Введение
1. Введение 9
2. Аналитический обзор 23
2.1. Эффект диффузионно-сегрегационного перераспределения примесей при термическом оксидировании кремния 23
2.1.1. Факторы, влияющие на перераспределение примеси в системе диоксид кремния - кремний 23
2.1.2. Потоки примеси в системе диоксид кремния - кремний 26
2.1.3. Уравнение баланса потоков на межфазной границе SiOa/Si 28
2.2. Экспериментальные исследования сегрегации примесей на межфазной границе SiO^/Si 30
2.2.1. Экспериментальное определение коэффициентов сегрегации 30
2.2.2. Экспериментальное определение коэффициентов массо-переноса 36
2.3. Влияние различных факторов на перераспределение леги рующих примесей и генерацию собственных точечных дефектов при термическом оксидировании кремния 39
2.3.1. Влияние условий окисления на диффузионно-сегрега ционный процесс. Неравновесная сегрегация примесей 39
2.3.2. Эффект локального накопления примесей у межфазной границы Si02/Si 43
2.3.3. Влияние термического оксидирования на диффузию примесей в кремнии 50
2.3.4. Представления о физических механизмах генерации междоузельных атомов кремния на межфазной границе Si02/Si при термическом оксидировании кремния 53
2.3.5. Диффузия легирующих примесей в диоксиде кремния 62
2.4. Математическое моделирование перераспределения легирующих примесей при термооксидировании кремния 63
2.4.1. Аналитические модели 63
2.4.2. Численные модели 65
2,5. Выводы. Постановка цели и задач работы 67
3. Экспериментальное исследование диффузионно- сегрегационного перераспределения примесей при термическом оксидировании кремния 72
3.1. Подготовка образцов и методики исследования концентра ционных распределений примесей и носителей заряда в кремнии и системе диоксид кремния — кремний 72
3.1.1. Способы подготовки образцов 72
3.1.2. Определение концентрационных распределений носителей заряда в кремнии методом дифференциальной проводимости 73
3.1.3. Определение концентрационных распределений примеси в системе диоксид кремния — кремний методом вторично-ионной масс-спектрометрии 74
3.2. Математическое моделирование процессов легирования кремния и системы диоксид кремния - кремний 78
3.2.1. Аналитическое моделирование распределения примесей в системе диоксид кремния - кремний при легировании методом ионного внедрения 79
3.2.2. Численное моделирование перераспределения примесей в кремнии при отжиге в инертной среде 82
3.2.3. Численное моделирование перераспределения примесей в кремнии при отжиге в окислительной среде 92
3.3. Экспериментальное исследование диффузионно-сегрегацион ного перераспределения бора в системе диоксид кремния - кремний 101
3.3.1. Влияние окислительных сред на диффузионно-сегрегационное перераспределение бора в системе диоксид кремния кремний 101
3.3.2. Влияние пограничного слоя "SiB-фазы" на диффузионно- сегрегационное перераспределение бора в кремнии на границе с боросиликатным стеклом 118
3.4. Экспериментальное исследование диффузионно-сегрега ционного перераспределения фосфора в системе диоксид кремния - кремний 129
3.5. Экспериментальное исследование диффузионно-сегрегационного перераспределения сурьмы в системе диоксид кремния - кремний 164
4. Моделирование диффузии и сегрегации леги рующих примесей при термическом оксидировании кремния 170
4.1. Определение сегрегационного потока через межфазную границу на основе статистических представлений 170
4.1.1. Используемая модель межфазной границы и возможные факторы, влияющие на характер процесса сегрегационного переноса примеси 170
4.1.2. Сегрегационный поток через МФГ для примесей замещения, диффундирующих в обеих фазах по непрямому междоузельному, с замещением, механизму 178
4.1.3. Сегрегационный поток через МФГ для примесей заме щения, диффундирующих в одной фазе по вакансионному, а во вторЬй - по непрямому междоузельному, с замещением, механизму 182
4.1.4. Сегрегационный поток через МФГ для примесей замещения, диффундирующих в обеих фазах по вакансионному механизму 186
4.2. Неравновесная сегрегация примесей на МФГ SiOj/Si 191
4.2.1. Математическая модель неравновесного диффузионно-сегрегационного перераспределения примесей 191
4.2.2. Неравновесная сегрегация фосфора при низкотемпературном оксидировании сильнолегированного кремния в водяном паре 194
4.2.3. Неравновесная сегрегация бора при термическом оксидировании кремния в парах воды под давлением 202
4.3. Модель диффузионно-сегрегационного перераспределения имплантированного фосфора при термооксидировании кремния, учиты вающая эффект локального накопления фосфора вблизи поверхностикремния 209
4.3.1. Анализ возможных механизмов диффузии фосфора в кремнии 209
4.3.2. Основные положения и уравнения модели 213
4.3.3. Алгоритм и результаты количественного моделирования 216
4.4. Физико-химическая и математическая модель совместного диффузионно-сегрегационного перераспределения бора и фосфора с гер\ушием 223
4.4.1. Ослабление эффекта диффузии ускоренной окислением при совместном диффузионно-сегрегационном перераспределении егирующей примеси и германия 223
4.4.2. Основные положения и уравнения модели 224
4.4.3. Результаты моделирования и их обсуждение 229
4.5. Влияние термического окисления на диффузию бора и фос фора в сильно легированных слоях кремния. Модель диффузии, уско ренной окислением в сильно легированных слоях кремния 239
4.5.1. Эффект замедления диффузии ускоренной окислением в сильно легированных слоях кремния 239
4.5.2. Основные положения и уравнения модели 240
4.5.3. Параметры модели 243
4.5.4. Результаты моделирования 244
4.5,5. Обсуждение результатов моделирования 251
4.6. Физико-химическая и математическая модель формирования оксидной плёнки при термическом оксидировании монокристалличес кого кремния 259
4.6.1. Основные положения и уравнения модели 260
4.6.2. Особенности численного моделирования термического окисления кремния 264
4.6.3. Результаты моделирования 269
5. Диффузионно -сегрегационное перераспредели - ние легирующих примесей и приборные мдп структуры 273
5.1. Влияние перераспределения примеси фосфора при термиче ском окислении кремния на пороговое напряжение интегрального р-канального МДП транзистора 275
5.1.1. Экспериментальное исследование влияния диффузионно-окислительных отжигов на пороговое напряжение р-канального МДПТ 275
5.1.2. Физико-технологическая модель порогового напряжения МДІ і транзистора 27 8
5.2. Влияние неоднородности структуры кристалла на неидентичность и рассогласование параметров однотипных короткоканаль- ных МДП транзисторов 286
Заключение 297
