автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Рекристаллизация тонких поликремниевых пленок плоским электронным лучом

На правах рукописи

ГОРШКОВ ВИТАЛИЙ ВАЛЕРЬЕВИЧ

РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ТОНКИХ ПОЛИКРЕМНИЕВЫХ ПЛЕНОК ПЛОСКИМ ЭЛЕКТРОННЫМ ЛУЧОМ

Специальность 05.27.01 - твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на

квантовых эффектах

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

Таганрог 2004

Работа выполнена на кафедре технологии микро- и наноэлектронной аппаратуры Таганрогского государственного радиотехнического университета

Научный руководитель: Заслуженный деятель науки Российской

Федерации, доктор- технических наук, профессора Сеченов Дмитрий Акимович, ТРТУ, г. Таганрог

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

Захаров Анатолий Григорьевич, ТРТУ, г. Таганрог

кандидат технических наук, доцент ГаевДахир Сайдуллахович КБГУ (г. Нальчик)

Ведущая организация: ОАО СКБ «Элькор», г. Нальчик.

Защита диссертации состоится на заседании диссертационного совета Д 212.259.04 при Таганрогском государственном радиотехническом университете (ТРТУ) по адресу: г. Таганрог, ул. Шевченко, 2 , .

С диссертацией можно ознакомиться в научно-технической библиотеке Таганрогского государственного радиотехнического университета.

Автореферат разослан

Ученый секретарь диссертационного совета, к.т.н,

Старченко И.Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы. Постоянный рост функциональной сложности интегральных схем сопровождается увеличением плотности компоновки и уменьшением геометрических размеров элементов. Необходимостью становится разработка новых принципов построения интегральных схем, в частности, создания трехмерных интегральных схем. Сложившиеся к настоящему времени представления о путях создания трехмерных интегральных схем предполагают использование методов послойного наращивания монокристаллического слоя полупроводника на изолирующее основание (КНД-технология). По условиям техпроцесса формирование каждого последующего слоя не должно вести к деградации уже сформированного слоя приборов.

Промышленные технологии формирования структур КНД, в частности, технологии КНС позволяют получать пленки монокристаллического кремния, однако, высокая стоимость сапфирного основания и низкое кристаллографическое совершенство формируемых пленок являются препятствием для их широкого применения. Возможным выходом из сложившейся ситуации являются новые, перспективные технологии, представителем которых является зонная рекристаллизация исходного некристаллического слоя полупроводника. При помощи данных технологий возможно сформировать тонкие кристаллографически совершенные слои кремния, пригодные для изготовления активных элементов ИС.

Методы зонной рекристаллизации можно условно разделить по форме на: полосковые и точечные; по источнику энергии - на: полосковые нагреватели (графитовые стержни, вольфрамовые нити), лазеры, источники некогерентного излучения, электронные пушки. Из перечисленных методов электронную пушку, генерирующую плоский электронный луч выгодно отличают:

- простота генерации луча ленточной формы с равномерным распределением энергии по длине;

- простота регулирования параметров луча: скорости мощности и толщины;

- возможность реализации как импульсного, так и непрерывного излучения;

- возможность создания луча с шириной, позволяющей обрабатывать структуру за один проход;

- одинаково высокая поглощательная способность кремния как в твердом, так и в жидком состоянии;

- химическая чистота процесса

В настоящей работе исследуется возможность применения электронного луча в качестве инструмента для проведения процесса

рекристаллизации тонких слоев поликремния. Луч генерируется электронной пушкой специальной конструкции, благодаря чему зона тепловыделения имеет линейную форму. Зона плавления линейной конфигурации, в свою очередь, обеспечивает кристаллизационный фронт с минимальной кривизной, обеспечивая зернам рекристаллизуемого слоя стабильные условия развития.

Целью работы является исследование возможности применения электронного луча для проведения процесса рекристаллизации тонких пленок поликристаллического кремния в технологии КНД, КНС. Для чего необходимо решение следующих задач.

1. Изучить влияние режимов обработки и конструктивно-топологических свойств структуры на условия рекристаллизации тонких поликремниевых пленок.

2. Рассчитать распределение температуры в многослойных структурах, обрабатываемых электронным лучом ленточной формы, включая послойное распределение температур в двух координатах.

3. Рассчитать глубины проплавления, форму ванны расплава и температурные градиенты в структуре.

4. Разработать модель температурного состояния многослойной структуры, составить алгоритм и написать программу для расчета, процесса рекристаллизации тонких,. поликристаллических пленок при. обработке плоским электронным лучом в режиме реального времени.

5. Разработать конструкцию и изготовить лабораторную установку для проведения процесса рекристаллизации тонких поликристаллических пленок.

6. Проанализировать ростовые закономерности и механизмы рекристаллизации, включая морфологию рекристаллизованного слоя.

Научная новизна

- Впервые проведено комплексное исследование метода рекристаллизации тонких слоев поликремния электронным лучом ленточной формы.

- Решено уравнение теплопроводности для четырехслойной структуры, расположенной на графитовом основании, при обработке электронным лучом ленточной формы, с учетом фазового перехода.

- Предложена модель расчета температурного состояния исследуемой структуры, учитывающая: распределение энергии по сечению луча; температурные зависимости теплоемкости и коэффициентов теплопроводности материалов структуры; соотношение положения луча и температурного фронта; нагрева обратной поверхности структуры выше фоновой температуры. Составлен алгоритм и написана программа для моделирования процесса рекристаллизации тонких слоев поликремния при обработке плоским электронным лучом в реальном масштабе времени.

- Изготовлена лабораторная установка с электронной пушкой специальной конструкции для проведения процесса рекристаллизации тонких слоев поликремния, в которой устранены основные причины, неоднородностей мощности луча по длине.

Практическая значимость работы заключается в следующем:

- выведены формулы для предварительной оценки температурного состояния и подбора режимов обработки многослойных структур плоским электронным лучом;

- написана, программа для описания» температурных процессов, происходящих в многослойной структуре в процессе обработки, что позволяет выбирать режимы обработки без предварительных экспериментов;

- разработана. экспериментальная лабораторная установка для проведения процесса обработки плоским электронным лучом;

- расчетные данные режимов и чертежи- электронной- пушки- были использованы в ОАО СКБ «Элькор» для изготовления установки и применены при остекловывании металлических подложек гибридных ИС контроллера напряжения бортовой автомобильной сети.

Достоверность результатов следует из хорошего соответствия между расчетными и экспериментальными данными, а так же данными, полученными другими исследователями.

Апробация работы. Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях:

1. Международной конференции по новым информационным технологиям в науке и образовании «ELBRUS - 97».

2. V Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления».

3. VIII Международной научной-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники».

4. VI Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления».

5. II Всероссийской научно-технической дистанционной конференции «ЭЛЕКТРОНИКА».

Публикации По результатам диссертационной работы опубликовано 6 печатных работ, из которых: 2 тезиса всероссийских конференций, 2 тезиса международных конференций, 2 статьи. В которых отражены наиболее важные положения диссертации. Основные результаты работы получены автором самостоятельно.

Основные положения, выносимые на защиту:

- метод аналитического исследования теплофизического состояния многослойной структуры, включая методику расчета профиля фазового перехода;

- программа, основанная на решении дифференциального уравнения теплопроводности методом конечных разностей, обеспечивающая детальный анализ температурных процессов, происходящих в структуре в реальном масштабе времени;

- улучшению морфологии поверхности способствует уменьшение перепада давления, вызванного термокапилярным перераспределением жидкости вдоль ванны расплава;

- устойчивые к агломерации расплава КНД-структуры могут быть сформированы при использовании комбинированного покрытия, включающего слой термического окисла. выращенного на основе поликристаллического кремния;

- разработанный метод электронно-лучевой рекристаллизации тонких поликристаллических пленок может служить основой для создания промышленной технологии изготовления КНД интегральных схем;

Объем.работы; Диссертация состоит изs введения, трех. глав,, списка публикаций, списка используемых источников,- приложения. Общий г объем диссертации 205 стр., включая 35 стр. иллюстраций, 1 таблицу, 13- стр. библиографии, 35 стр. приложений.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении обосновывается актуальность темы, сформулирована цель и выделены основные задачи исследования, а также возможные направления их реализации. Дано краткое изложение основных разделов диссертации.

