Расчет распределения примесей в кремнии при кристаллизационной очистке и диффузионном легировании
Государственный комитет РФ по высшему образованию
Новгородский Государственный университет
им. Ярослава Мудрого
Кафедра физики твердого тела и микроэлектроники
”РАСЧЕТ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ ПРИМЕСЕЙ
В КРЕМНИИ ПРИ КРИСТАЛЛИЗАЦИОНОЙ ОЧИСТКЕ
И ДИФФУЗИОННОМ ЛЕГИРОВАННИИ”
Пояснительная записка
к курсовой работе
по дисциплине
”Физико-химические основы технологии микроэлектроники”
Выполнил
Студент группы 7033у
Н.Е.Родин
Проверил
Преподаватель кафедры ФТТМ
Б.М.Шишлянников
1998
Техническое задание
на курсовую работу по дисциплине
«Физико-химические основы технологии микроэлектроники»
Студенту гр. 7033 Родину Н.Е.
1. Рассчитать распределение примесей вдоль слитка полупроводникового материала при очистке зонной плавкой (один проход расплавленной зоной).
материал кремний
примеси - Ga,P и Sb
исходное содержание примесей (каждой) 0,02% (массовых)
Для трех скоростей перемещения зоны Vкр =1,5 ; 5 и 15 мм/мин.
2. Проанализировать бинарную диаграмму состояния Si -Ga и представить графически область существования твердых растворов примеси, найти предельную твердую растворимость примеси и температуру предельной растворимости.
Рассчитать и построить распределение указанной выше примеси (Ga) в полупроводнике после диффузионного отжига при различных условия диффузии:
· при условии бесконечного источника примеси на поверхности пластины и при температуре, соответствующей максимальной растворимости примеси в полупроводнике; время диффузии – 30 мин.
· при температуре 950 оС; время диффузии – 30 мин.
· после перераспределения примеси, накопленной в приповерхностном слое полупроводника при температуре 950 оС и времени диффузии – 30 мин . Условия перераспределения - полностью отражающая граница, температура 1150 оС, время 2 часа.
Срок сдачи законченной работы руководителю - июнь 1998 г.
Преподаватель........................................Б.М. Шишлянников
Студент .....................................................Н.Е. Родин
Реферат.
В курсовом проекте производится расчет распределения примеси вдоль слитка кремния зонной плавкой. Расчет производится для трех примесей (Ga,P и Sb) для трех скоростей (Vкр =1,5 ; 5 и 15 мм/мин). Кроме того расчет распределения Ga в кремнии после диффузионного отжига при различных условиях диффузии.
Курсовая работа содержит графики распределения примеси как при зонной плавке, так и при диффузии.
Содержание.
Введение…………………………………………………………………
5
1.
Расчетная часть………………………………………………………..
6
1.1
Описание процесса зонной плавки и ее математическая модель……
6
1.2
Расчет распределения примеси вдоль слитка кремния после зонной плавки (один проход расплавленной зоной)………………………..
10
1.2.1
Расчет распределения Si-Ga……………………………………………
10
1.2.2
Расчет распределения Si-P……………………………………………...
13
1.2.3
Расчет распределения Si-Sb…………………………………………….
14
1.3
Распределение примесей после диффузии…………………………….
18
1.3.1
Распределение примеси при диффузии из полубесконечного пространства (диффузия из концентрационного порога)………………..
21
1.3.2
Распределение примеси при диффузии из постоянного источника в полубесконечное тело…………………………………………………..
22
1.3.3
Распределение примеси при диффузии из слоя конечной толщины (диффузия из ограниченного источника) в полубесконечное тело с отражающей границей………………………………………………….
24
1.3.4
Распределение примеси при диффузии из бесконечно тонкого слоя в полубесконечное тело с отражающей границей……………………
25
1.4
Расчет распределения примеси после диффузионного легирования.
28
1.4.1
Диффузия из бесконечного источника примеси на поверхности пластины и при температуре, соответствующей максимальной растворимости примеси в полупроводнике; время диффузии 30мин………
28
1.4.2
Диффузия из бесконечного источника примеси на поверхности пластины при Т=9500 С, и времени диффузии 30 мин……………….
29
1.4.3
Распределение примеси после перераспределения примеси накопленной в приповерхностном слое полупроводника при Т=950ОС и времени диффузии 30мин. Условие перераспределения полностью отражающая граница. Т=1150ОС, время 2 часа……………………….
30
Заключение……………………………………………………………...
32
Литература……………………………………………………………....
33
Введение.
Каждое вещество может находится в состоянии которое характеризуется содержанием примеси в нем ниже некоторого определенного предела. Предел определяется различными условиями связанными со свойствами, областью применения веществ. Для полупроводниковых материалов достижения собственных свойств или близких к ним является тем необходимым пределом до которого материалы должны очищаться. При обосновании необходимой очистки нужно руководствоваться и экономической целесообразности очистки.
Для очистки полупроводниковых материалов в технологии микроэлектронных устройств используется метод зонной плавки (перекристаллизация). В некоторых случаях в технологии полупроводниковых материалов выращивают монокристаллы методом зонной плавки. Достоинством метода является совмещение процесса глубокой очистки полупроводника с последующим выращиванием его монокристалла. В технологии разлагающихся полупроводниковых соединений применение этого метода позволяет совмещать в одном технологическом цикле сразу три операции: синтез, очистку синтезированного соединения и выращивание его монокристалла.
Для введения в полупроводник примеси используется процесс диффузии. Для изготовления p-n переходов используется химическая диффузия примесных (растворимых) атомов, которые вводятся в кристаллическую решетку для изменения ее электрофизических свойств. Кроме того диффузия используется для перераспределения примеси в полупроводнике.
1.Расчетная часть.
1.1 Описание процесса зонной плавки и ее математическая модель.
Очистку полупроводниковых материалов методом зонной плавки предложил в 1952 году Пфанн. В связи с различной растворимостью примесей в твердой и жидкой фазах зонная плавка является одним из наиболее эффективных и производительных методов глубокой очистки монокристаллов. При его реализации перед началом кристаллизации расплавляется не вся твердая фаза кристалла (рис.1 ), а только узкая расплавленная зона, которую перемещают вдоль слитка.
