WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

   Добро пожаловать!


 

                                       

                                       На правах рукописи

  МИЛЕШКО Леонид Петрович

РАЗРАБОТКА И ИССЛЕДОВАНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ОСНОВ ФОРМИРОВАНИЯ ЛЕГИРОВАННЫХ АНОДНЫХ

  ПЛЕНОК ДИОКСИДА КРЕМНИЯ

                               Специальность:

05.27.01 – твердотельная электроника, радиоэлектронные компоненты, микро- и наноэлектроника, приборы на квантовых эффектах

          АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени

  доктора технических наук

  Таганрог – 2010

Работа выполнена в Технологическом институте Южного федерального университета в г. Таганроге на кафедре химии и экологии.

Научный консультант: доктор технических наук, профессор 

  А.Н. КОРОЛЕВ (ТТИ ЮФУ, г. Таганрог).

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор

                              ГАВРИЛОВ С.А. (МИЭТ, г. Зеленоград);

  доктор физико-математических  наук, профессор

                      РУДАКОВ В.И.  (ЯФ ФТИАН, г. Ярославль);

                              доктор технических наук, профессор

  АГЕЕВ О.А. (ТТИ ЮФУ, г. Таганрог).

                               

Ведущая организация: ФГУП «Научно-исследовательский институт 

электронной техники», г. Воронеж

Защита состоится « 23 »___декабря___2010 г. в__1420____ на заседании диссертационного совета Д 212.208.23 в  Южном федеральном университете

по адресу: 347928, Россия, г. Таганрог Ростовской области, ул. Шевченко, 2,

ауд. Е-306.

С диссертацией можно ознакомиться в зональной библиотеке Южного федерального университета.

Автореферат разослан « »___сентября_ 2010 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета, 

д.т.н., профессор Старченко И.Б.

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность темы диссертации

Достижение технологической независимости от иностранных государств в разработке, производстве и применении компонентной базы, используемой в электронных системах, имеющих стратегическое значение для национальной безопасности, является основной целью политики России в области развития электронной промышленности на среднесрочный период.

Электроника слоев SiO2 на кремнии - фундаментальная база проектирования и технологии изготовления кремниевых приборов,  интегральных микросхем и наноэлектронной аппаратуры.

Среди известных методов получения оксидных пленок на поверхности полупроводников анодное окисление в электролитах вызывает особый интерес благодаря уникальной возможности контролировать по величине напряжения формирования толщину растущего слоя оксида с наноразмерной точностью непосредственно во время протекания процесса (in situ).

Другое ценное достоинство метода электролитического анодирования (ЭА) заключается в том, что он позволяет создавать на кремниевых подложках своеобразную «мозаику» легированных анодных оксидных пленок (ЛАОП), содержащих примеси разного типа и  различной  концентрации. Это достигается путем чередования процессов локального ЭА и фотолитографии. После высокотемпературного отжига подложек с такой «мозаикой» получаются сложные полупроводниковые структуры.

Впервые об анодировании кремния в концентрированной  серной кислоте, при котором Si ведет себя как вентильный металл, сообщали Гюнтершульце и Бетц. В результате систематических исследований кинетики роста, состава, строения, свойств и технологических возможностей применения анодного SiO2, начиная с работы Шмидта и Михеля, опубликованной в  1957 году, к настоящему времени накоплена обширная информация по данным вопросам. Согласно результатам статей Баранова И.Л., Табулиной Л.В., Становой Л.С., Русальской Т.Г. и Шостак Ю.А., фосфатные и боратные ЛАОП кремния являются перспективными диффузантами для наноэлектронной технологии. Однако электрохимия ЛАОП недостаточно изучена.

До сих пор отсутствует фундаментальная теория, описывающая физико-химический механизм введения легирующей примеси в состав оксидной пленки полупроводника в процессе электролитического анодирования.

Большой вклад в создание предпосылок для построения такой теории внесли научные школы Анохина В.З., Байрачного Б.И., Богоявленского А.Ф., Ерусалимчика И.Г., Изидинова С.О., Конорова П.П., Лабунова В.А., Одынца Л.Л., Пархутика В.П., Сорокина И.Н., Угая Я.А., Урицкого В.Я., Чистякова Ю.Д., Шаталова А.Я., Шишияну С.Т. и др.

Инжекция и перенос носителей заряда через границу электролит-SiO2 и в слое SiO2 под действием электрического поля подробно исследованы в трудах Барабан А.П., Булавинова В.В., Конорова П.П. и др. Однако механизмы электрохимического взаимодействия анионов с материалом анода на границе Si (SiC, Si3N4) - SiO2  ранее практически не рассматривались.

Реализация центральных задач данной проблемы обеспечит  научно-технический прорыв в  отечественных микро- и нанотехнологиях, физики, химии и электроники слоев анодных оксидов, которые представляют значительный интерес для электрохимии твердого тела, ионной проводимости диэлектриков (твердых электролитов) и многих других областей науки и техники, в которых применяется анодное окисление металлов и полупроводников с целью получения пленок и покрытий различного назначения.

В связи с этим создание физико-технологических основ электроники анодных оксидных пленок кремния и его соединений, формируемых в легирующих электролитах, – актуальная научно-техническая проблема.

Цели и задачи работы

Целью настоящей работы является разработка физико-химических и технологических основ получения легированных анодных оксидных пленок кремния и его соединений, предназначенных для создания элементов полупроводниковых приборов и интегральных микросхем.

Для достижения этой цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Изучить термодинамические закономерности взаимодействия Si и его соединений (SiC и Si3N4) с компонентами легирующих электролитов.

2. Исследовать кинетику анодного окисления кремния и его соединений в легирующих электролитах.

3.  Определить характер и степень влияния легирующих добавок на состав, строение и свойства анодных пленок диоксида кремния.

4. Выявить особенности диффузии примесей в кремний из легированных анодных оксидных пленок Si и его соединений.

5. Оценить технологические возможности использования легированных анодных оксидных пленок Si и его соединений для создания элементов кремниевых приборов и интегральных микросхем.

Научная новизна диссертационной работы

1. Экспериментально установлено, что в гальваностатическом режиме электролитического анодирования Si, SiC и Si3N4 образование анодных оксидов кремния происходит с активационным контролем процесса.

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

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

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

HPO>HPO >PO>B(OH)>HCО>CO>OH>NO >NO.

4. Теоретически определено, что мера химического сродства нитрида кремния с анионами многокомпонентных электролитов повышается в следующем порядке:

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

5. Теоретически выявлена общность механизмов формирования ЛАОП на Si, SiC и Si3N4, состоящая в том, что образование легированного анодного SiО2 осуществляется через  элементарные стадии  возникновения промежуточного соединения SiО.

6. Экспериментально обнаружено, что в легирующих электролитах повышается cкорость анодирования кремния, карбида и нитрида кремния.

7. Экспериментально установлено, что порядок  по легирующим компонентам Н3ВО3, Н3РО4  и H3AsO4  анодных реакций формирования ЛАОП  меньше 1, т. е. эти реакции не являются элементарными (одностадийными).

8. Экспериментально установлено, что зависимости скорости роста формирующего напряжения от плотности тока имеют степенной характер, что указывает на активационный характер процесса анодирования Si, SiC и Si3N4 в гальваностатическом режиме.

9. Экспериментально установлено, что зависимости концентрации легирующих добавок в ЛАОП  от их содержания в легирующих электролитах описываются адсорбционными уравнениями Фрейндлиха и Ленгмюра в областях низких  и высоких концентраций соответственно.

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

11. Теоретически выявлено, что, несмотря на установленную неоднородность распределения фосфора и бора по толщине ЛАОП, временные и температурные зависимости поверхностного сопротивления и глубины залегания р-n- переходов и распределения примесей в них удовлетворительно согласуются с математической моделью диффузии примесей из равномерно легированной оксидной пленки.

Практическая значимость работы

1. Получены экспериментальные зависимости глубины залегания p-n-переходов, поверхностного сопротивления и поверхностной концентрации от технологических параметров (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 характеристиками.