В первой главе приведен обзор литературы по различным КНД-технологиям и зонной рекристаллшации поликристаллического кремния. Описываются работы по рекристаллизации тонких слоев поликремния различными источниками энергии: лазером, полосковым нагревателем, источниками некогерентного излучения, электронным лучом. Приводятся достоинства и недостатки подобных методик. Обосновывается выбор в качестве инструмента электронного луча ленточной формы, к достоинствам которого можно отнести: простоту. конструкции установки, простоту регулирования скорости мощности и толщины луча, возможность реализации как импульсного, так и непрерывного излучения, высокая производительность процесса, высокая поглощательная способность кремния в твердом и жидком состоянии, химическая чистота процесса. Приводится обзор и описание

основных видов структурных (межзеренные границы, скопления инородной примеси, отдельные дислокации, двойниковые границы) и морфологических (изменения планарности исходного слоя поликремния, обусловленные перераспределением расплава, микротрещины, линии скольжения) нарушений рекристаллизованного слоя и уже известные способы их устранения.

Во второй главе приводится решение уравнения теплопроводности для многослойных структур, обрабатываемых плоским электронным лучом. Проводится несколько решений задачи Стефана с последующим усложнением. Модель структуры для решения показана на рис. 1.

1 - слой вЮ, с параметрами:

а0 - 0,01 см7с, К - 0,02 Вагг/(см град)

2 - слой в«* с параметрами:

а, - 0,13 см7с, X, - 0,27 Ватг/(см град)

3 - слой БЮ, с параметрами:

а2 - 0,01 см7с, А, - 0,02 Ватт/(см град)

4 - подложка с параметрами:

а, - 0,13 см7с, А, - 0,27 Ватг/(см град)

5 - основание С (графит) с параметрами:

а, - 0,08 см7с, А, - 0,34 Ватт/(см град)

Структура в процессе перекристаллизации.

Рис. 1.

Для решения задачи допустим, что теплообмен вдоль оси . и воспользуемся одномерным уравнением теплопроводности:

э*е _ 1 ае

~ х'дх1

д\Г

отсутствует,

(1)

где: 0 = Т-Тфон, а - температуропроводность, t - время, у - глубина (рис. 1).

Считая задачу псевдостационарной произведем подстановку скорости луча с!х = УЖ, связав тем самым координаты с передней границей луча и исходя из условия автомодельности температурного поля, введем новую

переменную £ = У'

14-а-х

После подстановок и преобразований уравнение сводится к виду:

Граничные условия для многослойной структуры будут иметь вид: 1. Воздействие источника на верхнюю границу:

_ | V

где ^ - мощность луча, X -теплопроводность 2. Равенство температур и потоков на внутренних границах:

(3)

(4)

3. Фоновая температура на нижней границе структуры:

е,=о, (5)

Уравнение (2) было решено для задачи четырехслойной структуры, без учета графитового основания и фазового перехода, для пятислойной'- с учетом графитового основания и. для пятислойной с учетом фазового перехода. В последней задаче жидкая ванна расплава представляла собой добавочный слой со свойствами жидкого кремния и границами 05 = 9, = 9П. Граничное условие для жидкого слоя будет иметь вид:

, (120; , а9, _ - Я,. —г + К--!- = 2Ьуа.§.

(7)

Полученные выражения позволяют дать предварительную оценку температурной картине многослойной структуры в процессе обработки, а именно: вертикальным и горизонтальным температурным профилям, температурным градиентам в объеме структуры и в ванне расплава (рис. 2).

Для более точной оценки был предложен метод моделирования распределения температуры по объему структуры методом конечных разностей, а именно сеткой- прямоугольного типа. Для чего основное уравнение теплопроводности Фурье было преобразовано к виду:

Т -Т

(8)

1

-<1Б

С критериями теплового баланса:

х-м

х-м

<1 5

а

5

Опираясь на формулы (8), (9) был разработан алгоритм и написана программа демонстрация которой приведена на рис. 3.

е.-с

- —------- ... _ -

ДТ=13^С дт=п,з*с

0_-1,33 1<С фш/см 0_-1 КГПял/см а_-из фш/см 0_ЧЛ310" фМ/си

а) линейное распределение температуры, У=1-15 см/с.

9,*С

«

в

ю л Л 0„^,5б 10* ФвД/см 0_-2 КС ФМ/см гт=25,«"с 0_-15б 101 П^Д/см ДТ=712,^0 кспял/си

О I 1,5 2,5 400шм

б) нелинейное распределение температуры, У=100 см/с.

Температурные профили в КНД-структуре

Рис.2.

Ввод начальных данных Процесс моделирования

Программа для моделирования теплового состояния многослойной структуры, обрабатываемой плоским электронным лучом

Рис.3.

Программа обладает рядом достоинств, к числу которых относятся:

- удобный графический интерфейс;

- возможность моделировать процесс с любыми топологическими, теплофизическими параметрами слоев обрабатываемой структуры, любыми параметрами луча и фоновыми температурами;

- встроенная база данных с теплофизическими параметрами, включая температурные зависимости некоторых из них;

- гибкая настройка точности (длительности) моделирования;

- сохранение промежуточных и конечных данных в форматах, допускающих последующую обработку в программах (Maple, MathCad, MathLab);

- возможность просматривать: форму ванны расплава, вертикальные и горизонтальные профили и градиенты температур;

- возможность рассчитывать структуры, содержащие до 11 слоев с различными параметрами, что может быть использовано для моделирования технологии создания многослойных ИС.

Полученные данные о температурах и градиентах позволили вывести формулу для оценки равновесного профиля пленки (морфологических

и критерия устойчивости для оценки стабильности кристаллического роста

где к — коэффициент, сегрегации для предполагаемой примеси; Тт — температура плавления кремния; VKp - скорость кристаллизации; D — коэффициент диффузии примеси в жидком кремнии? С - равновесная концентрация примеси в жидком кремнии; ГК-капиллярная константа, определенная как отношение силы поверхностного натяжения расплавленного Si(G) и энергии фазового перехода (L); т - наклон линии ликвидуса.

В третьей главе описывается изготовленная лабораторная установка с электронной пушкой специальной конструкции рис. 4. В которой устранены основные виды неоднородностей мощности луча, по сечению и длине.

По результатам экспериментов были построены зависимости энергии плавления слоя поликремния на заданную глубину от скорости луча и фоновой температуры представлены на рис. 5. Разброс значений на зависимостях можно объяснить нестабильностью поддержания режима обработки от процесса к процессу. Сравнение экспериментальных и аналитических зависимостей, показывает схожесть характера изменения величин при общей разнице в численных значениях.

1-Т.-880"С

2-Т.-ЯХГС

1-У-15еи/е

2-V-1JcWo

Зависимость энергии плавления слоя поликремния КНД-структуры от спорости луча (слева) и фоновой температуры (справв) при фиксированной

глубине плавления Рис.5.

