авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||

Разработка и исследование технологических основ формирования легированных анодных пленок диоксида кремния

-- [ Страница 5 ] --

Рис. 17.Основные этапы технологического процесса изготовления диодной структуры многодиодной матрицы с использованием диффузии фосфора или бора из электрохимически окисленной пленки Si3N4

а) вскрытие диодных окон;

б) осаждение пленки Si3N4;

в) конверсия Si3N4 в ЛАОП и формирование р-n-перехода диффузией примеси из неё в кремний;

г) стравливание ЛАОП в диодных окнах и нанесение алюминиевой металлизации.

Для рис. 18 последовательность операций заключается в следующем:

а) локальное утонение пленки термического SiO2;

б) анодное электролитическое легирование термического диоксида кремния;

в) формирование р-n-перехода диффузией примеси из ЛАОП;

г) стравливание ЛАОП в диодных окнах и нанесение алюминиевой металлизации.

а б в г

Рис. 18. Основные этапы технологического процесса изготовления диодной структуры многодиодной матрицы с использованием диффузии фосфора или бора из электролитически легированной термической оксидной пленки кремния

При использовании в качестве твердого диффузанта анодноокисленных пленок нитрида кремния и термического диоксида кремния можно вскрывать контактные окна после диффузии без фоторезистивной маски за счет более высокой скорости травления ЛАОП, чем маскирующего покрытия, что позволит исключить одну фотолитографическую операцию при создании диодных структур фотодиодных матриц.

Таким образом, предложены для реализации маршрутные технологии с использованием ЛАОП как диффузанта и подзатворного диэлектрика.

В заключении сформулированы основные результаты, которые были получены при выполнении диссертационной работы.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ РАБОТЫ

Подводя общие итоги диссертационной работы, можно сделать следующие основные выводы и заключения:

1. Предложены механизмы процессов, протекающих при формировании легированных анодных оксидных пленок (ЛАОП) Si, SiC и Si3N4.

Термодинамический анализ анодных реакций показал возможность образования «гель-слоя» на поверхности анодного SiO2. Это является косвенным подтверждением справедливости коллоидно-электрохимической теории А.Ф. Богоявленского для процессов анодирования кремния и его соединений в легирующих электролитах.

2. Теоретически установлено, что мера химического сродства кремния с анионами многокомпонентных электролитов увеличивается в следующем порядке:

HPO>HPO>PO>B(OH)>HAsO>HAsO>AsO>OH>NO>NO.

Показано, что образование анодного SiO2, легированного оксидами As, B и P, происходит через стадию возникновения SiO. Оксид кремния реагирует со всеми анионами, а суммарные реакции образования SiO2 протекают в две элементарные стадии.

3. Теоретически установлено, что мера химического сродства карбида кремния с анионами многокомпонентных электролитов повышается в следующем ряду:

HPO >HPO > PO > B(OH) > HCО >CO>OH>NO >NO.

Показано, что образование легированного оксидами фосфора или бора анодного SiO2 на SiC включает стадию возникновения оксида кремния, который реагирует со всеми анионами, а все суммарные реакции образования SiO2 протекают в три элементарные стадии.

4. Теоретически установлено, что мера химического сродства нитрида кремния с анионами многокомпонентных электролитов повышается в ряду:

HPO > HPO > PO > B(OH) > OH > NO > NO.

Взаимодействие Si3N4 с анионами в процессе его электролитической конверсии в ЛАОП протекает через стадию образования SiO, реагирующего со всеми анионами. Поэтому все суммарные реакции получения SiO2 происходят в две элементарные стадии.

Таким образом, выявлена общность механизмов образования ЛАОП Si, SiC и Si3N4.

5. Экспериментально обнаружено, что в присутствии легирующих компонентов в электролитах повышается cкорость роста анодных оксидных пленок на кремнии, карбиде и нитриде кремния.

6. Экспериментально определено, что порядки суммарных анодных реакций формирования ЛАОП по Н3ВО3, Н3РО4 и H3AsO4 в электролитах на основе этиленгликоля меньше 1. Это указывает на то, что они не являются элементарными (одностадийными). На линейных участках вольт-временных U(t) кривых зависимости скорости роста формирующего напряжения от постоянной плотности тока dU/dt(jг) с высокой точностью аппроксимируются выражением dU/dt = jг. Следовательно, имеет место активационный контроль.

