "Физико-химические методы стабилизации
процессов ионно-плазменной обработки кристаллических элементов"
N 01880024436 при составлении алгоритмов и программ расчета
моделей технологического процесса изготовления "биполярных
транзисторов, что позволило существенно сократить время разработки
и изготовления микросхем для инфракрасных фотоприемников,
применяемых на ИСЗ.
Основные результаты, представляемые к защите:
1. Метод определения коэффициента диффузии в приповерхностной
области.
2. Многопоточный механизм диффузии бора ' и фосфора в
приповерхностной области ионно-легированного кремния.
3. Математические модели и аналитические решения систем
дифференциальных уравнений, описывающих двух и трехпоточную
диффузию в ограниченном и полуограниченном пространстве, при
наличии потоков по отжигающимся радиационным дефектам и
взаимосвязи между потоками.
-
Температурные зависимости коэффициентов диффузии бора в приповерхностной области ионно-легированного кремния и температурную зависимость коэффициента перехода атомов из потока по радиационным дефектам в объемный поток в интервале 900 - 1050 С.
-
Механизм диффузии бора в приповерхностной области ионно-легированного кремния.
Дпробаци* работы: полученные результаты докладывались на Третьем российско-китайском симпозиуме "Актуальные проблемы современного материаловедения" г. Калуга, 1995г., на семинаре по физике твердого тела в МИСиС, 1995г., на семинаре МГАПИ,
1996г., на семинаре в Институте проблем технологии
микроэлектроники, г. Черноголовка, 1996г.
Публикация: Материалы диссертации опубликованы в пяти печатных
работах.
Структура и объем работа. Диссертация состоит из введения, трех
глав, заключения, приложения и списка цитируемой литературы.
Работа содержит 110 страниц машинописного текста, включая 10
рисунков, 1 фотографию, 2 таблицы и список литературы" из 98
наименований.