Исследование динамики плавления слоя поликремния позволяет сформулировать понятие динамической нестабильности процесса оплавления рис. 6. Причиной нестабильности данного вида является термодиффузия, в

первом случае вдоль движения луча, во втором в боковых направлениях. Составляющая термодиффузии в направлении движения луча- неизменна для данного вида структур. Составляющая боковой термодиффузии определяется геометрией рекристаллизуемой структуры. В чистом виде нестабильность, обусловленную продольной термодиффузией, можно наблюдать на образцах прямоугольной формы, обрабатываемых движущимся параллельно какой-либо грани источником. Здесь начальная стадия обработки сопровождается образованием зоны неоплавленного поликремния, на длине которой температурный профиль достигает стационарного состояния, соответствующего режиму плавления, близкому к равновесному. На конечном участке структуры режим нарушается за счет отражения тепловой волны от торцевой грани структуры, что вызывает плавление основания структуры и соответствующее ему изменение морфологии. В том случае, если структура расположена под некоторым углом к направлению движения луча или имеет другую форму, например диска, возникают боковые составляющие термодиффузии. Для первой половины диска по направлению движения луча имеет место расширение зоны тепловыделения, характеризующееся перетеканием тепла к боковым граням структуры, за счет чего края остаются неоплавленными. Противоположная ситуация складывается на второй половине диска.

а)

б)

1 - начало плаатения, 2 - зона морфологических дефектов, б - нестабильность плавления вызванная боковым оттоком тепла, в • нестабильность плавления вызванная боковым притоком тепла,

а - нестабильность обусловтенная продольной термодиффузией,

/ - длина луча, V- вектор скорости луча

в)

Динамические нестабильности процесса рекристаллизации

Рис. б.

Анализ кристаллографического состояния рекристаллизованного слоя производился методами электронографии на отражение, металлографии в совокупности с растровой и оптической микроскопией. Размер и форма монокристллических зерен исследовались методом травления в селективном травителе, при этом границе монокристаллического блока ставилась в соответствие линия, образованная последовательностью ямок травления, от составляющих границу дислокации. В качестве травителя использовался водный.раствор двухромовокислого калия [44 г. К2СГ2О2 : 1000мл НгО] и фтористоводородная кислота в соотношении 1:2, так называемый травитель Секко. Дислокации, расположенные непосредственно в монокристаллическом блоке, выявлялись травлением в травителе Сиртла, 33% водный раствор хромового ангидрида и фтористоводородной кислоты в соотношении Л :2. Снижение скорости травления достигалась разбавлением травителя водой до концентрации, обеспечивающей скорость травления аналогичную в травителе Секко. Оба травителя потенциально взаимозаменяемы. В частности, травитель Сиртла выявляет межзеренные границы. Время травления ограничено толщиной рекристаллизованного слоя и не превышает 1 мин.

На рис. 7. представлена рекристаллизованная структура со стравленным слоем защитного окисла.

\ , \ \

а - перечадная область плавления; ЮОчкм

б - область геометрического отбора, \ \

в • облапь стационарного роста.

Направление движения луча указано стрелкой.

Рекристаллизованиый слой поликремния Рис.7.

Так область плавления, а, следовательно, и начальной рекристаллизации, как следует из анализа динамической нестабильности процесса плавления, непосредственно контактирует с нерасплавленным (частично расплавленным) поликремнием (рис. 7 темная линия вдоль границы области плавления). Переход от твердотельной рекристаллизации к жидкофазной сопровождается формированием переходной области плавления, состоящей из укрупненных зерен хаотичной конфигурации. Размер зерен переходной области увеличивается по мере удаления от границы области плавления. Складывается ситуация, при которой существует избыток затравок в виде частично расплавленных зерен исходного поликремния. Анализируя переходную область (рис. 7 (а)) можно видеть, что не каждый кристалл исходного поликремния станет затравкой для растущего монокристаллического блока. Преимущество получают кристаллиты глубоко вклинившиеся в расплав. Кристаллиты центральной части переходной области так же увеличиваются в размерах, однако конкурирующий рост первых не позволяет сформироваться монокристаллическим областям значительных размеров. В пользу сказанного свидетельствует форма зерен переходной области плавления, ширина которых практически не отличается от длины. Переходная область плавления сменяется зоной интенсивного укрупнения монокристаллических зерен. Доминирующим здесь является механизм геометрического отбора, при котором, как можно предположить, получают рост зерна определенных ориентации. Процесс укрупнения сменяется областью стационарного роста, где существенного изменения размеров зерен не происходит.

Конкурирующим механизму затравливания на нерасплавившихся зернах исходного поликремния можно считать процесс спонтанного зародышеобразования, вследствие чего в рекристаллизованном слое могут существовать зерна непосредственно не контактирующие с затравливающим кристаллитом. Первый механизм характерен начальному и установившемуся участкам кристаллизации, с явно выраженным «тянущим» температурным полем, второй механизм может проявляться на заключительном этапе кристаллизации, при встрече противоположно направленных кристаллизационных фронтов, а так же на различного рода неоднородностях основания. Обязательным условием реализации механизма спонтанного зародышеобразования является отсутствие (или малость) азимутального градиента. Определяющими для величины монокристаллических зерен в этом случае будут абсолютный перегрев и вертикальный градиент в расплаве. Следует отметить, что при плавлении строго на толщину слоя поликремния второй механизм затравливания может реализовываться за счет неоднородностей (тепловой, концентрационной, морфологической) на

кристаллизационном фронте. Монокристаллические зерна, затравленные на начальном участке кристаллизации непосредственно будут контактировать с переходной областью окончания плавления. Подразумевается, что динамическая нестабильность плавления отсутствует.

Малая толщина слоя поликремния (0,5-0,8 мкм) практически исключает возникновение зерен по толщине слоя. Анализ конфигураций межблочных границ на склонах методами растровой микроскопии показывает практически вертикальное их расположение.

Форма монокристаллических блоков определяется неконтролируемыми процессами на кристаллизационном фронте. По форме монокристаллические блоки представляют двухмерные образования, вытянутые преимущественно в направлении движения луча. Принципиально нет ограничений на длину блока. Монокристаллический бло1с, зародившись на границе области плавления делясь на дочерние, которые в свою очередь тоже делятся, может достигать противоположного края структуры.

Анализируя конфигурацию моно кристаллических блоков можно сформулировать ряд закономерностей кристаллического роста, присущих схеме рекристаллизации. Так процесс разрастания зерен (преимущественно по ширине) компенсируется образованием межзеренных границ (рис. 3.9). Сам процесс разрастания возможен благодаря прекращению роста- отдельных зерен. Процесс образования границ однонаправлен, т.е. граница зародившись на кристаллизационном фронте произвольно не исчезает, это было бы эквивалентно полному совпадению ориентации, разделенных границей соседних блоков. Межзеренная граница может аннигилировать при прекращении кристаллического роста каким-либо блоком. Нехарактерным установившемуся режиму кристаллизации является образование монокристаллического блока за счет разделения (разведения) границ. Несмотря на то, что сам процесс разделения маловероятен он может стимулироваться различного рода структурными неоднородностями.

В процессе экспериментов исследовалась роль защитного покрытия, в качестве которого использовался окисел, сформированный следующими способами: осаждением в реакторе атмосферного давления; разложением силана в плазме ВЧ-разряда; ВЧ-распылением БЮг- Использовались так же комбинированные слои, состоящие из окислов, полученных перечисленными методами и термического окисла, суммарной толщиной 0,1-2 мкм. Поликремний для исследуемых структур выращивался методом пиролиза силана, нижний окисел - термическим окислением, с толщинами 0,65 и 0,6 мкм соответственно.

Критерием оптимальности процесса рекристаллизации служило условие полного плавления рекристаллизуемого слоя с минимальным оплавлением

основания. Граница плавления в подложке определялась косвенно по измерению концентрации дислокаций на границе расплав - твердое тело.

Серия экспериментов, проведенных fia указанное структурах, выявила существование двух в,идов морфологических нарушений поверхности! разрыв и отслоение верхнего защитного покрытия с разбиением слоя поЛикремния не обособленные капли и перераспределение расплава без разрушения защитного покрытия. В первом случае происходит разрушение с труктуры; во втором - происходит перераспределение расплавленного поликремния и, в зависимости от свойств защитного окисла, образование характерного рельефа. Нарушений второго вида серией мер предварительного характера можно

минимизировать до приемлемых значений.