2. Получены экспериментальные зависимости  поверхностного сопротивления и глубины залегания р-n- переходов от времени и плотности тока поляризации, позволяющие выбирать условия легирования пленок термического диоксида кремния фосфором для формирования в кремнии p-n переходов с заданными электрофизическими характеристиками.

3. Разработана технология изготовления кремниевых МОП-транзисторов со встроенным каналом n–-типа с использованием фосфатных ЛАОП.

4. Экспериментально установлено, что пробивное напряжение у транзисторов  n-p-n типа  с эмиттерными областями, сформированными диффузией фосфора из ЛАОП, в 1,7 раза выше, чем в случае диффузии из традиционно используемого треххлористого фосфора.

5. Экспериментально установлено, что 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 бора из традиционно используемой кварцевой пластины, насыщенной борным ангидридом.

6. Экспериментально выявлено, что применение диффузии примесей из ЛАОП позволит сократить число высокотемпературных операций при изготовлении ИС на взаимодополняющих МОП транзисторах до  двух.

7. Экспериментально выявлено, что при использовании в качестве твердого диффузанта анодноокисленных пленок нитрида кремния и термического диоксида кремния вскрытие  контактных окон после диффузии возможно 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.

8. Разработана технологическая оснастка и установка для проведения процессов группового электролитического анодирования полупроводниковых подложек.

9. Разработан пакет прикладных программ для осуществления компьютерных расчетов термодинамических функций анодных реакций.

Внедрение результатов работы

       Комплекс программ физико-химического моделирования (ФХМ-1) для АРМ исследователя электрохимических технологических процессов микроэлектроники применен в ОКБ НЭВЗ НПО «Адрон» (г. Новосибирск).

       Конструкция установки для группового электролитического анодирования с десятипозиционным вращающимся токоподводом использована в НИИ МВС ЮФУ (г. Таганрог).

       Полученные в диссертационной работе результаты используются в лекционных курсах учебных дисциплин по специальностям 210201, 210104 и 210601 на кафедре технологии микро- и наноэлектронной аппаратуры ТТИ ЮФУ (г. Таганрог).

Материалы диссертации были использованы при выполнении работ по государственному контракту № 02.740.11.0122 (ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России на 2009-2013 годы»).

Апробация работы

Основные научные результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались на различных международных, всесоюзных и всероссийских научных конференциях и семинарах, в частности:

1. 2 Всесоюзном симпозиуме  «Электрохимия и коррозия металлов в водно-органических и органических средах».  Ростов-на-Дону. 1984. 

2. II Всесоюзной научной конференции  «Физика окисных пленок». Петрозаводск. 1987.

3. Республиканском научно-техническом семинаре «Анод – 88».  Казань. 1988.

4. Второй  всесоюзной конференции по физике стеклообразных твердых тел.  Рига- Лиелупе. 1991.

5. IX Всесоюзной конференции «Химическая информатика». Черноголовка.  1992.

6. Всероссийской научно-практической конференции «Лабораторное дело: организация  и методы исследования».  Пенза.  2001.

7. III Всероссийской научно-технической конференции с международным участием «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники». Дивноморское.  1996.

8. Всероссийской конференции «Современные электрохимические технологии». Саратов. 2002.

9. Второй Всероссийской научной  конференции с международным участием «Экология 2002 – море и человек». Таганрог.  2002.

10. Международной научной конференции «Химия твердого тела и  современные микро- и нанотехнологии».  Кисловодск. 2002. 

11. VII Международной научно-технической конференции «Современные средства связи». Минск. 2002.

12. V International Seminar on Silicon Carbide and Related Materials(ISSCRM-2004). Velikij Novgorod. 2004.

13. VIII Международной научно-технической конференции  «Современные средства связи».  Минск.  2003.

14. III  Международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии». Кисловодск. 2003.

15. IY Международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии». Кисловодск. 2004.

16. Десятой международной научной конференции и школы-семинара «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники». Дивноморское. 2006.

17. Международной научно-технической конференции «Нанотехнологии - 2010». Дивноморское. 2010.

Публикации

       По материалам диссертационной работы опубликовано 57 печатных работ, в том числе 1 монография, 34 статьи, 7 авторских свидетельств СССР и 13 тезисов докладов.  Опубликована 21 работа в журналах, входящих в «Перечень ведущих научных журналов и изданий, выпускаемых в Российской Федерации, в которых должны быть опубликованы основные научные результаты диссертаций на соискание ученой степени доктора наук».

Структура и объем диссертации

       Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка, включающего 174 наименования и приложений. Содержание диссертации изложено на 236 страницах, из них 162 стр. машинописного текста, 74  иллюстрации и 23 таблицы. Акты о внедрении результатов диссертационной работы содержатся в приложениях. 

Научные положения, выносимые на защиту

1. Термодинамические закономерности взаимодействия кремния, карбида кремния и нитрида кремния с компонентами фосфатных, арсенатных и  боратных электролитов.

2. Кинетические закономерности анодного окисления кремния, карбида кремния и пленок нитрида кремния в фосфатных, арсенатных и  боратных электролитах.

3. Технологические закономерности формирования фосфор-, бор- и мыщьяксодержащих анодных оксидных пленок кремния.

4. Технологические закономерности диффузионного легирования кремния из фосфор-, бор- и мыщьяксодержащих анодных оксидных пленок кремния.

5. Технологические аспекты создания кремниевых МОП-транзисторов, n-р-n- транзисторов, диодов и резисторов с использованием легированных анодных оксидных пленок кремния.

СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

       Во введении обоснована актуальность темы диссертации, приведены цель и задачи исследований, научная новизна и практическая значимость, сведения об апробации работы и основные научные положения, выносимые на защиту, а также краткое содержание диссертационной работы.

Первая глава посвящена разработке механизмов взаимодействия компонентов электролитов с  Si, SiC и Si3N4 .

Вопрос о природе контролирующей cтадии процессов образования анодных оксидных пленок Si, SiC и Si3N4  при постоянной плотности тока на линейных участках  зависимостей напряжения формирования Uф от времени электролитического анодирования t оставался открытым.

В связи с этим были аппроксимированы зависимости скорости роста формирующего напряжения dUф/dt от плотности тока jг , построенные по гальваностатическим кривым, приведенным в литературе, которые хорошо спрямляются в логарифмических координатах выражением dUф/dt = jг.

Это указывает на то, что в гальваностатическом режиме электролитического анодирования Si, SiC и Si3N4 образование анодных оксидов кремния происходит с активационным контролем процесса.

После осуществления расчетов  с помощью пакета прикладных программ значений стандартных термодинамических функций из всех формально возможных реакций были отобраны реакции с максимальным значением изменения энергии Гиббса

-G, имеющие наименьшую молекулярность.

Мера химического сродства кремния с анионами уменьшается в следующем ряду:

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

С термодинамической точки зрения наиболее благоприятно происходит взаимодействие кремния с нитрит-анионом:

Si + NO = SiO2 + N2 + e. (1)

Данная реакция складывается из двух последовательных стадий:

  Si + NO = SiO + N2 + e, (2)

  SiO + NO = SiO2 + N2 + e. (3)

Отсюда следует, что промежуточным продуктом реакции (1) является оксид кремния, образующийся по реакции (2)

При взаимодействии кремния с гидроксид-ионами также имеет место анодная реакция возникновения  промежуточного соединения SiO:

                       Si + OH = SiO + H + 2e,                               (4)

который затем реагирует с анионами  NO, NO, OH, PO, B(OH)  с образованием SiO2 .

При этом парциально (параллельно и независимо друг от друга) могут протекать следующие анодные реакции:

              SiO + NO = SiO2 + N2 + e,                       (3)

              SiO + NO = SiO2 + N2 + e,  (5)

                        SiO + OH = SiO2 + H + 2e, (6)

  SiO + PO = SiO2 + P2O5 + 2e,  (7)

      SiO + B(OH) =  SiO2 + B2O3 + H+ 2e. (8)

Наличие в ЛАОП не только диоксида кремния и оксидов легирующих элементов, но также мета- и ортокремниевой и кислот, склонных к гелеобразованию, указывает на возможность возникновения на их поверхности так называемого «гель-слоя», концепция которого была выдвинута Ликлема.