7. Экспериментальные зависимости концентрации легирующих компонентов в ЛАОП кремния от содержания Н3ВО3, Н3РО4 и H3AsO4 в анодирующих растворах на основе этиленгликоля и тетрагидрофурфурилового спирта с удовлетворительной точностью аппроксимируются адсорбционными уравнениями Фрейндлиха и Ленгмюра в областях низких и высоких концентраций легирующих добавок в электролитах соответственно.

8. Экспериментально установлено, что фосфор и бор неравномерно распределены по толщине ЛАОП кремния: вблизи поверхности и в объеме имеются слои с повышенной концентрацией примесей. При этом структура борсодержащих ЛАОП более неоднородна, чем фосфорсодержащих ЛАОП.

9. Экспериментально установлено, что ЛАОП, выращенные в электролитах на основе ТГФС и ЭГ, по качеству приблизительно одинаковы, а боратные добавки в электролиты в обоих случаях вызывают более сильное ухудшение качества ЛАОП по сравнению с фосфатными добавками.

10. Экспериментально обнаружено, что внутренние и внешние слои электролитически легированных термических оксидных пленок обогащены легирующими примесями. При этом концентрация бора почти на порядок выше концентрации фосфора.

11. Экспериментально выявлено, что при реанодировании анодных оксидных пленок кремния в фосфатных и боратных электролитах происходит внедрение фосфат- и борат-анионов со скоростью, превышающей в 22 и 7 раз соответственно скорость образования новых слоев SiO2.

При анодном электролитическом легировании термических пленок диоксида кремния скорость проникновения фосфат-анионов составляла 0,31 нм/с, то есть более, чем в 20 раз ниже по сравнению с пленками анодного SiO2. Скорость проникновения борат-анионов в пленки термического SiO2 равна 0,19 нм/с, то есть также приблизительно в 20 раз ниже, чем в случае анодных пленок SiO2.

12. Экспериментально определено влияние условий получения ЛАОП и диффузии фосфора или бора из них в кремний на глубину залегания p-n-переходов, поверхностное сопротивление и поверхностную концентрацию диффузионных слоев.

13. Получены экспериментальные зависимости глубины залегания p-n-переходов, поверхностного сопротивления и поверхностной концентрации от времени и температуры диффузии фосфора или бора из ЛАОП в кремний и аппроксимирующие выражения для них, позволяющие осуществлять выбор режимов диффузии для формирования легированных слоев кремния с заданными электрофизическими параметрами.

Рассчитаны значения энергии активации процессов диффузии фосфора (3,2 эВ) и бора (4,6 эВ) в кремнии.

14. Экспериментально установлено, что временные и температурные зависимости параметров диффузионных слоев и распределения примесей в них удовлетворительно согласуются с математической моделью диффузии примесей из равномерно легированной оксидной пленки.

15. Разработана технология изготовления кремниевых МОП-транзисторов с использованием фосфатных ЛАОП для создания областей истока, стока, встроенного канала n–-типа и подзатворного диэлектрика.

16. Экспериментально установлено, что пробивное напряжение Uэб у n-p-n транзисторов с эмиттерными областями, сформированными диффузией фосфора из ЛАОП, в 1,7 раза выше, чем в случае диффузии из PCl3. Фототранзисторы с базовыми областями, полученными диффузией бора из ЛАОП, имеют значения коэффициента усиления в схеме с общим эмиттером в 2,6 раза выше, чем при диффузии B из кварцевой пластины, насыщенной борным ангидридом.

17. Экспериментально подтверждено, что применение диффузии примесей из ЛАОП позволит сократить число высокотемпературных операций при изготовлении КМОПИС до 2.

18. Экспериментально подтверждено, что при использовании в качестве твердого диффузанта анодноокисленных пленок нитрида и термического диоксида кремния можно вскрывать контактные окна после диффузии без фоторезистивной маски за счет более высокой скорости травления ЛАОП, чем маскирующего покрытия, что позволит исключить одну фотолитографическую операцию при создании диодных структур фотодиодных матриц.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

МОНОГРАФИИ

1. Милешко Л.П., Королев А.Н. Электроника анодных оксидных пленок, формируемых в легирующих электролитах. – Таганрог: Изд-во ТТИ ЮФУ. 2009. – 186 с.