Шар-шлиф рекристаллизованнои структуры РисЛ

Эксперименты на структурах с защитным диэлектриком, сформированным различными способами, показали, что наибольшей «стойкостью» к отслаиванию обладает термический окисел, выращенный на

основе поликремния. Запас прочности других окислов столь мал, что минимальная нестабильность расплава вызывает разрушение структуры. Расстояние от границы начала плавления до области разрушения слоя не превышало 1-2 мм в направлении движения луча. Использование термического окисла толщиной 0,1 мкм и более позволяет полностью исключить отслаивание защитного покрытия. Аналогичным свойством обладает покрытие представляющее собой комбинацию тонкого (0,1-0,2 мкм) термического и полученного другим способом окислов. Термическая обработка структур с комбинированным окислом, второй слой которого выращен низкотемпературным способом, предотвращает гофрирование рекристаллизуемого слоя, стабилизирует ванну расплава, рис 8. Относительно «рыхлые» слои комбинированного защитного SiО2 (T^^ = 300°С) напротив не в состоянии стабилизировать расплав. Те же структуры после отжига при Т=500°С, t=60 мин или структуры с комбинированным окислом, верхний слой которого получен методом пиролиза силана в реакторе атмосферного давления (Тпир. = 450°С) после рекристаллизации имеют рельеф вытянутых, преимущественно по линиям скольжения возвышенностей. Дефекты -смыкание окислов верхнего и нижнего, на структурах с жестким покрытием-встречаются значительно реже..

Морфология поверхности слоев поликремния, содержащих тонкий защитный термический окисел (0,1-0,2 мкм) весьма развита. Период морфологических возмущений расплава значительно меньше, чем у слоев поликремния с толстым защитным покрытием. Границы монокристаллических блоков совпадают с гранями многих крупных морфологических дефектов.

В приложении 1 приводится листинг программы на языке C++ Builder.

В приложении 2 приводится полное решение уравнения теплопроводности шестислойной структуры для математической системы Maple v.7.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ II ВЫВОДЫ

По результатом работы можно сделать следующее выводы: 1.Электронный луч ленточной формы является одним из перспективных инструментов для обработки тонких поликремниевых пленок, обладающий следующими преимуществами: простота конструкции электронной пушки; простота регулирования параметров луча; возможность реализации как импульсного, так и непрерывного излучения; высокая производительность процесса; способность обеспечивать равномерное плавление в пределах зоны проплавления; химическая чистота процесса.

2.Лучшие условие кристаллизации позволяют реализовать режимы с медленной скоростью обработки и высокой фоновой температурой, т.к. при данных режимах перепад давления, обусловленный термокапиллярным перераспраделением жидкости вдоль ванны расплава, достигает минимума.

3.Для достижение стабильного роста на кристаллизационном фронте следует использовать пленки нелегированного поликремния.

4.Пленки поликристаллического кремния, Рекристаллизованные на установке электронно-лучевой обработки в режиме оплавления имеют квазимонокристаллическую структуру. Размеры монокристаллических блоков достигают значений ЗООмкм х 50 мкм. Основной дефект кристаллографической структуры рекристаллизованного слоя - границы зерен с небольшим углами разориентации.

5. Ориентация монокристаллических блоков слоя кремния рекристаллизованного без использования затравок определятся нерасплавившимися зернами (100) переходной области плавления. Преимущественное развитие на этапах геометрического отбора и стационарного роста получают зерна ориентированные кристаллографической плоскостью (111) параллельно кристаллизационному фронту. Конфигурация зерен слоя определяется правилом конкурирующего роста зерен преимущественной ориентации, а так же тепловой и морфологической неоднородностью кристаллизационного фронта.

6. Морфологические нарушения, связанные с агломерацией расплава, предотвращаются использованием комбинированного защитного покрытия, включающего в себя слой термического окисла, выращенного на основе поликремния. Пленки высокотемпературного окисла, использующиеся в качестве защитного покрытия, эффективно стабилизируют ванну расплава. Метод перекристаллизации, формирующий зону расплава значительных размеров критичен к плавлению основания.

В целом, размеры зерен, полученных в процессе рекристаллизации тонких поликремниевых пленок плоским электронным лучом, электрофизические и морфологические свойства конечных структур указывают на возможность применения данного метода обработки в технологии КНД, и при изготовлении ТИС.

Содержание диссертационной работы отражено в следующих публикациях: 1.Горшков В. В., Сеченов Д. А. Расчет теплового режима и геометрии проплавления пленки поликремния при рекристаллизации электронным лучом. 2000, - Таганрог.: Тезисы V всероссийской научной конференции

студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления», стр. 209

2.Горшков В. В., Сеченов Д. А. Программа моделирования и расчета температурных профилей и градиентов в многослойных структурах, рекристаллизуемых лучом ленточной формы. - 2002, Таганрог.: Труды УШ международной научной-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники», часть 1, стр. 98

3.Горшков В. В., Сеченов Д. А. Программа расчета температурных профилей и градиентов в многослойных структурах, использующая метод сеток. 2002, - Таганрог.: Тезисы VI всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления», стр. 198

4. Горшков В. В., Сеченов Д. А. Моделирование термодинамического состояния многослойной структуры, обрабатываемой плоским электронным лучом// Проектирование и технология радиоэлектронных средств - 2003. -№3. - с. 52-56

5. Горшков В. В., Сеченов Д. А. Моделирование термодинамического состояния многослойной структуры, при рекристаллизации поликремния плоским электронным лучом. 2003, - Москва.:

иЯЬ: http://www.mocnit.miee.ru/conf

II Всероссийская научно-техническая дистанционная конференция «ЭЛЕКТРОНИКА».

6. Горшков В. В., Сеченов Д. А. Моделирование термодинамического состояния многослойной структуры при проведении процесса рекристаллизации поликремния плоским электронным лучом // Перспективные информационные технологии и интеллектуальные системы -2004.-№1(17).-с. 41-49

Научный вклад, внесенный автором в работы, опубликованные в соавторстве В статьях в соавторстве с научным руководителем Сеченовым Д.А. им были поставлены задачи исследования, а так же совместно с ним обсуждались полученные результаты и формулировались выводы.

В работе №1 Горшков В.В. провел вычисление профиля фазового перехода и произвел оценку влияния топологических и теплофизических характеристик на его форму.

В работе №2 Горшков В.В. вывел формулу, разработал алгоритм и написал программу для моделирования температурной картины в многослойных структурах, обрабатываемых источником энергии плоский формы.

»13883

В работе №3 Горшков В.В. провел численные эксперименты и оценил влияние разбивки цикла итераций на точность вычислений.

В работе №4 Горшков В.В. вывел формулу для расчета температурных профилей в пятислойной структуре с учетом фазового перехода.

В работе №5 Горшков В.В. провел численный эксперимент для определения величины температурных градиентов в объеме структуры и в ванне расплава.

В работе №6 Горшков В.В. провел моделирование процесса,. описал лабораторную установку, выполнил ряд экспериментов и сопоставил теоретические и экспериментальные данные.

Подписано в печать 28.05.2004г. Печ л. 1,25. Уч.-изд.л. - 1,13 Печать оперативная. Тираж 100. Заказ 049. Издательство Таганрогского государственного радиотехнического университета ГСП, 17А, Таганрог, 28, Некрасовский, 44 Типография Таганрогского государственного радиотехнического университета ГСП 17 А, Таганрог, 28, Энгельса, 1

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. КНД-ТЕХНОЛОГИИ. СПОСОБЫ СОЗДАНИЯ

МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКОГО СЛОЯ.

1.1. Зонная рекристаллизация поликристаллического кремния.

1.1.1. Лазерная рекристаллизация.

1:1.2. Рекристаллизация полосковым нагревателем.

1.1.3. Рекристаллизация источниками некогерентного излучения.231.1.4. Электронно-лучевая рекристаллизация.

1.2. Дефекты рекристаллизованного слоя.

1.3. Способы улучшения кристаллографического совершенства рекристаллизуемого слоя.

