Введение к работе
АКТУАЛЬНОСТЬ ТЕМЫ. Свойства поверхностей полупроводников пределяют работу тонкопленочных, полупроводниковых приборов и ин-ггральных схем. В настоящее время значительно возрос интерес к иссле-ованию атомарно чистых поверхностей полупроводников, необходи-ость в создании которых диктуется потребностями науки и практики, 'реди проблем, связанных с созданием монокристаллов кремния с заданими свойствами, определяемыми во многом совершенством и однородно-гью структуры, важное место занимают вопросы, касающиеся природы и войств микродефектов кристаллической решетки. Несмотря на то, что на-оплен обширный экспериментальный материал о структурных дефектах в ристаллах кремния, к моменту начала работы отсутствовали данные о свя-и кинетики формирования микродефектов с условиями роста. Массовое роизводство монокристаллов кремния, рабочие параметры которых зави-ят от совершенства и однородности структуры используемых кристаллов, бусловливают необходимость изучения механизмов дефектообразования в аких кристаллах. Это и определило актуальность темы. Для решения ука-анных проблем достаточно перспективным является комплексный под-од, сочетающий в себе экспериментальное изучение и теоретическое мо-елирование кинетики формирования структуры конденсата при различ-ых условиях получения слоев.
ЦЕЛЬЮ РАБОТЫ является разработка способов описания кинетики >азовых переходов в полупроводниковых пленках численным методом Лонте-Карло.
Для достижения поставленной цели решались следующие задачи:
-
Разработать математическую модель роста полупроводниковых іленок при осаждении на поверхность подложки одиночных атомов и их омплексов с учетом образования в процессе роста вакансий, дефектов паковки, частичных дислокаций. Применить полученную модель для опи-ания процесса роста кремниевых пленок.
-
Разработать математическую модель движения границы би-ристалла с различными разориентировками в плоскости основания. Вы-івить условия, влияющие на скорость протекания процесса.
-
Разработать математическую модель процесса перехода пленок .ремния из аморфного состояния в кристаллическое. Выяснить связь на-ілюдаемьіх при моделировании структур с условиями эксперимента.
-
Методом моделирования на ЭВМ исследовать процесс кристалли-ации бинарного сплава Si-Al.
НАУЧНАЯ НОВИЗНА. Впервые проведено изучение методом Монте-Сарло роста кристаллов полупроводниковых материалов с учетом возмож-юсти образования дефектов роста: вакансий, ступеней, дефектов упаков-
ки, частичных дислокаций. Разработаны соответствующие математичесіа модели и реализующие их компьютерные программы.
Методом машинного моделирования исследована кинетика кристаї лизации бинарного эвтектического сплава Si-Al.
Установлены закономерности кристаллизации пленок кремния пр различной степени аморфизации и температурах отжига, наличия или о' сутствия ориентирующей подложки.
ПРАКТИЧЕСКАЯ ЦЕННОСТЬ РАБОТЫ состоит в создании пр< фаммных средств, реализующих эффективные методы машинного моде лирования, которые позволяют исследовать структуру и физические свої ства материалов в зависимости от технологических параметров их получи ния. Разработанный пакет программ может быть использован при создг нии новых способов управления и прогнозирования свойств полупрово; пиковых пленок, полученных эпитаксией из молекулярных пучков.
1. Математическая модель роста полупроводниковых пленок пр осаждении на поверхность подложки одиночных атомов и их комплексов учетом образования в процессе роста вакансий, дефектов упаковки, час тичных дислокаций. Результаты применения полученной модели для опи сания процесса роста кремниевых пленок, полученных эпитаксией из мо лекулярного пучка.
' 2. Математическая модель движения границы бикристалла с решет кой алмаза. Выявлены условия, влияющие на скорость движения при раз личных разориентировках в плоскости основания.
-
Результаты исследования методом Монте-Карло процесса кри сталлизации бинарного эвтектического сплава Si-Al в зависимости от спо соба получения расплава.
-
Математическая модель и результаты исследования методом Мон те-Карло процесса перехода пленок кремния из аморфного состояния і кристаллическое в зависимости от условий эксперимента: степени аморфи зации и температуры отжига, энергии лазерного импульса, наличия илі отсутствия ориентирующей подложки.
АПРОБАЦИЯ РАБОТЫ. Основные результаты работы докладьівалисі на:
6 Международной конференции по росту кристаллов, Москва, 198( г.; 1 Всесоюзной конференции "Структура и свойства границ зерен" Уфа,1983 г.; 5,9 Республиканском семинарах по физике и технологии тон ких пленок, Ивано-Франковск, 1983 г., 1988 г.; 6 Всесоюзной конферен ции по росту кристаллов, Цахкадзор, 1985 г.; II Всесоюзной конференцм "Моделирование роста кристаллов", Рига, 1987 г.; 7 Всесоюзной конфе ренции по росту кристаллов, Москва, 1988 г.; XI, XII Всесоюзной конференциях по физике прочности и пластичности металлов и сплавов, Куйбышев, 1986 г., 1989 г.; 7 Конференция по процессам роста и синтеза по-
'проводниковых кристаллов и пленок,- Новосибирск, 1986 г.; 1,Ш Все-іюзньїх конференциях "Моделирование роста кристаллов", Рига, 1986 г.; III Международной конференции "Физика прочности и пластичности мс-іллов и сплавов", Самара, 1992 г.; конференции по электронным мате-іалам, Новосибирск, 1992 г.; научном семинаре профессора Е.В. Воскрешеного по прикладной математике при Мордовском гос. ун-те им. Н.П. гарева, Саранск, 1997 г.
ПУБЛИКАЦИИ. По теме диссертационной работы опубликовано 26 ібот, список которых приведен в конце автореферата.
ОБЪЕМ РАБОТЫ. Диссертационная работа состоит из введения, 5 іав, выводов, списка цитированной литературы, содержащего 170 наиме-званий и приложения. Содержит 154 страницы машинописного текста, слючая 52 рисунка.
