УДК 621.3.049.77
ДИНАМИКА РАЗВИТИЯ НЕОДНОРОДНОЙ ПОВЕРХНОСТИ ПОЛУПРОВОДНИКОВОГО ТЕЛА В ПРОЦЕССЕ ЕГО ТЕРМИЧЕСКОГО ОКИСЛЕНИЯ
Г.В.Перов, В.И.Сединин
Сибирский государственный университет телекоммуникаций и информатики
Разработана одномерная модель изменения рельефа шероховатой поверхности полупроводникового тела в процессе его термического окисления. Коэффициент неоднородности поверхности определяется соотношением скоростей окисления материала пленки по границе и объему зерна. Неоднородность окисляемой границы уменьшается в условиях ограничения роста диэлектрической пленки диффузией окислителя и увеличивается в условиях ограничения роста скоростью взаимодействия окислителя и подложки. На основании разработанных рекомендаций разработаны способы улучшения изолирующих характеристик диэлектрических пленок на неоднородной поверхности полупроводникового тела.
Ключевые слова: термическое окисления поликристаллического кремния, рекристаллизация пленки поликристаллического кремнии при его термических обработках.
1. ВВЕДЕНИЕ
Физико-химические свойства поверхностей раздела между проводниковыми, полупроводниковыми диэлектрическими слоями играют определяющую роль в электронных процессах, происходящих в кремниевых матрицах в рабочих режимах их эксплуатации. Например, изменяя структуру поверхности кремния и формируя на ней полупроводниковые островки с управляемой геометрией можно использовать их в качестве инжектирующих компонентов в матрицах памяти [1]. С другой стороны неуправляемый рельеф поверхности слоев, например пленок поликристаллического кремния (ПК) в РПЗУ с плавающим затвором может привести к избыточным токам утечки в кремниевых ключах и их отказам [2,3].
2. ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ.
Полный технологический цикл изготовления ИМС включает набор термических операций, во время которых сформированная на ранних стадиях неоднородная поверхность полупроводникового тела претерпевает существенные изменения.
В связи с этим исследования изменения структуры поверхности пленок в технологическом цикле изготовления СБИС является актуальной задачей.
Целью настоящей работы является моделирование динамики изменения рельефа неоднородной поверхности рекристаллизуемого полупроводникового тела с регулярной геометрией, изменяющейся в процессе термического окисления.
3. ИСХОДНЫЕ ДАННЫЕ ДЛЯ МОДЕЛИРОВАНИЯ.
В основу модели изменения рельефа неоднородной поверхности
полупроводникового тела положены результаты сравнения кинетических параметров роста
термического окисла областей кремния с различным уровнем легирования в
технологическом диапазоне концентраций примеси (бора или фосфора) в кремнии 
- 
.
В
соответствии с этой моделью толщина термического окисла формируемого на
плоской поверхности полупроводникового тела выражается соотношением: 
(3.1), где А-линейная
константа скорости роста,
(3.2)
D – коэффициент диффузии окислителя в пленке;
hG-коэффициент массопереноса окислителя в газовой сфере;
kS – константа скорости поверхностной реакции O2 и кремния;
В -параболлическая константа скорости
(3.3);
CG – концентрации окислителя в объеме газовой фазы и на поверхности SiO2
. (3.4)
N1 – число молекул окислителя, входящее в единичный объем окисного слоя d = d0 при t = 0.
Время t соответствует временному сдвигу, учитывающему толщину первоначального окисла толщиной d0.
Или:
(3.5).
Предельные случаи этого соотношения и процесса термического окисления:
а) t >> t, длительный процесс или высокие температуры. Зависимость толщины от плёнки параболическая
(3.6).
В этом случае рост пленки ограничивается диффузией окислителя к подложке. б) t + t £ A2 / 4B, короткие процессы и низкие температуры роста. Зависимость толщины окисла от времени линейная
(3.7), где B/A – линейная константа скорости
окисления. Рост пленки контролируется интенсивностью реакции химического
взаимодействия окислителя и подложки.
(3.8)
Проведен расчет кинетических параметров
процесса окисления в сухом и влажном кислороде в технологическом
диапазоне концентраций примеси (бора или фосфора) в кремнии - (табл.3.1).
Таблица 3.1. Зависисимость кинетичеких параметров термического окисления полупроводникового тела В/А, В от концентрации примеси в подложке при различных температурах.
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.