1.4; Выводы.

ГЛАВА 2. РЕШЕНИЕ УРАВНЕНИЯ ТЕПЛОПРОВОДНОСТИ ДЛЯ ПРОЦЕССА ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВОЙ

РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИИ ПОЛИКРЕМНИЯ НА ДИЭЛЕКТРИКЕ.

2.1. Решение задачи без учета графитового основания и фазового перехода.

2.2. Анализ теплового состояния структуры без учета графитового состояния и фазового перехода.

2.3. Моделирование и анализ теплового состояния структуры с учетом влияния графитового состояния.

2.4. Теплофизическое состояние структуры на этапах плавления, кристаллизации.

2.5: Моделирование термодинамического состояния многослойной структуры, обрабатываемой плоским электронным лучом.

2.6. Термокапиллярное перераспределение расплавленного поликремния.

2.7. Выводы.

ГЛАВА 3. РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ПОЛИКРЕМНИЯ ЭЛЕКТРОННЫМ ЛУЧОМ ЛЕНТОЧНОЙ ФОРМЫ. Ю

3.1. Организация процесса рекристаллизации.

3.2. Свойства исходного слоя поликремния.

3.3. Исследование процесса перекристаллизации поликремния н< изолирующем основании.

3.4. Исследование кристаллографической структуры рекристаллизованных пленок.

3.4.1. Влияние кристаллографических дефектов на свойства рекристаллизованного кремния.

3.4.2. Методы анализа кристаллографического состояния рекристаллизованного слоя.

3.4.3. Исследование кристаллографической структуры плен< Si, рекристаллизованных на диэлектрике без использования затравок.

3.4.4. Механизмы образования структурных дефектов в процессе рекристаллизации.

3.5. Исследование морфологии рекристаллизованного кремния.

3.6. Выводы.

Объект исследования и актуальность темы

Постоянный! рост функциональной сложности интегральных схем: сопровождается увеличением плотности компоновки и уменьшением геометрических размеров элементов. Необходимостью становится разработка новых принципов построения интегральных схем, в частности* создания трехмерных интегральных схем. Сложившиеся к настоящему времени представления о путях создания трехмерных интегральных схем предполагают использование методов послойного наращивания монокристаллического слоя полупроводника на изолирующее, основание (КНД-технология). По условиям техпроцесса формирование каждого последующего слоя не должно вести к деградации уже сформированного слоя приборов.

Промышленные технологии формирования структур КНД, в частности, технологии КНС позволяют получать пленки монокристаллического кремния, однако, высокая стоимость сапфирного основания и низкое кристаллографическое совершенство формируемых пленок являются препятствием для» их широкого применения. Возможным выходом из сложившейся ситуации являются новые, перспективные технологии, представителем которых является зонная рекристаллизация исходного некристаллического слоя полупроводника. При помощи данных технологий i возможно сформировать тонкие кристаллографически совершенные слои! кремния, пригодные для изготовления активных элементов ИС.

Методы зонной рекристаллизации можно условно разделить по форме на: полосковые и точечные; по источнику энергии - на: полосковые нагреватели (графитовые стержни, вольфрамовые нити), лазеры, источники некогерентного излучения, электронные пушки. Из перечисленных методов электронную пушку, генерирующую плоский электронный луч выгодно отличают:

- простота генерации луча ленточной формы с равномерным распределением энергии по длине;

- простота регулирования параметров луча: скорости мощности и толщины;

- возможность реализации как импульсного, так и непрерывного излучения;

- возможность создания луча с шириной, позволяющей обрабатывать структуру за один проход;

- одинаково высокая поглощательная способность кремния как в твердом, так и в жидком состоянии;

- химическая чистота процесса.

В настоящей работе исследуется возможность применения электронного луча в качестве инструмента для проведения процесса рекристаллизации тонких слоев поликремния. Луч генерируется электронной пушкой специальной конструкции, благодаря чему зона тепловыделения имеет линейную форму. Зона плавления линейной конфигурации, в свою очередь, обеспечивает кристаллизационный фронт с минимальной кривизной, обеспечивая зернам рекристаллизуемого слоя стабильные условия развития.

Цель и задачи работы

Целью настоящей работы является исследование возможности применения электронного луча для проведения процесса рекристаллизации тонких пленок поликристаллического кремния в технологии КНД, КНС.

Для достижения поставленной цели необходимо решение следующих задач:

1. Изучить влияние режимов обработки и конструктивно-топологических свойств структуры на условия рекристаллизации тонких поликремниевых пленок.

2. Рассчитать распределение температуры в многослойных структурах, обрабатываемых электронным лучом ленточной формы, включая послойное распределение температур в двух координатах.

3. Рассчитать глубины проплавления, форму ванны расплава и температурные градиенты в структуре.

4. Разработать модель температурного состояния многослойной структуры, составить алгоритм и написать программу для расчета процесса рекристаллизации тонких поликристаллических пленок при обработке плоским электронным лучом в режиме реального времени.

5. Разработать конструкцию и изготовить лабораторную установку для проведения процесса рекристаллизации тонких поликристаллических пленок.

6. Проанализировать ростовые закономерности и механизмы рекристаллизации, включая морфологию рекристашгазованного слоя.

Структурная схема диссертационной работы приведена на рис. 1.

Рис. В.1.

Научная новизна

Впервые проведено комплексное исследование метода рекристаллизации тонких слоев поликремния электронным лучом ленточной формы.

Решено уравнение теплопроводности для четырехслойной структуры, расположенной на графитовом основании, при обработке электронным лучом ленточной формы, с учетом фазового перехода. Предложена модель расчета температурного состояния исследуемой структуры, учитывающая: распределение энергии по сечению луча; температурные зависимости теплоемкости и коэффициентов теплопроводности материалов структуры; соотношение положения луча и температурного фронта; нагрева обратной поверхности структуры выше фоновой температуры. Составлен алгоритм и написана программа для моделирования процесса рекристаллизации тонких слоев поликремния при обработке плоским электронным лучом в реальном масштабе времени.

Изготовлена лабораторная установка с электронной пушкой специальной конструкции для проведения процесса рекристаллизации тонких слоев поликремния, в которой устранены основные причины неоднородностей мощности луча по длине.

Практическая значимость

- выведены формулы для предварительной оценки температурного состояния и подбора режимов обработки многослойных структур плоским электронным лучом;

- написана программа для описания температурных процессов, происходящих в многослойной структуре в процессе обработки, что позволяет выбирать режимы обработки без предварительных экспериментов;

- разработана экспериментальная лабораторная установка для проведения процесса обработки плоским электронным лучом;

- расчетные данные режимов и чертежи электронной пушки были использованы в ОАО СКБ «Элькор» для изготовления установки и применены при остекловывании металлических подложек гибридных ИС контроллера напряжения бортовой автомобильной сети.

Достоверность работы

Достоверность результатов следует из наличия корреляции между расчетными и экспериментальными данными, а так же данными, полученными другими исследователями.

Апробация работы

Основные результаты работы докладывались на следующих конференциях:

1. Международной конференции по новым информационным технологиям в науке и образовании «ELBRUS - 97».

2. V Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления».

3. УШ Международной научной-технической конференции «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники». „

4. VI Всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления».

5. П Всероссийской научно-технической дистанционной конференции «ЭЛЕКТРОНИКА».

Публикации

По результатам диссертационной работы опубликовано 7 печатных работ, из которых: 3 тезиса всероссийских конференций, 2 тезиса международных конференций, 2 статьи.

