Дослідження розподілу кисню по довжині монокристалів кремнію, легованих компонентами з різним типом провідності

Автор(и)

  • Анна Олександрівна Буланкіна Опольський університет, м. Ополе, Польща
  • Лариса Миколаївна Дегтярова Полтавський державний аграрний університет

DOI:

https://doi.org/10.31649/2413-4503-2023-18-2-25-31

Ключові слова:

нанотехнології, напівпровідникові матеріали, мікросхеми, легуючі компоненти, монокристалах, епітаксійний шар, методи спрямованої кристалізації, метод Чохральського, гравітаційна конвекція

Анотація

Метою статті є дослідження конвективних течій та їх впливу на вирощування монокристалів кремнію методом Чохральського з розплаву великого обсягу, що сприяє виникненню нестаціонарної конвекції. Тому моделювання конвекції для вирощування монокристалів кремнію є важливим етапом розробки умов зростання досконалих монокристалів. Кремнієві підкладки використовуються для виготовлення понад 90 % напівпровідникових приладів та сонячних осередків. Особливу роль у розвитку електроніки відіграє монокристалічний кремній, який використовується для виготовлення напівпровідникових приладів та інтегральних мікросхем. Основними вимогами розвитку технології виготовлення кремнієвих підкладок є підвищення якості при зниженні вартості. Перспективні технології 10-нм розміру та 3D-транзисторні структури значно підвищують вимоги до однорідності розподілу компонентів, зокрема і шаруватості у монокристалах кремнію. Для математичного моделювання конвективних течій розглядали течії розплаву для тигля циліндричної форми радіусом 150 мм при висоті розплаву до 40 мм. Такі параметри забезпечують стаціонарну конвекцію у розплаві кремнію. Методи зниження шаруватості вивчаються та розробляються понад 50 років, але ще не знайшли остаточного рішення. Для вивчення умов вирощування монокристалів кремнію зі зниженою шаруватістю було обрано метод Чохральського, яким одержують більшу частину монокристалів кремнію. Цей метод зростання монокристалів є найбільш контрольованим і дає змогу впливати ультразвуковими хвилями мегагерцового діапазону на конвективні потоки в розплаві кремнію під межею розділу фаз. Ефективність застосування ультразвуку у процесі витягування монокристалів напівпровідників залежить від створення спеціальних умов введення їх у розплав.

Важкорозв’язною задачею кремнієвої технології є зменшення впливу кисню на електрофізичні властивості монокристалів кремнію. Одним зі шляхів вирішення цього питання є легування ізоморфною домішкою, наприклад, оловом. Розробка методу легування монокристалів кремнію оловом вимагає визначення його концентрації в рідкій та твердій фазах.

Біографії авторів

Анна Олександрівна Буланкіна , Опольський університет, м. Ополе, Польща

магістр

Лариса Миколаївна Дегтярова , Полтавський державний аграрний університет

канд. техн. наук, доцент

Посилання

Nanostructured thermoelectric materials: Current research and future challenge / Z.-G. Chen et al. Progress in Natural Science: Materials International. 2012. Vol. 22, № 6. P. 535–549.

Pichanusakorn P., Bandaru P. Nanostructured thermoelectrics. Nature Nanotechnology. 2010. Vol. R67. P. 19–63.

Яцишин В. І., Бурдукова С.С. Основи фізики напівпровідникових приладів. Київ: НМК ВО, 1992. 120 с.

Chandresekhar S. Hydrodinamic and hydromagnetic stability. Oxford, 1961. 654 p.

Yue J. T., Voltmer F. W. Influence of gravity-free solidification on solute microsegregation. Growth / J. Cryst. 1975. V. 29. P. 329–34.

Witt A. F., Gatos H. C., Lichtensteiger M. Crystal growth and sergregation under zero gravity: Ge. Electrochem / J. Soc. 1978. V. 125. № 11. P. 1832–1840.

Yu K., Chen J. Enhancing solar cell efficiencies through 1-D nanostructures. Nanoscale Res Lett. 2009. № 4. P. 1–10

Ostrogorski A. Numerical simulation of single crystal growth by submerged heater method. Growth / J. Cryst. 1990. V. 104. P. 233–238.

Choe K. S. Growth striations and impurity concentrations in HMCZ silicon crystals. Growth / J. Cryst. 2004. V. 262. P. 35–39.

Numerical simulation for silicon crystal growth of up to 400 mm diameter in Czochralski furnaces / K Takano et al. Materials Science and Engineering: B. 2000. V. 73. P. 30–35.

Global simulation of the CZ silicon crystal growth up to 400mm in diameter / K. Takano et al. Journal of Crystal Growth. 2001. V. 229. P. 26–30.

Каліон В. А. Рівняння Нав’є–Стокса: навч. посіб. К.:Видавничо-поліграфічний центр «Київський університет», 2016. 221 с.

Kozhemyakin G., Degtyareva А. А. Modeling of melt convection in Czochralski crystal growth of silicon under ultrasound. The 7th International Workshop on Modeling in Crystal Growth (IWMCG-7), Grand Hotel Taipei, Taiwan, from October 28 to 31, 2012. URL: https://www.researchgate.net/publication/270685013_MODELING_OF_MELT_CONVECTION_IN_CZOCHRALSKI _CRYSTAL_GROWTH_OF_SILICON_UNDER_ULTRASOUND

##submission.downloads##

Переглядів анотації: 43

Опубліковано

2024-02-14

Як цитувати

[1]
А. О. . Буланкіна і Л. М. . Дегтярова, «Дослідження розподілу кисню по довжині монокристалів кремнію, легованих компонентами з різним типом провідності», ВМТ, вип. 18, вип. 2, с. 25–31, Лют 2024.

Номер

Розділ

Articles

Метрики

Завантаження

Дані завантаження ще не доступні.