ПУБЛИКАЦИИ В ЖУРНАЛАХ ИЗ ПЕРЕЧНЯ ВАК

2. Милешко Л.П., Сорокин И.Н., Чистяков Ю.Д. Электролитическое формирование легированных оксидных плёнок на вращающихся кремниевых подложках // Электронная техника. Сер. 3. Микроэлектроника. – 1979. - Вып. 5(83). – С. 99-102.

3. Сеченов Д.А., Варзарев.Н., Милешко Л.П. Особенности диффузии фосфора из анодной оксидной пленки в условиях быстрой термической обработки // Изв. вузов. Электроника. – 1997. – №5. – С. 48-50.

4. Милешко Л.П., Варзарёв Ю.Н. Кинетические и термодина-мические особенности aнодного окисления карбида кремния в эле-ктролитах на основе этиленгликоля //ФХОМ. – 2000. – №2. – С. 45-48.

5. Милешко Л.П., Варзарев Ю.Н. Анодное окисление пленок Si3N4 на кремнии в боратных и фосфатных электролитах на основе этиленгликоля // ФХОМ. – 2002. – №3. – С. 38-44.

6. Милешко Л.П. Анодное электролитическое легирование термических оксидных пленок // ФХОМ. – 2002. – №6. – С. 55-59.

7. Милешко Л.П., Авдеев С.П., Нестюрина Е.Е. Состав, строение и свойства легированных анодных окисных пленок кремния // ФХОМ. – 2003. – №3. – С. 47-52.

8. Милешко Л.П., Авдеев С.П. Диффузия фосфора и бора в кремний из анодных оксидных пленок // ФХОМ. –2003. –№6. – С. 67-72.

9. Милешко Л.П., Авдеев С.П. Реанодирование анодных оксидных пленок в легирующих электролитах // ФХОМ. – 2004. – №4. – С. 61-63.

10. Милешко Л.П., Варзарев Ю.Н. Анодное окисление кремния в арсенатных электролитах на основе этиленгликоля // ФХОМ. – 2004. – №6. – С. 43-47.

11. Милешко Л.П. Анодное окисление кремния в легирующих электролитах // ФХОМ. – 2004. – №3. – С. 81-92.

12. Милешко Л.П., Авдеев С.П. Влияние процесса анодного окисления кремния на параметры диффузии примесей бора и фосфора из легированных оксидных пленок // Известия вузов. Электроника. – 2004. – №5. – С. 25-32.

13. Милешко Л.П., Авдеев С.П. Совместная диффузия мышьяка с фосфором или бором из анодных окидых пленок в кремний // ФХОМ. – 2004. – №2. – С. 84-86.

14. Милешко Л.П., Варзарев Ю.Н., Авдеев С.П. Особенности распределения электрически активного фосфора в кремнии при диффузии из анодной оксидной пленки в условиях быстрой термической обработки // Известия вузов. Электроника. – 2004. – №6. – С. 90-91.

15. Милешко Л.П. Особенности процессов гальваностатического анодирования алюминия, кремния и пленок нитрида кремния // Известия вузов. Электроника. – 2007. – №5. – С. 88-90.

16. Милешко Л.П. Механизмы формирования легированного фосфором или бором анодного SiO2 на карбиде кремния // Известия вузов. Электроника. – 2007. – №2. – С. 10-15.

17. Милешко Л.П. Механизмы электрохимического формирования SiO2 из структур Si3N4-Si // Известия вузов. Электроника. – 2007. – №1. – С. 3-11.

18. Милешко Л.П. Особенности кинетики анодного окисления вращающихся кремниевых пластин в легирующих электролитах // Известия вузов. Электроника. – 2007. – №6. – С. 70-71.

19. Милешко Л.П. Диффузия As из анодных арсенатных оксидных пленок в Si // Неорганические материалы. – 2008. – Т.44. – № 2. – С. 135-136.