Это обстоятельство косвенно свидетельствует в пользу справедливости коллоидно-электрохимической теории А.Ф. Богоявленского  и коллоидной модели Ерусалимчика И.Г. структуры поверхности оксида кремния для процесса электролитического анодирования Si.

Реакционная способность SiC по отношению к анионам уменьшается в  ряду:

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

Термодинамически наиболее благоприятным является взаимодействие SiC с нитрит-анионом:

SiC + 2NO = SiO2 + N2 + CO2 + 2e. (9)

Эта реакция, очевидно, протекает в три последовательных стадии:

  SiC + NO = SiO + C + N2 + e,  (10)

SiO + NO = SiO2 + N2 + e, (3)

C + NO = CO2 + N2 + e. (11)

Как и в случае анодного окисления Si во всех составах электролитов при анодировании SiC возможно образование  некоторых количеств H2SiO3, а также H4SiO4.

В состав фосфатных и боратных ЛАОП на SiC легирующие примеси должны входить в виде фосфорного или борного ангидридов.

Итак, присутствие в ЛАОП, наряду с диоксидом кремния, не только оксидов легирующих элементов, а и кислот, свидетельствует в пользу возможности возникновения на их поверхности гель-слоя.

Этот факт является косвенным подтверждением справедливости коллоидно-электрохимической теории А. Ф. Богоявленского и модели коллоидного строения Ерусалимчика И.Г. поверхности оксида кремния  для процессов анодного окисления карбида кремния в фосфатных и боратных электролитах.

Мера химического сродства  нитрида кремния с анионами убывает в ряду:

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

Наибольшей реакционной способностью Si3N4 обладает по отношению к нитрит-аниону:

  Si3N4 + NO  = SiO2 + N2 + e.  (12)

Данная реакция происходит, по-видимому, в две элементарные стадии:

  Si3N4 + NO  = SiO + N2 + e,  (13)

SiO + NO  = SiO2  + N2 + e, (3)

т.е. как и в случаях с Si и SiC  оксид кремния является промежуточным продуктом.

Вхождение в состав ЛАОП, не только оксидов фосфора и бора, но и  кремнекислот H4SiO4 или  H2SiO3 подтверждает возможность присутствия гель-слоя на их поверхности, что доказывает справедливость коллоидно-электрохимической теории А.Ф. Богоявленского и коллоидной модели Ерусалимчика И.Г. строения поверхности оксида кремния  в случае электролитического анодирования пленок  Si3N4.

Таким образом, выявлена общность механизмов образования анодного SiO2  при ЭА кремния и его соединений в многокомпонентных растворах.

Во второй главе обобщены результаты исследований количественных закономерностей, связывающих скорость роста ЛАОП на кремнии с концентрацией H3PO4, Н3ВО3  и  H3AsO4 в  электролитах на основе этиленгликоля (ЭГ) и тетрагидрофурфурилового спирта (ТГФС).

Измерения толщины и показателя преломления ЛАОП проводились при длине волны света λ=541нм на эллипсометре Э-3.

При исследовании процесса ЭА кремния методом вращающегося диска  выявлено, что на линейных участках вольт-временных Uф,t зависимостей dUф/dt практически не зависит от числа оборотов подложки. Однако в условиях вращения подложки повышается предельное напряжение формирования в концентрированных растворах до 360 В, соответствущего процессу ЭА в электролите без легирующих добавок. Следовательно, на участках линейной протяженности  зависимостей Uф,t  процесс формирования анодных оксидных пленок на кремнии индифферентен к массопереносу легирующих добавок в электролите.

На линейных участках U(t)  зависимостей  между толщиной АОП δ и напряжением формирования U существует, как известно, прямопропорциональная зависимость:

δ = m⋅U,

где: m – параметр анодирования (приращение толщины АОП на 1 В формирующего напряжения).

Из результатов исследования влияния легирующих добавок на параметр анодирования кремния  следует, что m возрастает с увеличением концентрации легирующих добавок в электролитах.

Для определения порядков анодных реакций по Н3ВО3 и Н3РО4 снимали серии кинетических кривых и на линейных участках усреднённых U(t) зависимостей определяли значения dU/dt, а по ним построили искомые концентрационные графики, показанные на рис. 1, 2.

Рис.1. Зависимость скорости роста формирующего напряжения от содержания  Н3ВО3 в ЭГ + 0,045 М НNО3 + 0,1 М Н2О при плотности тока анодирования 150 А/м2 кремния КЭФ – 0,3(1) и

10 КЭФ–1,0/250 ЭКДБ –10(2)

Рис. 2. Зависимость скорости роста формирующего напряжения от содержания Н3РО4 в  ЭГ + 0,045 М НNО3 + 1 М Н2О при плотности тока анодирования 150 (1), 90 (2) и 50 (3) А/м2 кремния КЭФ – 0,3 (1)

и КДБ – 1 (2,3)

Как видно из этих рисунков, экспериментальные зависимости dU/dt(C) спрямляются в логарифмических координатах. Поэтому зависимости скорости роста формирующего напряжения от концентрации легирующего компонента (Н3ВО3 или Н3РО4) с достаточно высокой точностью аппроксимируются выражением

dU/dt = xCy ,

где y – порядок анодной реакции по концентрации легирующего компонента С.

Как следует из рис. 1, 2 dU/dt имеет порядок меньше 1 по концентрации легирующего компонента: значение dU/dt для фосфатного электролита почти в 2 раза выше, чем для боратного. Это, возможно, вызвано более высокой концентрацией РО, чем В(ОН) в анодирующих растворах из-за большей степени диссоциации Н3РО4, нежели Н3ВО3.

Рис. 3. Зависимость скорости роста формирующего  напряжения от содержания ортомышьяковой  кислоты в анодирующем растворе

Как следует из рис. 3 зависимость скорости роста формирующего напряжения от содержания H3AsO4 в электролите аппроксимируется выражением:

dU/dt = 0,23C

Повышение скорости роста ЛАОП в присутствии арсенат-анионов, по-видимому, связано с образованием дополнительных количеств анодного SiO2 и H2SiO3, а также включением в состав ЛАОП As и As2O5.

Для исследования кинетических особенностей анодного окисления карбида кремния в фосфатных и боратных электролитах на основе этиленгликоля в работе  использовались монокристаллы 6Н-SiC n-типа, выращенные методом Лели, с концентрацией электронов ~ 1018 см-3. На рис. 4 показаны полученные зависимости формирующего напряжения U  от времени окисления t при различных плотностях тока.

Рис.4. Вольт-временные зависимости анодного окисления 6Н-SiC в фосфатном электролите при различных плотностях тока, мА/см2:

1 - 3, 2 - 5, 3 - 7, 4 - 10, 5 - 15,  6 – 20

Как видно из рис. 4 после стадии I (быстрого роста напряжения до 30-40 В) и стадии II (замедленного роста) наблюдается линейная зависимость U(t), на которой можно выделить три участка, причем участки III и V имеют одинаковый наклон. Более того, максимальное напряжение формирования Umax, которое может быть достигнуто при использовании фосфатного электролита, составляет порядка 250 В, после чего начинаются колебания напряжения. Данная величина Umax соответствует толщине оксидной пленки порядка 150 нм. При дальнейшем анодировании качество пленки снижается.

Скорость роста формирующего напряжения dU/dt в зависимости от плотности тока j показана на рис. 5. Величина dU/dt была вычислена по наклону линейных участков зависимостей вольт-временных характеристик.  Увеличение dU/dt вследствие присутствия фосфорной кислоты в электролите отчетливо видно на рис. 5. Зависимости dU/dt(j) с хорошей точностью аппроксимируются формулой: dU/dt = j, аналогичной для анодного окисления кремния.

Таким образом, при гальваностатическом режиме анодного окисления SiC уравнение Гюнтершульце и Бетца остается справедливым для общей плотности тока.