Основные положения, выносимые на защиту

- метод аналитического исследования теплофизического состояния многослойной структуры, включая методику расчета профиля фазового перехода;

- программа, основанная на решении дифференциального уравнения теплопроводности методом конечных разностей, обеспечивающая детальный анализ температурных процессов, происходящих в структуре в реальном масштабе времени;

- улучшению морфологии поверхности способствует уменьшение перепада давления, вызванного термокапилярным перераспределением жидкости вдоль ванны расплава;

- устойчивые к агломерации расплава: КНД-структуры могут быть сформированы при использовании комбинированного покрытия, включающего слой термического окисла, выращенного на основе поликристаллического кремния;

- разработанный метод электронно-лучевой рекристаллизации тонких поликристаллических пленок может служить основой для создания промышленной технологии изготовления КНД интегральных схем.

Краткое содержание работы

Во введении обоснована актуальность темы, определены цель и задачи исследований, изложены научная новизна, практическая ценность работы и представлены основные положения, выносимые на защиту.

В первой главе проведен обзор известных методов, процесса рекристаллизации. Кратко рассмотрены их достоинства и недостатки.

Во второй главе приводится решение уравнения теплопроводности для четырехслойной структуры, обрабатываемой плоским электронным лучом:

1) без учета графитового основания и фазового перехода,.

2) с учетом только основания,

3) с учетом как основания, так и фазового перехода.

Приведены расчетные данные распределения температуры по глубине структуры и поверхности структуры для различных режимов обработки.

Рассмотрена модель для описания термодинамического состояния многослойной структуры. Описана методика и алгоритм работы программы, моделирующей процесс рекристаллизации методом конечных разностей, а именно сеткой прямоугольной формы. Проведен анализ температурных профилей и градиентов для основных режимов обработки.

Рассмотрены причины морфологических нарушений, присущих процессу рекристаллизации тонких поликристаллических пленок.

В третьей главе описана установка и методика проведения процесса рекристаллизации тонких поликристаллических пленок плоским электронным лучом. Приводятся результаты исследования свойств исходного поликристаллического кремния и рекристаллизованного слоя. Описываются основные методы анализа кристаллографического состояния рекристаллизованной структуры. Анализируются возможные причины структурных дефектов и морфологических нарушений поверхности рекристаллизуемого слоя.

Объем работы

Диссертация состоит из введения, трех глав, списка публикаций, списка используемых источников, приложения. Общий объем диссертации 20Г стр., включая 35" стр. иллюстраций, t таблиц, М стр. библиографии, 34 стр. приложений.

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

По результатом работы можно сделать следующее выводы:

Г. Электронный луч ленточной формы является одним из перспективных инструментов для обработки тонких поликремниевых пленок, обладающий следующими преимуществами: простота конструкции электронной пушки; простота регулирования параметров луча; возможность реализации как импульсного, так и непрерывного излучения; высокая производительность процесса; способность обеспечивать равномерное плавление в пределах зоны проплавления; химическая чистота процесса. ф 2. Лучшие условие кристаллизации позволяют реализовать режимы с

V » медленной скоростью обработки и высокой фоновой температурой, т.к. при данных режимах перепад давления, обусловленный термокапиллярным перераспределением жидкости вдоль ванны расплава, достигает минимума.

3. Для достижение стабильного роста на кристаллизационном фронте следует использовать пленки нелегированного поликремния.

4. Пленки поликристаллического кремния, Рекристаллизованные Hat установке электронно-лучевой обработки в режиме оплавления имеют квазимонокристаллическую структуру. Размеры монокристаллических блоков достигают значений ЗООмкм х 50 мкм. Основной дефект кристаллографической структуры рекристаллизованного слоя — границы зерен с небольшим углами разориентации.

5. Ориентация монокристаллических блоков слоя кремния Ф рекристаллизованного без использования затравок определятся нерасплавившимися зернами (100) переходной области плавления. Преимущественное развитие на этапах геометрического отбора и стационарного роста получают зерна ориентированные кристаллографической плоскостью (Ш) параллельно кристаллизационному фронту. Конфигурация зерен слоя определяется правилом конкурирующего роста зерен преимущественной ориентации, а так же тепловой и морфологической неоднородностью кристаллизационного фронта. 6. Морфологические нарушения, связанные с агломерацией расплава, предотвращаются использованием комбинированного защитного покрытия, включающего в себя слой термического окисла, выращенного на основе поликремния. Пленки высокотемпературного окисла, использующиеся в качестве защитного покрытия, эффективно стабилизируют ванну расплава. Метод перекристаллизации, формирующий зону расплава значительных размеров критичен к плавлению основания. В целом размеры и качество монокристаллических блоков пригодны для создания на них активных элементов ИС.

1. Janji S., Kanagawa F. Process for producing monocristalline layer on insulator. //Jap. J. Appl. Phys., 1989, №10.

2. Бейзитер JI.K., Вовси А.И., Патмалниекс A.A. Об уменьшении массопереноса и испарения при зонной плавке тонких слоев полупроводниковых материалов // Изв. АН Латв. ССР. Сер. физ. и техн. наук. 1968. №3 С. 42-44

3. Горшков В.В., Сеченов Д.А. Моделирование термодинамического состояния многослойной структуры, обрабатываемой плоским электронным лучом// Проектирование и технология радиоэлектронных средств 2003. — №3.-с. 52-56

4. CW laser anneal of polycrystalline silicon: crystalline structure, electrical properties/ A. Gat, L. Gerzberg, J.F. Gibbons, T. J. Magee. J. Peng, J.D. Hong, //Appl. Phys. Lett. 1978 V. 33, №8. P. 775-778

5. Laser inducted crystallization of silicon on bulk amorphous substrates: an overview/ D.K. Biegelsen, N.M. Jonson, IV. G. Hawkins et al. In ref 32. P. 537-548.

6. Kobayashi Y., Fukami A., Suzuki T. RF recrystallization of poly crystalline silicon on fused silica for MOSFET devices // J. Electrochem. Soc.- 1984. V. 131, №5. p. 1188-1194.

7. Лиманов А. Б., Гиваргизов Е. И. Лазерная зонная перекристаллгоация тонких пленок кремния: метод, структура, механизмы. Микроэлектроника. М. 1991. 356-369 с.

8. Tomoyasu /., Hiroyuki Т., Kyochi S. Method of forming a single crystal semiconductor layer from a non-single cristalline material by a shaped energy beam. //Jap. J. Appl. Phys., 1989, №10.

9. Silicon films on sapphire. // Repits Progr. Phys., 1987, 50, №3, pp. 327-371:

10. Laser & Electron Beam Processing of Materials, N.Y.: ACad Press, 1980, P. 267271.

11. Is SOI for circuits applications? // Process. Semicond. Device, 1987.

12. Манжосов Ю. А., Качурин Г. А., Плотников E. А. Поверхность. Физика, химия, механика., 1989, №2. 138-140 с.

13. Ямада Е., Маэда Т. Рекристаллизация кремниевых пластин и слоев кремния на диэлектрике с помощью лазера с непрерывной генерацией (яп.) / Пер. Баркова А. В. Кумамото дангаку когакубу кэнкю хококу. 1986, т. 35, № 1, -41-47 с.

14. Лиманов А. Б., Гиваргизов Е. ИЛазерная зонная перекристаллизация тонких пленок кремния: метод, структура, механизмы. Микроэлектроника. М. 1991. 356-369 с.

15. Кентаро С., Митихиро М., Такаси X. Способ термообработки1 поликристалических пленок, (яп.) / Пер. Баркова А. В; Кумамото дангаку когакубу кэнкю хококу. 1987, т. 34, № 2, 42-48 с.

16. Hayafuji Y. Recrystallization of polycristattine Si over Si02 through strip electron beam irradiation, (англ.) пер. Моргенштерн Б. А. / Silicon-on-insulator: Its Technology and Applications. №10,1989. 85 - 97 c.

17. Seizo K., Jun K., Masayoshi K., Katunobu A. Seeded electron beam recristallization of large area SOI using striped tungsten encapsulation technique. // Jap. J. Appl. Phys., 1987, №10.

18. Chen С. K., Pjieffer L.f West K. W., GeisM. IV., DavackS. Capping techniques for zone-melting recristallized SOI films. Semicond. Insul. and Thin Film Transistor Technoli 1985.