20. Милешко Л.П. Влияние режима формирования анодных оксидных пленк в гальваностатическом режиме на содержание в них фосфора // Известия вузов. Электроника. –2008. - № 4, - С. 68-69.

21. Милешко Л.П. Совместное легирование фосфором и мышьяком анодных оксидных пленок кремния // Неорганические материалы. – 2009. – Т.45. – №3. – С. 300-301.

22. Милешко Л.П. Слоистое строение анодных пленок SiO2, легированных фосфором или бором // Известия вузов. Электроника. – 2009. – №1. – С. 12-15.

АВТОРСКИЕ СВИДЕТЕЛЬСТВА СССР

23. Бредихин И.С., Милешко Л.П., Селиванова В.А. Электролит для легирования оксидной пленки кремния фосфором. Авт. свид. СССР. № 527989 от 19.05.1975. БИПМ. - 2001. - № 10. - С. 334.

24. Бредихин И.С., Милешко Л.П., Чистяков Ю.Д, Волкова Т.А., Нагучев Д.Ш. Электролит для легирования оксидных пленок кремния фосфором. Авт. свид. СССР № 615785 от 14.01. 1977. БИМП. – 2001. – № 10. – С. 335.

25. Милешко Л.П., Волкова Т.А., Чистяков Ю.Д., Бредихин И.С., Нагучев Д.Ш. Электролит для легирования оксидных пленок кремния бором. Авт. свид. СССР № 616893 от 01.03.1977. БИМП. – 2001. - № 10. - С. 334.

26. Бредихин И.С., Ломакина Т.П, Милешко Л.П., Чистяков Ю.Д. Электролит для легирования оксидных пленок кремния мышьяком. Авт. свид. СССР № 682055 от 10.02.1978. БИМП. 2001. – № 10. – С. 335.

27. Милешко Л.П., Бредихин И.С., Селиванова В.А. Электролит для легирования оксидной пленки кремния бором. Авт. свид. СССР № 545210 от 10.07. 1975. БИПМ. – 2001. – № 10. – С. 334.

28. Бредихин И.С., Милешко Л.П., Чистяков Ю.Д, Волкова Т.А., Палиенко А.Н. Электролит для анодного оксидирования кремния. Авт. свид. СССР № 602054 от 2.10.1976. БИМП. – 2001. – № 10. – С. 335.

29. Милешко Л.П., Волкова Т.А., Чистяков Ю.Д., Бредихин И.С., Палиенко А.Н., Шкиров В.С, Электролит для получения легированной оксидной пленки на кремнии. Авт. свид. СССР № 599667 от 12.10.1976. БИМП. – 2001. – №10. – С. 334-335.

СТАТЬИ

30. Чистяков Ю.Д., Бредихин И.С., Милешко Л.П. Анодные окисные пленки кремния как твердый диффузант в планарной технологии // Зарубежная электронная техника. – М.:ЦНИИ «Электроника». – 1976. – №1(134). – С. 3-38.

31. Бредихин И.С., Волкова Т.А., Милешко Л. П., Палиенко А. Н., Чистяков Ю. Д. Применение анодных окисных пленок, леги-рованных фосфором, для изготовления МОП-транзисторов // В кн.: «Активируемые процессы технологии микроэлектроники». –Таганрог: Изд-во ТРТИ. 1976. – Вып. 2 – С. 206 – 209.

32. Милешко Л.П., Сорокин И.Н., Чистяков Ю.Д. Кинетика электролитического оксидирования карбида и нитрида кремния // В кн. «Активируемые процессы технологии микроэлектроники». – М: МИЭТ. 1980. – С. 29-40.

33. Милешко Л.П. Исследование электропроводности электролитов на основе органических растворителей для получения легированных оксидных пленок // В сб. материалов Всероссийской НПК «Лабораторное дело: организация иметоды исследования». – Пенза: ПГУ. – 2001. – C. 71-73.

34. Милешко Л.П. Физико-химические и экологические аспе-кты рационального выбора электролитов для анодного окисления металлов и полупроводников // Известия ТРТУ. Тематический выпуск «Экология 2002 – море и человек». Материалы второй Всероссийской научной конференции с международным участием. – Таганрог: Изд-во ТРТУ. – 2002. – №6(9). – С. 160-163.

