| ||||
|
Главная страница » Энциклопедия строителя содержание: [стр.Введение] [стр.1] страница - 0 Моделирование нагрева пластин кремния в процессе фотонного отжига их ионно - легированных слоев. Шауцуков А. Г.(www.ShAG07@/yandex.ru)(1), Кузнецов Г. Д.(2). (1)Кабардино - Балкарский государственный университет, (2)Московский государственный институт стали и сплавов. Введение В настоящее время разработан ряд методов «быстрого» отжига тонких ионно - легированных слоев, использующих некогерентное излучение (фотонный отжиг), когерентное излучение (лазерный отжиг), а также электронные и ионные пучки. Фотонный отжиг ионно - легированных слоев путем воздействия на кремниевые пластины излучением галогенных ламп, выгодно отличается от остальных способов «быстрого» отжига и широко применяется в технологии формирования тонких ионно - легированных слоев. Разработка процесса фотонного отжига подразумевает определение режимов отжига, обеспечивающих максимальный отжиг радиационных дефектов и максимальную активацию внедренной примеси. Согласно экспериментальным данным работ [1, 2, 3], максимальная активация имплантированной примеси и максимальный отжиг дефектов осуществляется если в процессе отжига пластина кремния нагревается до 1100 0С. В данной работе представлена физическая модель нагрева кремниевых пластин импульсами некогерентного излучения секундной длительности. Теоретическая часть Взаимодействие излучения с твёрдым телом в спектральном диапазоне от ультрафиолетовой до инфракрасной области происходит на уровне электронной подсистемы [4]. Детально описать каждый из вышеперечисленных процессов достаточно сложно. Также сложно получить строгое математическое описание процесса взаимодействия света с твердым телом даже для частного случая. Однако, для большинства практически важных случаев, значение времени протекания процессов возбуждения, термолизации и рекомбинации носителей заряда много меньше длительности светового импульса, что позволяет говорить о преимущественно тепловом характере взаимодействия [4]. Кроме того, можно допустить, что реакция твердого тела на свет описывается комплексным показателем преломления h = n + ip, где n -отношение фазовых скоростей излучения в вакууме и материале; p -коэффициент экстинкции [5]. Коэффициент отражения R и поглощения а связаны с приведенными выше параметрами следующим образом: R = (n - l)2 + ppa 4пр (n + l)1 + p1Л Моделирование процесса нагрева пластин при фотонном отжиге в данной работе подразумевает решение тепловой задачи, определения температурного распределения в пластине кремния для различных плотностей потока мощности излучения галогенных ламп и времен отжига больших l0 секунды. При таких временах отжига можно считать распределение температуры по пластине равномерным. Если при этом считать, что поглощаемое подложкой тепло расходуется на нагрев и отдачу излучением и не учитывать конвекцию, испарения влаги с подложки, охлаждение в местах крепления, то тепловой режим термообработки пластины можно задать общим уравнением теплового баланса: Ср (Т ) р ■ d ^- = W ( T ) - E изл(1) dt где Ср(Т) - коэффициент теплоёмкости при давлении, р - плотность кремния, d - толщина кремниевой пластины, W(T) - поток тепла, поглощаемый подложкой, Еизл - плотность излучаемого подложкой потока мощности. Поток тепла, поглощаемый подложкой, описывается выражением: W(T) = W0O - R) f(t),(2) где W0 - плотность падающего потока мощности, R - интегральный коэффициент отражения, учитывающий спектральное распределение падающего потока, f(t) - функция формы и длительности импульса, описываемая выражением вида: f(t) = 0(t)0(xp - t), 0(t)= {0,t<0; 1,t>0}, где тр - длительность импульса. Температурную зависимость коэффициента поглощения кремния можно описать эмпирическим выражением вида: a(T)=2500ехр[2,48эВ-(hu+Eк(300K)~Eк(T)-1,79эВ)](3) Eg(T)=Eg(0K)-aTKT,(4) где h — постоянная Планка, и - частота поглощаемого излучения, Eg -ширина запрещённой зоны при 0К, aTK=dEg(T)/dT=2,8е-4 эВ/К - температурный коэффициент запрещённой зоны. Расчёты, проведённые по этим формулам, показывают слабую зависимость коэффициента поглощения от температуры в диапазоне температур [600...1680 К]. Поэтому, температурной зависимостью плотности поглощённой мощности можно пренебречь. Поток тепла, отдаваемый за счёт излучения с единицы площади поверхности, описывается законом Стефана - Больцмана: Еизл.=Абпр5[Т4-Т40],(5) где А=8изл/Бобл - коэффициент, равный отношению площади поверхности, с которой излучается тепло (Бизл), к площади поверхности, на которую падает световой поток (Бобл), 8 - постоянная Стефана - Больцмана, То - температура окружающей среды, 8пр - приведённая излучательная способность облучаемого материала и стенок рабочей камеры содержание: [стр.Введение] [стр.1] |
|||
© ЗАО "ЛэндМэн" |