19. Mertens P. W., Wouters D; J., Yallup K. J., Maes H. E. Evaluation of lamp zone-melting recrystallizflion. Silicon-on-insulator and Buried Metals Semicond. 1987.

20. Nashimura Т., Arasaka Y. J. Beam-melting recristallization. Crystal Growth 83 V 63 #3 P.484-492

21. Dutartre D;, Haond M., Bensahel D., Microscopy of thin Si films during lamp zone-melting. Semicond. Insul. and Thin Film Transistor Technol. 1985.

22. Silicium sur isolaunt: Une nouvell< technique. / Пер. Макеев A. M. «Vide, couches minces», 1988, 43, №241. 319-320 c.

23. Wouters D., Mertens P., Maes H. E. Beam-melting recristallization of polysilicon layers for SOL application. "ESPRIT'85", 1985. 23-27 c.

24. Cameron A., Meyer D. SOI structures formed using line-source electron beam recrictallization. Silicon-on-insulator and Buried Metals Semicond. 19871

25. Сэцуо У., Ясуо У. Сони майкрокомпюта. (яп.)/Пер. Баркова А. В; 1988.-86 с.

26. Quitza X., Ryssel H. CW argon laser induced zone-melting recrystallization of thin silicon on oxide.//Proc. Int. Conf. Semicond. and Integr. Circuit Technol., 1986.

27. R.A. Laffand G.L. Mutchins, IEEE Trans. Electron Devises ED-21, 743, 1974.

28. Kusunoki S., Inone K, Nashimura Т., Arasaka Y. Orientation control of the silicon film on insulator by laser recristallizatiom //Jap. J. Appl. Phys., 1987, №10.-62-70 c.

29. Ramesh S., Martinez A., Petruzzello J. Addnessing the problem of agglomeration, surface roughness and crystal imperfection! in SOI films. Semicond. InsuL and Thin Film Transistor Technol. 1985.

30. Recent advances in Si and Ge zone-melting recrystallization/ C.K. Chen, M.W. Geis, H.K. Choi, et al In Ref 34. P. 575-582.

31. Limanov А.В., Givargizov E.I. Control of structure of zone-melting silicon films on amorphous substrates // Mater. Lett. 1983. V. 2, № 2. P. 93-96.

32. Cellular growth in micro-zone melted silicon. / H.J. Lea my, C.C. Chang, H. Baumgart et alH Mater. Lett. 1982. V. 1, № 1. P. 33-36.

33. Egami К, Kimura M. Strong 100 texture formation of poly crystalline silicon films on amorphous insulator by laser recrystallization // Appl; Phis. Lett. 1984. V. 45, №8. P. 854-856.

34. Pinizozotto R.F., Lam H.W., Vaandrager B.L. Subgrain boundaries in laterally seeded silicon-on-oxide formed dy graphite strip heater recrystallization // ppl. Phis. Lett. 1982. V. 40, №5. P. 388-390.

35. Zone-melting recrystallizationof Si Films with a moveable-strip-heater oven / M.W.Geis, H.I. Smith, B.-Y. Traur et al II J. Electrochem. Soc. 1982. V. 129, №12. P. 2812-2818.

36. Solidification-front modulation to entrain subboundaries in zone-melting of Si on SiC>2 / M.W. Geis, H.I. Smith, D.J. Silversmith et al II J. Electrochem. Soc -1983. V. 130, №5. P. 1178-1183.

37. Е.И. Гиваргизов Искусственная эпитаксия перспективная технология элементной базы микроэлектроники. -М.: Наука, 1988. с.94

38. Cline Н.Е. An analysis of the process of recrystallization of silicon thin films with either a scanning laser or strip heater // J. Appl. Phys. 1983. V. 54; № 5. P. 2683-2691.

39. Рыкалин H.H., Зуев И.В., Углов A.A. Основы электронно-лучевой обработки материалов. -М.: Машиностроение, 1978. 239с.

40. Stultz T,J,, Gibbons J.F. The use of beam shaping to achieve large-grain GW laser- recrystallization polysilicon on amorphous substrates // Appl. Phys. Lett. -1981. V. 39, №6. P. 498-500.

41. M. Boukezzata, B. Birouk and D. Bielle-Daspet S econd-oxidation properties of thin polysilicon films grown by LPCVD and heavily in situ boron-doped, Thin Solid Film, Vol: 335, Is. 1-2, P. 70-79.

42. Oxygen in zone-melting-recrystallized silicon-on-insulator films: its distribution and possible role in subboundary formation / J.C.C.Fan, B.-Y.Tsaur, C.K. Chen et all! Appl. Phys. Lett. 1984. V. 44, №11. P. 1086-1088.

43. The role of oxygen in zone-melting recrystallization of silicon on insulator. In Ref. 33. P. 477-489.

44. Я.В. Фаттахов, И.Б. Хайбулин, P.M. Баязитов, E.M. Мисюрев, P. Гретчел Анизотропное локальное плавление монокристаллического и имплантированного кремния импульсами некогерентного света. Поверхность. Физика, Химия, Механика №11, 1989, с.61-69.

45. Н.Е. Cline Analysis of the process of recrystallization of thin silicon films in-situ either a scanning laser or strip heater. J. Appl. (Phus. 54(5)), 1983,2683-2691.

46. Yablonovitch E., Gmitter T. Wetting angles and surface tension in the crystallization of thin liquid film // J. Eloctrochem. Soc. 1984. V. 131, № 11. P. 2625-2630.

47. Kuroda E., Mats и da M., MakiM. Growth and characterization of silicon ribbon crystal grown with wetting and non wetting disks // Phis. Stat. Sol. - 1978. V. 48a, №1. P. 105-111.

48. A. Gat, L. Gerzberg, J.F. Gibbons, T.J. Maga, J. Peng, J.D. Hong II Appl. Phys. Lett. 1978. V. 33 P. 755.

49. J.B. Boyce, R.T. Fulks, J. Ho, R. Lu, P. Mei, R.A. Street, K.F. Van Schuylenbergh and Y. W^/i^ Laser processing of amorphous silicon for large-area polysilicon imagers, Thin Solid Films, Vol. 383, 2000, Is. 1-2, P. 137-142

50. G. Fortunate, L Mariucci, R. Carluccio, A. Pecora, and V. Foglietti Eximeer laser crystallization techniques for polysilicon TFTs, Thin Solid Films, Vol. 364; 2000, Is. 1-2, P. 150-155

51. Fan J.C.C., Geis M. W., Tsaur B.-Y. Lateral epitaxy by seeded solidification for growth of single crystal Si films on insulator // Appl/Phis. Lett. - 1981. V 38, #5. P. 365-367.

52. Artificial epitaxy of semiconductors / E.I. Givargizov, A.B. Limanov, L.A. Zadorozhnaya et al. II J. Cryst. Growth. -1983. V. 65, #1-3. P 339-342.

53. Investigation of the silicon beading phenomena during zone-meftmg recrystallization / Z.A. Weinberg, V.R. Deline, Т.О. Sedgwick et al. И Appl. Phys. Lett. 1983. V. 43, № 12. P. 1105-1107.

54. A.A. Карасин, В.И. Клыков Структуры КНД и КМОП ИС на их основе. Электронная промышленность. №10, 1989, с.2-7.

55. С.Н. Коляденко, А.В. Двуреченский, A.JI. Васильев Структуры кремний на изоляторе, формируемые перекристаллизацией поликремния импульсным нагревателем. Электронная промышленность №4, 1989 г., с.3-7.

56. Сеченов Д.А., Козлов В.М., Нащанский А.В, Чередниченко Д.И. Морфология слоев рекристаллизованных плоским электронным лучом. ВИНТИ, депонент, код рубрики 47.13.

