Введение
ГЛАВА 1 Метод Монте-Карло и имитационные модели эпитаксиального роста 31
1.1. Метод Монте-Карло 31
1.2. Структура программ для имитационного моделирования процессов эпитаксии, отжига или химических реакций 35
1.3. Датчики случайных чисел 38
1.4. Вероятности элементарных событий 39
1.4.1. Энергии активации адсорбции и десорбции 40
1.4.2. Энергии активации поверхностной атомной диффузии . 40
1.4.3. О поверхностных структурных перестройках 44
1.5. Имитация технологического процесса 46
1.6. Хранение и обработка результатов вычислений 48
1.7. Модель кристалла Косселя и её применение к исследованию поверхностных атомных процессов 50
1.7.1. Особенности развитой в нашей работе SOS-модели эпитаксии на поверхности кристалла Косселя 53
1.7.2. Параметры SOS модели 59
1.7.2.1. Исходная конфигурация поверхности 59
1.7.2.2. Параметры модельного кристалла 59
1.7.2.3. Параметры модельного процесса 63
1.7.3. Границы применимости модели 65
1.7.4. Организация вычислительной работы и выходные данные 69
1.8. Трехмерные модели эпитаксиального роста на поверхностях (111) и (001) алмазоподобных кристаллов 73
1.8.1. Алгоритмы для трехмерных моделей 75
1.8.2. Параметры трехмерной модели 80
1.8.2.1. Исходная поверхность 80
1.8.2.2. Параметры модельного кристалла 81
1.8.2.3. Параметры модельного процесса 82
1.8.3. Демонстрационно-аналитические возможности интерфейса трехмерных моделей 83
1.9. Модели химических реакций 89
1.10. Заключение и выводы главы 1 89
ГЛАВА 2 Зависимость морфологии растущего слоя от параметров межслойного атомного обмена 91
2.1. Основные представления о модах роста на кристаллической поверхности 91
2.2. Моделирование роста и параметры межслойного атомного обмена 99
2.3. Результаты моделирования 102
2.3.1. Фазовая диаграмма для различных мод роста 102
2.3.2. Границы переходной области фазовой диаграммы 104
2.3.3. Зависимости восходящих и нисходящих атомных потоков от параметров межслойного обмена 114
2.3.4. Причины смены механизмов роста с увеличением осажденной дозы 115
2.4. Заключение и выводы главы 2 123
ГЛАВА 3 Зарождение двумерных и трехмерных островков на начальной стадии роста эпитаксиального слоя 125
3.1. Двумерное зарождение 126
3.1.1. Теоретические представления о критическом зародыше 126
3.1.2. Методика анализа системы островков 133
3.1.3. Результаты моделирования 135
3.1.3.1. Плотность адатомов и двумерных островков 138
3.1.3.2. Квазиравновесные условия 142
3.1.3.3. Зависимость распределения островков по размерам от времени осаждения и определение размеров критического зародыша... 145
3.1.3.4. Зависимость плотности островков от размеров критического зародыша 154
3.2. Трехмерное зарождение 158
3.2.1. Теоретические представления о втором критическом размере двумерных островков 158
3.2.2. Результаты моделирования 163
3.2.2.1. Зависимость критических размеров двумерных островков от параметров межслойного атомного обмена 164
3.2.2.2. Зависимость распределения островков по размерам от номера атомного слоя 174
3.3. Влияние анизотропии поверхностной диффузии на двумерное зарождение на гладкой и ступенчатой поверхности 176
3.4. Заключение и выводы главы 3 183
ГЛАВА 4 Осцилляции шероховатости поверхности в процессе эпитаксиального роста 185
4.1. ДБЭ-осцилляции в процессе эпитаксиального роста (экспериментальные данные) 186
4.2. Осцилляции шероховатости поверхности в модельных исследованиях (литературные данные) 193
4.3. Результаты моделирования 196
4.3.1. Зависимости начальной амплитуды осцилляции от условий осаждения 196
4.3.2. Период осцилляции и время осаждения монослоя 205
4.3.2.1. Увеличение первого периода на гладкой поверхности 205
4.3.2.2. Изменение периода осцилляции на вицинальной поверхности 206
4.3.3. Затухание осцилляции в одном ростовом процессе 216
4.3.3.1. Затухание осцилляции шероховатости поверхности при эпитаксии на плоской поверхности 216
4.3.3.2. Ускоренное затухание осцилляции при эпитаксии на вицинальной поверхности 218
4.3.3.3. Затухание осцилляции при наличии барьеров Швебеля... 223
4.3.4. Сравнение поведения модельных осцилляции шероховатости и экспериментальных ДБЭ-осцилляций при эпитаксии Ge/Ge(l 11) 229
4.3.5. Немонотонное поведение огибающих осцилляции шероховатости при эпитаксии на поверхности со ступенями разного знака 232
4.3.6. Рост на поверхности с заранее сформированными двумерными островками 240
4.3.7. Диффузионное сглаживание поверхности после остановки роста... 242
4.3.8. Влияние анизотропии диффузии на осцилляции шероховатости І0 поверхности 245
4.4. Заключение и выводы главы 4 247
ГЛАВА 5 Поведение поверхности (111) алмазоподобного кристалла в процессах эпитаксии и сублимации 249
5.1. Преобразования поверхности (Ш) при эпитаксии 250
5.2. Поведение ступеней, перпендикулярных направлениям типа [112],
на вицинальной поверхности в процессе сублимации 261
5.2.1. Теория Швебеля 261
5.2.2. Поведение ступеней на поверхности (111) идеальной решетки 263
5.2.3. Зависимость критического размера террас от соотношения энергий образования адатома на террасе и испарения с террасы 270
5.3. Заключение и выводы главы 5 287
ГЛАВА 6 Формирование сплошного слоя на пористых подложках (111) и (001)кремния в процессах осаждения и отжига 289
6.1. Преобразование пористой поверхности (111) в процессе эпитаксии... 290
ф
6.2. Преобразование пористой поверхности (001) в процессе эпитаксии... 302
6.3. Высокотемпературный отжиг пористой поверхности 307
6.4. Заращивание пор и канавок в трехкомпонентной системе 311
6.5. Заключение и выводы главы 6 316
ГЛАВА 7 Взаимодействие поверхности кремния с закисью азота и дифторидом ксенона 317
7.1. Окисления кремния закисьюазота 317
7.1.1. Физико-химическая модель реакции Si иЫ20 318
7.1.2. Аналитическая модель 323
7.1.3. Математическая модель для моделирования 324
7.1.4. Методика вычислительного эксперимента, результаты и обсуждение 329
7.2. Взаимодействие кремния с дифторидом ксенона 341
7.2.1. Физико-химическая модель взаимодействия Si и XeF2 342
7.2.2. Математическая модель для моделирования 348
7.2.3. Результаты моделирования них обсуждение 350
7.3. Заключение и выводы главы 7 359
Общее заключение и выводы 361
Список публикаций с участием автора 366
Благодарности 372
Список цитируемой литературы 373