Рис.5. Скорость роста формирующего напряжения в зависимости от плотности тока: 1, 2 – анодирование SiC в нитратном электролите; 3, 4 – анодирование SiC фосфатном электролите (участки III, V и IV на рис. 4)

Определены порядки анодных реакций карбида кремния по концентрациям легирующих компонентов.  В случае фосфатных электролитов  , а для боратных .

Для определения порядков анодных реакций нитрида кремния по концентрациям легирующих кислот снимались кинетические кривые и на линейных участках усредненных U(t) зависимостей были определены значения dU/dt, а по ним построены искомые концентрационные графики, показанные на рис. 6 и 7.

Как видно из этих рисунков, экспериментальные dU/dt(C) зависимости с высокой точностью спрямляются в логарифмических координатах при концентрациях H3BO3 до 2,5 М, а H3PO4 до 1,5 М.

Рис. 6. Зависимость скорости роста формирующего напряжения от содержания ортоборной кислоты в ЭГ+0,045М HNO3+0,1М H2O

Рис. 7. Зависимость скорости роста формирующего напряжения от содержания ортофосфорной кислоты в ЭГ+0,045М HNO3

То есть в этих диапазонах зависимости скорости роста формирующего напряжения от концентрации легирующего компонента (H3BO3 или H3PO4) аппроксимируются выражением

.

Как следует из рис. 6 и 7 dU/dt имеет порядок меньше 1 по концентрации легирующего компонента. 

Влияние концентрации H3PO4, H3AsO4 и H3BO3 в легирующих растворах электролитов на  содержание фосфора, мышьяка и бора в анодном диоксиде кремния охарактеризовано в третьей главе.

Для количественной оценки концентраций P, As и B в ЛАОП использовали методы нейтронно-активационного анализа  и твердотельного трекового детектора, которые имеют чувствительность 1014 и 1017 см-3 соответственно. Погрешность определения концентрации примесей не превышала 15 – 25%.

Для аппроксимации экспериментальных зависимостей концентрации атомов примесей в ЛАОП кремния (бора Nв, фосфора Nр) от содержания молекул кислот N и N в электролитах были использованы уравнения изотерм адсорбции Фрейндлиха и Ленгмюра  в диапазонах менее и более высоких концентраций N и N соответственно.

Исследовано влияние одновременного легирования SiO2 фосфором и мышьяком на их концентрации в анодных оксидных пленках кремния.

Содержание P в ЛАОП во всех случаях, в том числе при отсутствии в электролите H3AsO4 составляло 51020 см-3.  Концентрация  мышьяка в ЛАОП была равна 11020 см-3.

Установлено, что при уменьшении содержания H3AsO4 в многокомпонентных электролитах почти на 2 порядка, NAs снижается только в 20 раз. При этом ее значение при массовой доле H3AsO4, равной 1,95 %, остается таким же, как и при отсутствии H3PO4 в растворе.

Следовательно, практически отсутствует антагонизм в процессах инжекции арсенат- и фосфат-анионов в ЛАОП на кремнии.

        Распределение фосфора и бора по толщине ЛАОП исследовали методом Оже-электронной спектроскопии.

Полученные Оже-спектрограммы свидетельствуют о неравномерном распределении поглощенных из электролита примесей по толщине ЛАОП: вблизи поверхности и в средней части ЛАОП имеются слои с повышенной концентрацией фосфора и бора.

Исследовано также  распределение примесей в фосфоросодержащих электролитически легированных термических оксидных пленках (ЭЛТОП).

Обнаружено, что содержание легирующих примесей во внутренних слоях пленок ниже, чем во внешних. Это, вероятно, вызвано неоднородностью их структуры в поперечном сечении, приводящей к неравномерному распределению потенциала по толщине ЭЛТОП в процессе гальваностатической анодной поляризации.

Более высокая концентрация бора, нежели фосфора в ЭЛТОП, по-видимому, обусловлена меньшими размерами ионов бора BO, чем PO.

Таким образом, при анодной поляризации структур Si-SiO2 в растворах фосфорной или борной кислот в органических растворителях происходит инжекция фосфат- или борат-анионов в диэлектрическую пленку. Причем внедренные из электролитов легирующие примеси неравномерно распределены по толщине оксидных пленок.

При реанодировании (повторном анодном окислении) нелегированных АОП кремния в фосфатных и боратных электролитах скорость роста новых слоев ниже средней скорости проникновения фосфат- и борат-анионов к границе Si-АОП.

При этом после реанодирования в легирующих электролитах увеличивалась также средняя скорость травления  анодных пленок.

При анодном электролитическом легировании  термических пленок диоксида кремния скорость проникновения фосфат-анионов составляла 0,31 нм/с, т.е. 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, т.е. также приблизительно в 20 раз ниже, чем в случае анодных пленок SiO2. Это, очевидно, обусловлено большей плотностью аморфных верхних слоев термических пленок SiO2 в сравнении с анодными пленками диоксида кремния.

Постоянный контроль качества поверхности ЛАОП осуществляли визуально и при помощи микроскопов МБС-1 и МИИ-4 по равномерности интерференционной окраски. Дальнейшее обследование выявленных областей нарушения однородности проводили на микроскопах «Неофот-2» и «Аксиомат-НАЦ», обеспечивающих увеличение до х2000 и х3000 соответственно.

Для более детального изучения особенностей морфологии и строения ЛАОП были использованы растровые («Стереоскан 150» и «Новаскан») и просвечивающий ЭМ В 100 Л электронный микроскопы.

В результате контроля поверхности образцов до и после анодирования было установлено, что при формировании до значений напряжения, соответствующих линейным участкам вольт-временных зависимостей, ЛАОП, как правило, имеют гладкую, практически бездефектную поверхность с равномерной интерференционной окраской. При переходе к предельному напряжению формирования появляются микронеоднородности структуры ЛАОП.

При электронографических исследованиях в ЛАОП на кремнии не было выявлено кристаллических включений, по крайней мере, с размерами более 3…5 нм, что следует из вида (диффузное гало) картин электронной дифракции характерного для аморфного состояния вещества.

Электронно-микроскопические исследования не позволили выявить в ЛАОП кремния сквозных пор. Однако удалось установить, что при приблизительно одинаковых условиях бор-содержащие ЛАОП более структурно неоднородны, чем фосфор-содержащие ЛАОП.

Установлено, что анодные оксидные пленки кремния, сформированные методом реанодирования кремния p- и n-типов в фосфатном, боратном и нитратном электролитах на основе тетрагидрофурфурилового спирта, как до, так и после высокотемпературного отжига имеют трех- или четырехслойное строение. Это, вероятно, и приводит к неравномерному распределению фосфора и бора по толщине анодного SiO2.

Количество дефектов Nдеф на поверхности 1х1 см2 подсчитывали на установке для автоматического количественного анализа изображений «Классимат» фирмы «Лейтц».

Электрическую прочность Епр рассчитывали по средним значениям пробивных напряжений МОП-структур, полученных вакуумным осаждением алюминиевых площадок диаметром 1мм на образцы, отожженные в среде азота при температуре 1423 К в течение 30 мин.

С увеличением концентрации ортофосфорной и борной кислот в электролитах повышается плотность дефектов и скорость травления υтр, а электрическая прочность ЛАОП снижается.

Например, при повышении содержания Н3РО4 в электролите на основе тетрагидрофурфурилового спирта (ТГФС) с добавкой 0,04 н NH4NO3 от 0 до 2 моль⋅л-1, Nдеф и υтр, возрастают от 102 до 3,2⋅104 см-2 и от 1,0 до 3,6 нм⋅с-1 соответственно, а Епр уменьшается от 4,6⋅106 до 2,2⋅106 В⋅см-1. В случае этиленгликолевых электролитов с добавкой 0,045М HNO3,  с повышением концентрации Н3ВО3 от 0 до 2 моль⋅л-1 происходит увеличение Nдеф от 1,2⋅102 до 6⋅104 см-2, возрастание υтр от 1,1 до 2,4 нм⋅с-1 и снижение Епр от 3,2⋅106 до 1,4⋅106 В⋅см-1.

