mateltechИзвестия высших учебных заведений. Материалы электронной техникиIzvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering1609-35772413-6387MISIS10.17073/1609-3577-2012-2-43-50mateltech-111Research ArticleМоделирование процессов и материаловMODELING OF PROCESSES AND MATERIALSОСОБЕННОСТИ ДЕФЕКТООБРАЗОВАНИЯ В ПРОЦЕССЕ ТЕРМООБРАБОТКИ БИЗДИСЛОКАЦИОННЫХ МОНОКРИСТАЛЛИЧЕСКИХ ПЛАСТИН КРЕМНИЯ БОЛЬШОГО ДИАМЕТРА С ЗАДАННЫМ РАСПРЕДЕЛЕНИЕМ В ОБЪЕМЕ КИСЛОРОДСОДЕРЖАЩИХ ГЕТТЕРИРУЮЩИХ ЦЕНТРОВPECULIARITIES OF A DEFECT GENERATION DURING A HEAT TREATMENT OF LARGE DIAMETER DISLOCATION−FREE SILICON WAFERS WITH SPECIFIED DISTRIBUTION OF OXYGEN−CONTAINING GETTERING CENTRESВасильевЮ. Б.VasilievYu. B.

ведущий инженер управления главного технолога, ОАО «Интеграл», 220108, Республика Беларусь, г. Минск, ул. Казинца И.П. д. 121А,

ведущий инженер управления главного технолога, ОАО «Интеграл», 220108, Республика Беларусь, г. Минск, ул. Казинца И.П. д. 121А,

dzsto2@integral.byВерезубН. А.VerezubN. A.

кандидат физ.−мат. наук, старший научный сотрудник, Институт проблем механики им. А. Ю. Ишлинского РАН, 119526, г. Москва, просп. Вернадского, д. 101, корп. 1,

кандидат физ.−мат. наук, старший научный сотрудник, Институт проблем механики им. А. Ю. Ишлинского РАН, 119526, г. Москва, просп. Вернадского, д. 101, корп. 1,

verezub@ipmnet.ruМеженныйМ. В.MezhenniyM. V.

зав.отделом диагностики, Государственное научное учреждение «Институт химических проблем микроэлектроники», 119017, г. Москва, Б. Толмачевский пер., д. 5, стр. 1 

зав.отделом диагностики, Государственное научное учреждение «Институт химических проблем микроэлектроники», 119017, г. Москва, Б. Толмачевский пер., д. 5, стр. 1 

mvmezh@rambler.ruПросоловичВ. С.ProsolovitchV. S.

кандидат физ.−мат. наук, зав. лаб, Белорусский госуниверситет, лаборатория спектроскопии полупроводников, 220030, Республика Беларусь, г. Минск, просп. Независимости, д. 4,

кандидат физ.−мат. наук, зав. лаб, Белорусский госуниверситет, лаборатория спектроскопии полупроводников, 220030, Республика Беларусь, г. Минск, просп. Независимости, д. 4,

prosolovich@bsu.byПростомолотовА. И.ProstomolotovA. I.

доктор техн. наук, ведущий научный сотрудник, Институт проблем механики им. А. Ю. Ишлинского РАН, 119526, г. Москва, просп. Вернадского, д. 101, корп. 1,

доктор техн. наук, ведущий научный сотрудник, Институт проблем механики им. А. Ю. Ишлинского РАН, 119526, г. Москва, просп. Вернадского, д. 101, корп. 1,

prosto@ipmnet.ruРезникВ. Я.ReznikV. Ya.

старший научный сотрудник, Государственное научное учреждение «Институт химических проблем микроэлектроники», 119017, г. Москва, Б. Толмачевский пер., д. 5, стр. 1,

старший научный сотрудник, Государственное научное учреждение «Институт химических проблем микроэлектроники», 119017, г. Москва, Б. Толмачевский пер., д. 5, стр. 1,

vjresnick@yandex.ruОАО «Интеграл», БеларусьБеларусьOAO Integral, BelarusBelarusУчреждение РАН Институт проблем механики им А. Ю. ИшлинскогоРоссияA. Yu. Ishlinsky Institute for Problems in Mechanics of the Russian Academy of SciencesRussian FederationГНУ «Институт химических проблем микроэлектроники»РоссияInsitute for Chemical Problems of MicroelectronicsRussian FederationБелорусский государственный университет, БеларусьБеларусьBelarusian State UniversityBelarus201216032015024350Copyright © Васильев Ю.Б., Верезуб Н.А., Меженный М.В., Просолович В.С., Простомолотов А.И., Резник В.Я., 20152015Васильев Ю.Б., Верезуб Н.А., Меженный М.В., Просолович В.С., Простомолотов А.И., Резник В.Я.Vasiliev Y.B., Verezub N.A., Mezhenniy M.V., Prosolovitch V.S., Prostomolotov A.I., Reznik V.Y.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://met.misis.ru/jour/article/view/111

Проанализированы возможности получения бездефектного слоя в пластинах бездислокационного монокристаллического кремния при быстром термическом отжиге (БТО). С помощью математического моделирования трехмерного напряженно−деформированного состояния и процессов дефектообразования в пластинах кремния большого диаметра при проведении БТО рассмотрены различные способы крепления пластин и определены возможности снижения напряженно−деформированного состояния пластины кремния.Для описания процессов дефек-тообразования при БТО предложена математическая модель, учитывающая диффузионно−рекомбинационные процессы вакансий и межузельных атомов кремния, а также образование вакансионных кластеров. На основе этой модели определены температурно−временны ′ е параметры процесса БТО (режим нагрева, время выдержки при максимальной температуре,скорость охлаждения пластины), соответствующие требуемому (обедненному у поверхности) профилю концентрации вакансий, плотности и размеру вакансионных кластеров по толщине пластины. Результаты расчетов верифицированы на тестовых образцах с помощью оптической и просвечивающей электронной микроскопии (ОМ и ПЭМ).