57. Improve crystal perfection in zone-recrystallized Si films on SiCb / L. Pfeiffer, K.W. West, S. Pain, D.C. Joy. In Ref. 34.: P. 583-592:

58. J.R. Devid, RA. Mamah on, H. Shrned. Characterization of the dual electron beam technique for recrystallization of silicon films. J. Electrochem. Sos., v. 132, #8, 1985, 1919-1924:

59. Zorabedian P., Karnins T.L Lateral seeding of silicon-on-insulator using elliptical laser beam: a comparison of scanning methods. In Ref. 35. P. 81-86.

60. Palkuti L.J., Pang C.-S. Line source processing of SOI structures with laser and electron beam. In Ref. 35. P. 93-99.

61. Influence of crystalline structure on performance of thin film transistor / G.K. Celler,K.K. Ng,L.E. Trimble, E.I. Povilonis. In Ref. 34. P. 583-592.

62. Recrystallization of Si on amorphous substrates by doughnut-shaped CWAr laser beam / S. Kawamura, J. Sakurai, M. Nakano, M. Takagi I/ Appl: Phys. Lett. -1982. V. 40, № 5. P. 394-395.

63. Aizaki N.-A. Recrystallization of silicon film on insulating layer using a laser beam split by a birefringent plate // Appl. Phys. Lett. 1984. V. 44, № 7. P. 686688.

64. Seeded oscillatory growth of Si over Si02 by CW laser irradiation / G.K. Celler, L.E. Trimble, K.K. Ng et al II Appl. Phys. Lett. 1982. V. 40, № 12. P. 10431045.

65. Haond M., Vu D.P. Use of incoherent light for annealing implanted Si wafers and growing single crystal Si on Si02 // Electron. Lett. - 1982. V. 18, № 17. P. 727-728.

66. Halogen lamp recrystallization of silicon on insulator substrates / D.P. Vu, M.

67. Hong, D. Bensahel, M. Dupuy II J. Appl. Phys. 1983. V. 54, № i. p. 437-439.щ

68. Use of selective annealing for growing very large grain silicon on insulator / J.P. Colinge, E.Demoulin, D. Bensahel, G. Auvert II Appl. Phys. Lett. 1982. V. 41, № 4. P. 346-347.

69. Energy beam Solid interaction and transient thermal processing symp., Boston, Mass., Nov. 14-17, 1983, N.Y., 1984, P. 465-480.

70. Патент ЕР №0167391 заявка JP №60-83322.

71. Патент ЕР №0167391 заявка JP №61-44785.

72. Патент ЕР №0167391 заявка JP №61-15319.

73. The mechanism of orientation in Si graphoepitaxy by laser or strip heater recrystallization / H.I. Smith, C.V. Thompson, M.W. Geis et al II J. Electrochem. Soc. 1983. V. 130, № 10. P. 2050-2053.

74. Localization of defects on SGI film via selective recrystallization using halogen lamps ID. Bensahel, M. Haond, D.P. Vu, J.P. Colinge II Electron Lett. 1983. V. 19, № 11. p. 464-466.

75. An etch pit technique for analyzing crystallographic orientation in Si film / К.А. Bezjian, H.I. Smith, J.M. Carter, M.W. Geis Hi. Electrochem. Soc. 1982. V. 129, №8. P. 1848-1850.

76. Single-crystal silicon transistor in laser-crystallized" thin films on bulk glass / N.M. Jonson, D.K. Beigelsen, H.C. Tuan, et al II IEEE Electron Dev. Lett. -1982. V. EDL-3, № 12. P. 369-372.

77. Kobayashi Y., Fukami A. Improvement of SOI/MOSFET characteristics by recrystallizing connected silicon islands on fiised quartz // IEEE Electron Dev. Lett. 1984. V. EDL-5, № 11. P. 458-460.

78. Single crystalline germanium island' on insulator by zone melting recrystallization/ M. Takai, T. Tanigawa, K. Gamo, S. Namba II Jap. J. Appl. Phys. 1983. V. 22, № 10. P. L624-L626.

79. Atwater H.A., Smith H.I., Geis M.W. Orientation selection by zone-melting silicon films through planar cjnstruction // Appl. Phys. Lett. 1982. V. 41, № 4a. P. 747-749.

80. Orientation filtering by growth velocity competition in zone-melting recrystallization of silicon on Si02 / H.A. Atwater, С. V. Thompson, H.L Smith, M.W. Geis// Appl. Phys. Lett. - 1983. V. 43; № 12. P. 1126-1128.

81. C.W. Mullins, R.F. Secerko Stability function of a planar interface during solidification of a dilute binary alloy.// J. Appl. Phys. Vol 35, №2, 1964 P. 444451.

82. J. Narayan, H. Naramoto, C. W. White Cell formation and interfacial instability in laser-annealed Si-In and Si-Sb alloys.//J. Appl. Phys. Vol 52(2), 1982 P. 912915:

83. Горшков В.В., Сеченов Д.А. Программа расчета температурных профилей и градиентов в многослойных структурах, использующая метод сеток. 2002,

84. Таганрог.: Тезисы VI всероссийской научной конференции студентов и аспирантов «Техническая кибернетика, радиоэлектроника и системы управления», с. 198

85. И.Н. Аброян, А.Н. Андронов, А.И. Титов Физические основы электронной технологии. -М.: Высшая школа, 1984.

86. Gupta V.V., Song H.J., Im J.S. Non-equilibrium two-dimension model of excimer laser melting and solidification of thin film Si // Abstr. of MRS Fall Melting. 1995. №B12.21.

87. А.Б. Лиманов Моделирование латерального роста зерен в процессе эксимерной кристаллизации пленок a-Si // Микроэлектроника, т. 26, №2, 1997, с. 136-142.

88. Горшков В. В., Сеченов Д. А. Моделирование термодинамического состояния многослойной структуры, при рекристаллизации поликремния плоским электронным лучом. 2003, Москва.:

89. URL: http://www.mocnit.miee.ru/conf

90. П Всероссийская научно-техническая дистанционная конференция «ЭЛЕКТРОНИКА».

91. Jackson К.F., Kurtze D.A. Instability in radiatively melted silicon filmИ J. Crystal Growth. 1985. V. 71, № 2 P. 385-390

92. Матаре Г. Электроника дефектов в полупроводниках: пер. с англ. М «Мир», 1975. с. 44.

93. Tamata M., Morita S., Hattoti S. Graphoepitaxy of evaporated film of stearic acid using the laser annealing: Abstract 2nd. Intern. Gonf. Langmuir — Blodgett Films. Schenectady - N.Y., 1988. Paper 85.

94. Я.В. Феттахов, И.Б. Хайбуллн, P.M. Баязитов, E.M. Мисюрев, P. Гретчел. Анизотропное локальное плавление монокристаллического и имплантированного кремния импульсами некогерентного света. Поверхность. Физика, Химия, Механика №11, 1989, с. 61-69.

95. Научный вклад, внесенный автором в работы, опубликованные в соавторстве

96. В статьях в соавторстве с научным руководителем Сеченовым Д.А. им были поставлены задачи исследования, а так же совместно с ним обсуждались полученные результаты и формулировались выводы.

97. В работе №5 Горшков В.В. вывел формулу для расчета температурных профилей в пятислойной структуре с учетом фазового перехода.

98. В работе №34 Горшков В.В. провел вычисление профиля фазового перехода и произвел оценку влияния топологических и теплофизических характеристик на его форму.

99. В работе №96 Горшков В.В. вывел формулу, разработал алгоритм и написал программу для моделирования температурной картины в многослойных структурах, обрабатываемых источником энергии плоский формы.

100. В работе №97 Горшков В.В. провел численные эксперименты и оценил влияние разбивки цикла итераций на точность вычислений.

101. В работе №101 Горшков В.В. провел численный эксперимент для определения величины температурных градиентов в объеме структуры и в ванне расплава.

102. В работе №102 Горшков В.В. провел моделирование процесса, описал лабораторную установку, выполнил ряд экспериментов и сопоставил теоретические и экспериментальные данные.