Полученные данные свидетельствуют также о том, что ЛАОП, сформированные в электролитах на основе ТГФС и ЭГ, по качеству примерно одинаковы, а боратные добавки в обоих случаях вызывают более сильное ухудшение качества ЛАОП по сравнению с фосфатными добавками.

В четвертой главе рассмотрено влияние на параметры диффузионных слоев фосфора, мышьяка или бора в кремнии следующих технологических факторов: особенностей химической и термической обработки ЛАОП; концентрации легирующих добавок (HPO, H3AsO4, HBO) в электролите; типа исходного анодируемого материала; толщины (напряжения формирования) ЛАОП; плотности тока анодирования и температуры электролита.

Диффузию P из фосфорсодержащих ЛАОП (ФАОП), As из мышьяксодержащих ЛАОП (МАОП) и B из борсодержащих ЛАОП (БАОП) в кремний проводили в потоке азота с расходом 1,1⋅10 л/с в диффузионной печи СДО – 125/4. Поверхностное сопротивление RS легированных слоев кремния измеряли четырехзондовым методом на установке УИС – 2, а глубину залегания p-n-переходов Xj определяли после окрашивания сферических шлифов в плавиковой кислоте с добавкой азотной кислоты при освещении.  Поверхностную концентрацию электрически активных фосфора NSP и бора NSB в диффузионных слоях находили по графикам Ирвина NS (σ = 1/RS⋅ Xj), как среднее арифметическое для случаев erfc и Гауссова распределений.

Установлено, что кипячение в деионизованной воде, ацетоне и отжиг в азоте при 673…873 K в течение 7200 с не приводят к заметным потерям диффузанта из ЛАОП, так как при всех видах предварительной обработки образцов значения поверхностного сопротивления диффузионных слоев изменяются в пределах интервала 0,95 доверительной вероятности относительно их средних значений.

Это свидетельствует о достаточно прочной связи внедрившихся в процессе электролитического анодирования Si кислородсодержащих соединений фосфора и бора с SiO2 – основным веществом ЛАОП.

При исследовании влияния содержания легирующих добавок в электролитах на параметры диффузионных слоев кремния было обнаружено, что зависимости поверхностной концентрации NSP и NSB, и поверхностного сопротивления R и R, легированных фосфором и бором слоев, от концентраций ортофосфорной и ортоборной кислот имеют экстремальный характер.

Таким образом, при формировании ЛАОП на кремнии максимальная концентрация HPO и HBO в электролитах на основе ЭГ не должна превышать 1,5 и 2 моль/л соответственно.

С увеличением содержания ортомышьяковой кислоты в электролите от 1,82. 10-3 до 16,53 %, то есть почти на 4 порядка, происходит уменьшение поверхностного сопротивления Rs приблизительно на 2,5 порядка, увеличение глубины залегания p-n-переходов Xj в - 4,5 раза, а поверхностная концентрация мышьяка NSAs  возрастает более, чем на 3 порядка.

Относительно низкое максимальное значение  NSAs по сравнению с поверхностной концентрацией фосфора, вероятно, обусловлено интенсивным испарением из МАОП мышьяка.

Кроме того, концентрация примеси в арсенатных ЛАОП меньше, чем в фосфатных, поскольку cорбционная емкость монослоя в 2,7 раза меньше, чем в случае фосфатных электролитов.

Сравнительный анализ параметров p – n переходов, созданных диффузией примесей из ЛАОП кремния, из анодированных пленок нитрида кремния и термического диоксида кремния в полуторамолярных фосфатных и боратных электролитах на основе ЭГ и ТГФС показал, что наиболее высокую поверхностную концентрацию фосфора  NSP=2,1⋅10 см обеспечивают ФАОП, выращенные на кремнии в этиленгликолевом электролите. Следовательно, для получения легированных слоев кремния с высокой поверхностной концентрацией предпочтительнее использовать ФАОП, сформированные в этиленгликолевых электролитах, а для создания p-n-переходов с низкой поверхностной концентрацией целесообразно применять ФАОП, выращенные в электролитах на основе ТГФС.

При диффузии фосфора из анодированных пленок нитрида кремния и термического диоксида кремния в электролитах первого и второго типов значения N более чем на порядок и на два порядка соответственно меньше вышеуказанной величины NSP для ФАОП кремния.

Наибольшее значение N = 2.2⋅10 см удалось получить диффузией бора из анодированной пленки термического SiO в боратном электролите на основе ТГФС. БАОП кремния, сформированные в данном электролите, также обеспечивают более высокое значение N = 6,5⋅10 см по сравнению с БАОП, выращенными на кремнии в этиленгликолевом электролите.

Таким образом, мощность источника диффузанта зависит не только от содержания легирующей добавки в растворе и природы основного растворителя, но и от типа исходного анодируемого материала.

С технологической точки зрения более удобно регулировать общее количество диффузанта, а, следовательно, осуществлять управление параметрами диффузионных слоев путем изменения толщины δ ЛАОП, выращиваемых в электролите одного и того же состава.

Выявлено, что  при повышении толщины ФАОП от 43 до 160 нм NSP и XjP увеличиваются, причем наибольшее относительное изменение параметров происходит до δ = 80 нм. При диффузии из БАОП  с увеличением их толщины от 41 до 175 нм NSB и XjB возрастают, RSB – уменьшается, а сильное влияние δ на  параметры  легированных слоев  наблюдается до δ= 110нм.

Снижение степени влияния на NSP и NSB толщины ЛАОП по мере ее увеличения, очевидно связано с уменьшением относительных потерь легирующих примесей на диффузию во внешнюю среду.

Исследовалось также влияние на параметры диффузионных слоев плотности тока jг первоначального гальваностатического анодирования кремния КДБ – 1,0 и КЭФ – 4,5 с последующим потенциостатированием при UФ = 180 В до конечной плотности тока jК = 0,1 jг  в  фосфатных  и  боратных  электролитах  на  основе ЭГ+0,045 M HNO + 1 M HO.

Для электролитов, содержащих 1,5 моль/л HPO или HBO, не было обнаружено заметного влияния j на NSP и NSB в диапазонах 14,3…86 А/м2 и 50…250 А/м2 соответственно.

В случае более разбавленных растворов  с увеличением j от 50 до 150 А/м2 наблюдается небольшое повышение NSP  (на 15%) и более сильное возрастание NSB ( в 2 раза). Это, по – видимому, является следствием соответствующей зависимости от jг уровня концентрации примесей в ЛАОП, так как с повышением jг должна возрастать доля анионного тока, т.е. увеличиваться концентрация фосфат – и борат – анионов в прианодном слое электролита. При плотности тока jг = 200 А/м N уменьшается более, чем в 2 раза, а NSB падает более, чем на порядок.

В результате исследования влияния температуры T фосфатного и боратного электролитов на параметры легированных слоев было установлено, что до 313 K NSP и NSB слабо зависят от TЭЛ.

Слабая чувствительность NSP, NSB к TЭЛ  в диапазоне 273…313 K является положительным обстоятельством, поскольку не вызывает жестких требований к термостатированию электролита при анодировании кремния. Возрастание степени влияния на NSP и NSB температуры электролита с ее повышением, возможно, обусловлено аналогичной температурной зависимостью скорости десорбции фосфат- и борат-анионов из ЛАОП в электролит в процессе ее формирования .

Экспериментальные зависимости RSP, XjP и RSB, XjB от обратной температуры имеют линейный характер в полулогарифмических координатах и в исследованном диапазоне температур аппроксимируются следующими эмпирическими выражениями:

, ,

,

со средними отклонениями, рассчитанных по ним значений параметров, от экспериментальных соответственно равными ±4,5; ±4,7; ±4,9 и ±4,4%.

Установлено, что изменяя температуру диффузии примесей из ЛАОП в диапазонах 1323…1473 К и 1373…1473 К, можно управлять значениями поверхностного сопротивления и глубины залегания p-n-перехода легированных фосфором и бором слоев кремния соответственно. При этом поверхностная концентрация фосфора и бора остается практически постоянной, изменяясь в соответствующих пределах (2,2…2,6)Ч1020 см-3 и (3,1…3,5)Ч1018 см-3  и меньше в первом случае почти на полпорядка, а во втором случае более, чем на 2 порядка значений концентраций, соответствующих предельной растворимости этих примесей в кремнии при данных температурах.