For this purpose the opportunities of perfect layer formation during RTA have been analyzed in dislocation−free silicon wafers. The RTA application is based on an opportunity of effective influence on a distribution of oxygen precipitate density on wafer thickness by means of control of vacancies and interstitial atoms distributions. However the decision of this important task is connected with an oc-currence of large local wafer stresses concentrated near fastening supports and a significant bend of large diameter Si wafers. Therefore in this project the mathematical modeling of three−dimension strain state and defect formation in large diameter Si wafer were investigated: the various ways of wafer fastening were analyzed and the opportunities of stresses reduction in Si wafers were determined. For the description of RTA defect formation the mathematical model taking into account of diffusion−recombination processes of vacancies and interstitial Si atoms, and also formation of vacancy clusters have been applied. On the basis of this model the time thermal RTA parameters were determinated: heating mode, hold time at the maximal temperature and cooling rate of wafer. They provide a formation of required perfect layer near wafer surface contained the corresponding vacancy concentration and cluster density on wafer thickness. The calculated results have been verified by authors of this project on test samples investigated by Light Microscopy (LM) and Transmission Electron Microscopy (TEM). Detailed LM and TEM researches of microdefect distributions and morphology have been carried out for the experimental Si wafers subjected to various RTA modes and multistage heat treatment in Belarusian plant «Integral». 

кремниймикродефектматематическое моделированиегеттервакансиямежузельный атомsiliconmicrodefectmathematical modelinggettervacancyinterstitial atomReferencesFalster, R. Rapid thermal processing and control of oxygen precipitation behavior in silicon wafers / R. Falster, V. V. Voronkov // Mater. Sci. Forum. − 2008. − V. 573—574. − P. 45—60.Falster, R. Rapid thermal processing and control of oxygen precipitation behavior in silicon wafers / R. Falster, V. V. Voronkov // Mater. Sci. Forum. − 2008. − V. 573—574. − P. 45—60.Мильвидский, М. Г. Современное состояние технологии полупроводникового кремния / М. Г. Мильвидский / Материаловедение. − 2006. − № 11. − С. 15—26.Мильвидский, М. Г. Современное состояние технологии полупроводникового кремния / М. Г. Мильвидский / Материаловедение. − 2006. − № 11. − С. 15—26.Pat. USA N 6250914 / H. Katsumata, H. Ito, H. Takahashi, T. Ohashi, S. Tobashi, K. Iwata; 2000.Pat. USA N 6250914 / H. Katsumata, H. Ito, H. Takahashi, T. Ohashi, S. Tobashi, K. Iwata; 2000.Pat. USA N 6032724 / M. Hatta; 1997.Pat. USA N 6032724 / M. Hatta; 1997.Pat. USA N 5791895 / Н.−S. Kyung, W.−S. Choi, J.−H. Shin; 1996.Pat. USA N 5791895 / Н.−S. Kyung, W.−S. Choi, J.−H. Shin; 1996.Pat. USA N 6002109 / K. E. Johnsgard, B. S.Mattson, J. McDiarmid; 1995.Pat. USA N 6002109 / K. E. Johnsgard, B. S.Mattson, J. McDiarmid; 1995.Fisher, A. Slip−free processing of 300 mm silicon batch wafers / A. Fisher, G. Richter, W. Kurner, P. Kucher // J. Appl. Phys. − 2000. − V. 87. − P. 1543Fisher, A. Slip−free processing of 300 mm silicon batch wafers / A. Fisher, G. Richter, W. Kurner, P. Kucher // J. Appl. Phys. − 2000. − V. 87. − P. 1543Kulkarni, M. S. Dynamics of point defects and formation of microdefects in Czochralski crystal growth: modeling, simulation and experiments / M. S. Kulkarni, V. Voronkov, R. Falster // Electrochem. Soc. Proc. − 1998. − V. 98−1. − P. 468.Kulkarni, M. S. Dynamics of point defects and formation of microdefects in Czochralski crystal growth: modeling, simulation and experiments / M. S. Kulkarni, V. Voronkov, R. Falster // Electrochem. Soc. Proc. − 1998. − V. 98−1. − P. 468.Prostomolotov, A. Thermal optimization of Cz bulk growth and wafer annealing for crystalline dislocation−free silicon / A. Prostomolotov, N. Verezub, M. Mezhennyi, V. Resnik // J. Cryst. Growth. − 2011. − V. 318, N 1. − P. 187—192.Prostomolotov, A. Thermal optimization of Cz bulk growth and wafer annealing for crystalline dislocation−free silicon / A. Prostomolotov, N. Verezub, M. Mezhennyi, V. Resnik // J. Cryst. Growth. − 2011. − V. 318, N 1. − P. 187—192.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.