Разработка и исследование технологических основ формирования легированных анодных пленок диоксида кремния (04.10.2010)

Автор: Милешко Леонид Петрович

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

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.

многокомпонентных электролитов повышается в ряду:

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.


загрузка...