По значениям XjP и XjB рассчитаны коэффициенты диффузии фосфора DР и бора DВ в кремнии при различных температурах и получены выражения зависимостей коэффициентов диффузии от температуры:

, .

Средние отклонения экспериментальных значений DР и DВ от вычисленных по данным выражениям составляют ±7,0 и ±10,0% соответственнно.

Энергия активации диффузии фосфора в кремнии из ЛАОП на 15,3% меньше, а в случае бора на 20% больше энергии активации диффузии этих примесей из фосфорного и борного ангидридов в вакууме (3,69 эВ), определенной Фуллером и Децинбергером.

Несмотря на неравномерность распределения примесей по толщине ЛАОП, экспериментальные зависимости от времени и температуры диффузии глубины залегания p-n-переходов и поверхностного сопротивления диффузионных слоев фосфора и бора в кремнии, и их концентрационные профили качественно согласуются с математической моделью диффузии из равномерно легированной оксидной пленки.

Весьма перспективным является процесс диффузии фосфора в кремний из электролитически легированных термических оксидных пленок кремния.

Фосфорсодержащие электролитически легированные термические оксидные пленки (ЭЛТОП) могут применяться как в качестве подзатворного диэлектрика МОП-транзисторов, так и в качестве  источника диффузанта.

На рис. 8 и 9  представлены результаты исследования влияния режимов поляризации на характеристики p-n-переходов, сформированных диффузией фосфора из ЭЛТОП, полученных в электролитах на основе пропиленгликоля.

Полученные экспериментальные зависимости параметров диффузионных слоев позволяют выбирать условия легирования пленок термического SiO2 фосфором для формирования в кремнии p-n-переходов с заданными электрофизическими параметрами.

Установлено, что как и в случае золь-гельных пленок, при диффузии примесей из анодных оксидных пленок кремния, легированных одновременно P и As или B и As, происходит уменьшение плотности дислокаций в диффузионных слоях по сравнению с диффузией только P или B.

Рис. 8. Зависимость параметров диффузионных слоев фосфора в кремнии КДБ –12 от плотности тока анодной поляризации в фосфатном электролите на основе пропиленгликоля

Рис. 9.  Зависимость параметров диффузионных слоев фосфора в кремнии КДБ – 12 от времени анодной поляризации структуры кремний – термическая оксидная пленка

Выявлено, что наибольшее уменьшение плотности дислокаций в 67 раз  в диффузионных слоях P c As наблюдалось при соотношении массовых долей H3PO4:H3AsO4, равном 14: 0,2.

При соотношениях массовых долей H3BO3: H3AsO4, равных 5: 0,002 происходит наибольшее уменьшение плотности дислокаций - в 6,4. 

Особый интерес для полупроводниковой электроники представляет диффузия фосфора в кремний из анодных оксидных  пленок в условиях быстрой термической обработки (БТД).

Известная модель диффузии фосфора из ЛАОП предсказывает изменение формы профиля распределения примеси в подложке от erfc-функции до распределения Гаусса вследствие истощения примеси в пленке. В силу особенностей процесса анодного окисления примесь в пленке распределена неравномерно, значительная ее часть сосредоточена вблизи границы раздела ЛАОП-полупроводник. Это не оказывает заметного влияния на распределение примеси при длительной диффузии. Однако в настоящее время процесс БТД ограничивается несколькими секундами, десятками секунд. При таких временах неравномерность распределения примеси в ЛАОП несомненно будет играть определенную роль. Поэтому для использования ЛАОП в качестве источника примеси при БТД необходимо выяснить характер этого влияния.

Диффузия осуществлялась на установке ИТО-18, обеспечивающей нагрев излучением галогенных ламп. Концентрационные профили определялись из измерений поверхностного сопротивления четырехзондовым методом на приборе ИУС-3 в сочетании с послойным удалением кремния анодированием в электролите вышеуказанного состава и последующим растворением ЛАОП в растворе HF. Концентрацию NSP в удаляемых слоях Si определяли по графикам Ирвина (NS, ρ). Удельное сопротивление ρ удаленного слоя кремния рассчитывали, исходя из измеренного поверхностного сопротивления и толщины удаленного слоя.

Зависимость величины поверхностного сопротивления от времени отжига представлена на рис. 10. Как видно из этого рисунка, характер изменения Rs отличается от подобных зависимостей для слоев, сформированных диффузией из эмульсионной пленки. Если в случае диффузии из эмульсионной пленки Rs монотонно уменьшается, то при диффузии из АОП на графике Rs наблюдается минимум.

Данный характер изменения Rs можно объяснить изменением поверхностной концентрации в процессе отжига, показанном на рис. 11. Из этого рисунка видно, что минимальное значение Rs  при

5 с соответствует максимальному значению поверхностной концентрации. Изменение же поверхностной концентрации, в свою очередь, может быть связано с неравномерностью распределения примеси в ЛАОП.

Рис. 10. Зависимость поверхностного сопротивления легированных фосфором слоев, сформированных диффузией из анодной оксидной  пленки, от времени отжига

Рис. 11. Зависимость поверхностной концентрации фосфора от времени отжига

Как видно из рис. 12 и 13 концентрационные профили P в Si сильно отклоняются от гауссового распределения и проходят намного ниже кривых, задаваемых аппроксимирующим выражением

15/) exp(- x2/4Dt) , (14)

(штрихпунктирные линии). В случае аппроксимации erfc распределением по формуле

  N(x) = 1,34⋅1019 erfc (x/2) , (15)

(на рисунках -  пунктирные линии) наблюдается меньшее отклонение аппроксимирующих кривых от экспериментальных (на рисунках -  сплошные линии).

Формулы (14) и (15) получены подстановкой значения 3⋅1020см-3 средней концентрации фосфора в ЛАОП соответственно в уравнение, описывающее диффузию в полубесконечное тело из ограниченного источника, и математическую модель диффузии из равномерно легированной оксидной плёнки. Несовпадение экспериментальных зависимостей с теоретическими обусловлено, вероятно, тем, что фосфор неравномерно распределён по толщине ЛАОП  и пребывает в них в виде P2О5 и P. Следовательно, при кратковременном отжиге концентрация фосфора на поверхности раздела непостоянна и меньше её среднего уровня.

Рис. 12. Профили распределения фосфора в кремнии после диффузии из анодной оксидной  плёнки в изотермическом режиме при температуре 1273К в течение 5с (1; 1I и 1II) и 10с (2; 2I и 2II). 1I; 2I, рассчитанные по уравнению (14); 1II; 2II, рассчитанные по уравнению (15)

Рис. 13. Профили распределения электрически активного фосфора в кремнии из анодной оксидной плёнки в изохронном режиме в течение 5с  при температурах 1173К (1, 1I и 1II), 1273К (2, 2I и 2II) и 1373К (3, 3I и 3II).

1I, 2I 3I -  рассчитаны по уравнению (14); 1II, 2II, 3II -  рассчитаны  по уравнению (15)

В случае же длительного термического отжига в результате процесса перераспределения P между ЛАОП и кремнием концентрация атомов фосфора на внутренней границе остаётся практически постоянной в течение достаточно длительного времени и распределение P в диффузионных слоях более удовлетворительно согласуется с математической моделью диффузии из равномерно легированной оксидной плёнки.

Технологические аспекты применения ЛАОП для создания элементов полупроводниковых приборов и интегральных схем представлены в пятой главе.

Приведены результаты использования фосфорсодержащих ЛАОП (ФАОП) для изготовления кремниевых МОП-транзисторов со встроенным каналом n-типа.

Формирование сильнолегированной ФАОП  на кремниевых подложках марки КДБ-1 диаметром 35 мм проводили на установке с вакуумной присоской в этиленгликолевом электролите с массовой долей Н3РО4 (плотность 1,68 г/см), равной 11, 58 % при Тэл = 295 К, jг = 50 А/м , Uф =190 В, jк = 10 А/м.