35. Милешко Л.П. Электролиты для получения легированных анодных оксидных пленок кремния. В сб. статей по материалам Всероссийской конф. «Современные электрохимические технологии». – Саратов: СГТУ. 2002. – С. 163-167.

36. Милешко Л.П. Фундаментальные и прикладные аспекты процессов получения и применения легированных анодных и золь-гельных оксидных пленок // Известия Белорусской инженерной академии. Специальный выпуск. Материалы VII Международной НТК «Современные средства связи». – 2002. – №2(14)/2. – С. 40-41.

37. Милешко Л.П., Авдеев С.П. Формирование эмиттерных и базовых областей n- p-n-транзисторов диффузией фосфора и бора из анодных оксидных пленок кремния // Электронная промышленность. – 2002. – №1. – С. 67-68.

38. Милешко Л.П., Авдеев С.П. Физико-химические основы процессов получения легированных анодных пленок SiO2 и диффузии примесей из них в кремний // Известия Белорусской инженерной академии. Специальный выпуск. Материалы VIII Международной НТК «Современные средства связи». – 2003. – №1(15)/4. – С.55-58.

39. Милешко Л.П., Авдеев С.П. Применение диффузии бора из анодных оксидных пленок в технологии кремниевых ИС // Электронная промышленность. – 2004. – №1. – С. 61-62.

40. Милешко Л.П. Применение легированных анодных оксидных пленок в технологии кремниевых приборов и интегральных микросхем // Электронная промышленность. – 2004. – №4. – С. 160-161.

41. Милешко Л.П. Формирование n+- слоя на светоприемной стороне кремникона диффузией фосфора из анодной оксидной пленки // Электронная промышленность. – 2006. – №4. – С. 85.

42. Милешко Л.П., Королев А.Н. Электроника анодных оксидных пленок кремния и его соединений, формируемых в легирующих электролитах – Труды десятой международной научной конференции и школы-семинара «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники». – Таганрог. 2006. – Ч.1. – С. 28-30.

43. Mileshko L.P. Doped Anodic Oxide Films Obtained on Silicon and Silicon Compounds: Preparation, Properties, and Application // Inorganic Materials. – 2009. – Vol. 45. – No.13. - PP. 1494-1510.

ТЕЗИСЫ ДОКЛАДОВ НА КОНФЕРЕНЦИЯХ

44. Милешко Л.П. Особенности кинетики и механизма анодного окисления кремния в электролитах с легирующими компонентами // Тез. докл. 2 Всесоюзного симпозиума «Электрохимия и коррозия металлов в водно-органических и органических средах». – Ростов-на-Дону: ГКП ПГО «Южгеология». 1984. – С. 105-106.

45. Бобрицкий И.А., Милешко Л.П., Срывкин Ю.М. Состав и троение легированных анодных оксидных пленок кремния // Тез. докл. II Всесоюзной научной конф. «Физика окисных пленок». – Петрозаводск: ПГУ. 1987. - Ч. 1. – С. 18.

46. Милешко Л.П. Анодное окисление кремния, карбида и нитрида кремния // Тез. Докл. II Всесоюзной научной конференции «Физика окисных пленок».Т. II. – Петрозаводск: ПГУ. 1987. – С. 31.

47. Милешко Л.П. Применение модели коллоидного строения АОП на алюминии для описания механизма анодного окисления Si, SiC, Si3N4 // Тез. докл. Республ. НТС «Анод – 88». – Казань: КАИ. 1988. – С. 169 – 170.

48. Mileshko L.P., Sorokin I.N., Bondarenko V.P. Anodic oxidation of silicon in H3PO4 and H3BO3 containing solution // Abs. 40th Int. Soc. Electrochem. Meeting, Kyoto. Japan. Sept. 17-22, 1989. – P. 748-749.

49. Милешко Л.П., Гапоненко Н.В. Коллоидно-химические закономерности формирования и строения легированных оксидных пленок на поверхности полупроводниов // Тез. докл. Второй всесоюзный конф.

Pages:     | 1 |   ...   | 3 | 4 ||
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.