После фотолитографии, в результате которой сильнолегированная ФАОП оставалась только над областями истока и стока размерами 200х400 мкм, выращивали маскирующую АОП в электролите с массовой долей НNO3 (плотность 1,41 г/cм) 0,19 % при тех же значениях jг,  jк, но до Uф = 230 В. Затем вскрывали области над каналом шириной 15 мкм и формировали в них слаболегированную ФАОП  в ЭГ + 0,19 % НNO3 + 0,0015 % Н3РО4.

В результате диффузии фосфора при температуре 1423 К в течение 2400 с в потоке азота были получены легированные слои областей стока, истока и канала с поверхностными сопротивлениями и глубинами залегания р-n-переходов, соответственно равными 8,7; 620 Ом/кв и 2,3; 0,9 мкм.

Подзатворный диэлектрик стравливали и выращивали новый толщиной 70 нм.

Перед вакуумным напылением  пленки алюминия  толщиной 1,2 мкм  осуществляли термообработку при 773 К в течение 3600 с в потоке азота. Электрическая прочность подзатворного диэлектрика составляла (5…6) 106 В/см.

Результаты измерений параметров приведены в табл. 1.

Таблица 1

Электрические параметры МОП-транзисторов (Uси – напряжение сток – исток; Uзи – напряжение затвор – исток; Ic – ток стока)

Параметр

Значение параметра

Режим измерения

Начальный ток стока, мА

0, 9….3,4

Uси = 10 В

Uзи = 0 В

Крутизна ВАХ, мА/В

0, 1….0,6

Uси = 10 В

Uзи = 0 В

Ток утечки затвора, мкА

0,1

Uси = 0 В

Uзи = 10 В

Напряжение отсечки, В

8….10

Iс = 10 мкА

Uси = 10 В

Исследована возможность использования ФАОП для создания подлегированного n+-слоя на подложках кремния КЭФ – 4,5 диаметром 40 мм, утоненных травлением со светоприемной стороны мишени кремникона до толщины 10 мкм и защищенных с обратной стороны пленкой термического диоксида кремния толщиной 0,7 мкм.

Групповое анодирование партии из пяти подложек осуществлялось на установке с многопозиционным электродом при вращении подложек с числом оборотов 1 об/c в комбинированном режиме: сначала в гальваностатическом режиме при анодном токе силой 0,3 А (это соответствует плотности тока jг = 50 А/м ), затем после достижения напряжения формирования 240 В в потенциостатическом режиме – до уменьшения плотности тока jг в 5 раз. Общее время анодного окисления в 1,5 М растворе ортофосфорной кислоты  в этиленгликоле с добавкой 1,5 М воды при температуре Тэл = 295 К составляло около 1 200 с.

В результате эллипсометрических измерений на ЛЭМ – 2 было установлено, что воспроизводимость по толщине оксидных пленок вдоль поверхности пластин и от подложки к подложке была не хуже 1,5 и 2,6 % соответственно относительно среднего значения, равного 120 нм ( по данным 20 измерений на каждой подложке).

Диффузия фосфора из анодных пленок в кремний проводилась в потоке азота при температуре 1323 К в течении 600с.

В результате были получены диффузионные слои глубиной Хjp = 0, 18 мкм ± 12 % с разбросом поверхностного сопротивления Rsp вдоль поверхности пластин и от подложки не более ± 6 % от среднего значения Rsp = 31 Ом/кв.

Разработанные технологические процессы диффузии фосфора и бора в кремний из ЛАОП, выращенных в электролитах на основе ЭГ, были опробованы при изготовлении n-p-n транзисторов.

Глубина залегания эмиттерного и коллекторного p-n-переходов составляла 2,0±0,2 и 3,0±0,2 мкм соответственно.

Для создания эмиттерных и базовых областей n-p-n транзисторных структур применялось 2 способа проведения процессов диффузии примеси:

  1. с использованием внешнего источника диффузанта:

а) диффузия фосфора проводилась сначала в потоке кислорода с парами трехлористого фосфора (температура диффузии Tд=1323 K, время t = 6мин), затем в течении 40 мин в потоке сухого кислорода без паров PCl3 (поверхностная концентрация фосфора NSP≈1021 см-3);

б) диффузия бора осуществлялась в 2 этапа: первый этап проводился в потоке азота из параллельно расположенной на расстоянии 1 см относительно подложек кварцевой пластины, насыщенной борным ангидридом (Tд=1163 K, t=60мин); второй этап диффузии бора в кремний КЭФ-1,0 производился при Tд=1423 K в потоке сухого кислорода (t=30мин), увлажненного кислорода (t=50мин), затем в течении 40 мин снова в потоке сухого кислорода (поверхностная концентрация бора NSВ≈3,1·1018 см-3);

  1. источником диффузанта служили фосфор- или борсодержащие ЛАОП толщиной около 120 нм:

а) диффузия фосфора велась из ЛАОП, сформированных в электролите без добавки HNO3 с массовой долей H3PO4 12,1% (Tд=1423 K, t=30мин, NSP≈1,5·1020 см-3);

б) термодиффузионное легирование бором проводилось из ЛАОП, полученных в электролите с массовой долей H3BO3 10% и HNO3 0,21% (Tд=1473 K, t=90мин, NSВ≈3,5·1018 см-3).

Базовые области n-p-n транзисторов  создавались диффузией бора первым способом, а эмиттерные p-n-переходы формировали обоими способами диффузии фосфора.

Эмиттерные области фототранзисторов получали диффузией фосфора первым способом, а коллекторные p-n-переходы создавали двумя способами диффузии бора.

Установлено, что пробивное напряжение Uэб=5,6±0,4В эмиттерных p-n-переходов (n-p-n транзисторов), созданных диффузией фосфора первым способом ниже, чем у эмиттерных областей, сформированных диффузией P из ЛАОП (Uэб=9,4 ±0,6В).

Это, по-видимому, обусловлено соответствующим различием градиентов концентрации фосфора.

Фототранзисторы с базовыми областями, полученными диффузией бора из ЛАОП, имеют более высокие значения коэффициента усиления в схеме с общим эмиттером β=440±160  по сравнению с изготовленными при помощи диффузии бора первым способом β=170±100.

Таким образом, использование диффузии примесей в кремний из ЛАОП позволяет улучшить некоторые электрические характеристики n-p-n-транзисторов по сравнению с традиционными способами диффузии фосфора из жидкого, а бора из твердого внешнего источника.

Было опробовано также два способа изготовления кремниевых интегральных микросхем (ИС) с диодами и резисторами, имеющими различное значение поверхностного сопротивления диффузионных слоев:

1. По типовому технологическому процессу изготовления ИС с изоляцией элементов р-п-переходами.

После создания изолированных областей двухэтапной диффузией из борного ангидрида в пленке термического оксида толщиной 0,7 мкм вытравливались контрольные, диодные и резисторные области размерами, соответственно равными 1,0 х 1,0; 0,1 х 0,1; 0,05 х 0,5 мм2. В открытые области проводилась диффузия бора (1-й этап) в потоке азота из борного ангидрида, нанесенного на кварцевую пластину, расположенную параллельно поверхности подложек, при Тd =1163К в течении 3600 с. Удалялось боросиликатное стекло и проводился второй этап диффузии бора в потоке сухого кислорода при 1473К в течении 300 с. Затем вытравливалась оксидная пленка над резисторными областями и осуществляли третий этап диффузии в парах кипящей деионизированной воды при 1473 К в течении 1800 с.

Поверхностные сопротивления диодных Rsd и резисторных Rsr областей измерялись в соответствующих контрольных окнах при помощи 4-зондового пробника с расстоянием между зондами 200 мкм. Глубина р-п-переходов Хj определялась окрашиванием сферических шлифов на отрезанных от целого диска сегментах.

Напряжение пробоя диодов Uобр и сопротивление резисторов Rr измерялись после вжигания вакуумнонапыленных алюминиевых контактов при токах, равных 1 и 100 мкА.

2. По маршрутной технологи, приведенной на рис.14.

Формирование БАОП в контрольных, резисторных и диодных окнах на подложках кремния марки 40 КЭФ-1,0 /250 ЭКДБ-10-1б осуществлялось на установке с вакуумной присоской в боратном электролите с нитратной электропроводящей добавкой с массовой долей Н3ВО3 10% при температуре электролита Тэл = 293К и постоянной плотности тока jr =100 А/м2, а затем до десятикратного уменьшения jr. Диффузия бора из БАОП в кремний проводилась при Тd=1473 К в течении 5400 c в потоке азота 1,2 10-2 л/с.

а б 

в

Рис.14. Основные этапы технологического процесса создания элементов ИС диффузией бора из БАОП с различной толщиной и уровнем легирования: а – формирование БАОП в резисторных и диодных окнах; б – формирование БАОП в активных резисторных областях и термическая обработка; в – вскрытие контактных окон и нанесение алюминиевой металлизации

Результаты измерения параметров диффузионных слоев и характеристик диодов и резисторов на 2-х опытных партиях по 6 дисков в каждой приведены в табл. 2 и  на рис. 15. Поверхностные сопротивления Rsd и Rsr измерялись в десяти различных контрольных областях подложки, глубина залегания р-п-переходов Хj - в трех, пробивное напряжении Uобр диодов и сопротивление резисторов Rr  - на 100 элементах. Как следует из табл. 2 и рис. 15, а, б разбросы значений параметров диффузионных слоёв и электрических характеристик диодов и резисторов с приблизительно равными Rs и Хj  практически одинаковы, однако р-п-переходы, созданные диффузией бора из БАОП, имеют более «мягкие» характеристики пробоя (1, рис. 15, б), что, возможно, обусловлено особенностями распределения бора при данном способе легирования.

Таблица 2

Характеристики диодов и резисторов интегральных микросхем

Способ диффузии бора

Rsd,

Ом/кв

Хj,

мкм

Rsr,

Ом/кв

Хj,

мкм

Uобр,

В

Rr,

кОм

1-этапная диффузия из

БАОП

260±6,7%

3,0

485±12,2%

2,16

55±11%

4,7±14%

3-этапная диффузия (из  B2O3)

270±  7,1%

2,60

500±12,6%

2,0

57± 0%

4,9±13%

а        б        

Рис. 15. Гистограммы разброса значений сопротивления резисторов(а) и обратные ветви вольт-амперных характеристик диодов (б), сформированных диффузией бора из БАОП (1) и из борного ангидрида (2)

Таким образом, диффузией бора из БАОП можно создавать элементы кремниевых интегральных микросхем с удовлетворительными электрическими характеристиками.

Следует отметить, что подобный технологический процесс может быть использован также для создания МОП-транзисторов со встроенным диффузионным каналом дырочной проводимости.

Выявленные технологические возможности процессов термодиффузионного легирования кремния с использованием ЛАОП в качестве твердого диффузанта открывают перспективы упрощения технологии изготовления ряда современных полупроводниковых приборов, в том числе ИС на взаимодополняющих МОП – транзисторах (КМОПИС) и многодиодных матриц.

Для реализации могут быть рекомендованы следующие схемы изготовления этих структур, основные этапы которых показаны на рис. 16-18.

Последовательность операций при изготовлении КМОПИС (рис. 16):

а) вскрытие окон под МОП – транзистор с n–-каналом и формирование в них сильнолегированной ФАОП;

б) поочередное вскрытие окон над карманом для МОП – транзистора с р–- каналом и каналом n–- типа, выращивание в них слаболегированных ФАОП и получение р-n-переходов диффузией Р из ФАОП с различной концентрацией фосфора;

в) поочередное вскрытие окон над охранным кольцом, истоком, стоком р+ - типа и каналом р– - типа и формирование в них БАОП с различным уровнем легирования В;

Рис. 16. Основные этапы технологического процесса изготовления КМОПИС с использованием одновременной диффузии фосфора и бора из ЛАОП с различной концентрацией примесей

г) создание р-n-переходов диффузией бора из БАОП, удаление ЛАОП во всех областях, формирование нового подзатворного диэлектрика (ФАОП), вскрытие контактных окон и нанесение алюминиевой металлизации.

На рис. 17 содержание операций состоит в следующем:

а

б

в

г

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 = αjгβ. 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. по физике стеклообразных твердых тел. – Рига- Лиелупе: Институт физики Латвийской Ан. 1991. – С.220.

50. Борисенко В.Е., Милешко Л.П., Гапоненко Н.В., Ковалевский  Д.К. Комплекс программ для моделирования на ПЭВМ физико–химических процессов микроэлектронной технологии // Тез. докл. IX Всесоюзной конф. «Химическая информатика». – Черноголовка: ИФАВ РАН. 1992. - Ч.1. – С.141.

51. Mileshko L.P. Doped anodic silica layers on silicon as diffusant // Kurzfassungen  Innomata’ 96. Innovation by Materials. Dresden 7 – 9 Mai 1996.2 Ausstelungstagung fur Material – Technologie und Werkstoff – Anwendungen. Dresden. DRF PUNCT. 1996. – Р.338.

52. Варзарев Ю.Н., Милешко Л.П., Соловьев С.И. Быстрая термическая  диффузия  фосфора из анодного окисла // Тр. III Всероссийской науч. - техн. конф. с международным участием «Актуальные проблемы твердотельной электроники и микроэлектроники». – Таганрог: Изд-во ТРТУ. 1996. –  C. 44.

53. Милешко Л.П. Физико-химическое моделирование процессов формирования легированных оксидных пленок // Тез. докл. Международной научной конференции «Химия твердого тела и  современные микро и нанотехнологии». – Кисловодск. 2002. – С. 227-229.

54. Милешко Л.П., Авдеев C.П. Физико-химические особенности процессов получения пленок легированного анодного SiO2 и диффузии примесей из них в кремний // Тез. докл. III  Международной научной конференции «Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии». – Кисловодск. 2003. – С. 66-68.

55. Mileshko L.P. Anodic oxidation of silicon carbide in doping electrolytes on the basis of ethylene glycol // Abstracts V International Seminar on Silicon Carbide and Related Materials(ISSCRM-2004). Velikij Novgorod. 2004. – P. 85-86.

56. Милешко Л.П. Анодные пленки легированного диоксида кремния как диффузант в микроэлектронной технологии. Химия твердого тела и современные микро- и нанотехнологии. IY Международная конференция. Кисловодск-Ставрополь: СевКавГТУ. – 2004. - С. 99 – 102.

57. Королев А.Н., Милешко Л.П. Физико-химические основы процессов получения наноразмерных анодных оксидных пленок кремния, легированных фосфором. Труды международной научно-технической конференции «Нанотехнологии - 2010». Таганрог: ТТИ ЮФУ. 2010. - Ч.1. – С. 243-244.

Личный вклад соискателя в работах, выполненныхв соаторстве:

- в монографии [1] раздел 1 написан лично, остальные разделы написаны совместно с соавтором;

- в работах  [2-5], [8-10], [12-14], [23-29], [31, 32], [37-39, 45, 48,  49,  52, 54]  -  экспериментальные исследования и анализ результатов выполнены совместно с  соавторами, соискателю принадлежит постановка задач;

- в работе [14] – соискателю принадлежат аппроксимирующие выражения и планирование экспериментов, анализ результатов выполнен совместно с соавторами;

- в работе [30] – постановка проблемы и анализ публикаций выполнены совместно с соавторами;

- в работах [42, 57] – постановка задачи и разработка механизмов процессов сделаны совместно с соавтором, результаты экспериментального исследования и их анализ принадлежат соискателю;

- в работе [50] – разработка алгоритмов программы выполнена совместно с соавторами.

                               

Издательство Технологического института

Южного федерального университета

ГСП 17А, Таганрог,28, Некрасовский, 44

Типография Технологического института

Южного федерального университета

ГСП 17А, Таганрог,  28,  Энгельса, 1

Заказ № 268







© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»

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.