Электронная библиотека Веда
Цели библиотеки
Скачать бесплатно
Доставка литературы
Доставка диссертаций
Размещение литературы
Контактные данные
Я ищу:
Библиотечный каталог российских и украинских диссертаций

Вы находитесь:
Диссертационные работы России
Технические науки
Приборы и методы контроля и определения состава веществ

Диссертационная работа:

Боднарь Олег Борисович. Методы и средства неразрушающего контроля параметров твердофазной диффузии : диссертация ... доктора технических наук : 05.11.13 / Моск. гос. акад. приборостроения и информатики.- Москва, 2006.- 238 с.: ил. РГБ ОД, 71 07-5/482

смотреть содержание
смотреть введение
Содержание к работе:

Стр.

Введение 5

  1. Основы теории методов контроля твердофазной диффузии 12

1.1 .Основные математические модели и параметры контроля процессов диффузии 13

  1. Принципы построения методов расчета и контроля диффузионных процессов 23

  2. Анализ современных методов и средств контроля

параметров диффузии 31

  1. Методы определения концентрационной зависимости коэффициента диффузии 46

  2. Способы проведения диффузии в полупроводниках и

металлах 50

  1. Выводы 54

    1. Теоретическое обоснование неразрушающих методик контроля термодинамических параметров твердофазной диффузии 56

    Определение параметров диффузии по динамике изменения поверхностной концентрации примеси 57

    Неразрушающий метод определения концентрационной зависимости коэффициента диффузии 74

    Диффузионный метод создания концентрационных профилей

    с максимумом в глубине образца 76

    1. Общие принципы построения технологий неразрушающего контроля параметров твердофазной диффузии 80

    2. Выводы 85

      Метод ионного легирования и начальное распределение примеси 88

      Принципы построения технологий неразрушающего контроля параметров диффузии в полупроводниках 91

      Определение термодинамических параметров диффузии бора и фосфора в ионно-легированном кремнии 100

      Контроль поверхностных электрофизических параметров полупроводников методом измерения разности поверхностных потенциалов 108

      Выводы 117

      1. Принципы построения технологий неразрушающего контроля термодинамических параметров диффузии в ионно-азотированных металлах 120

      2. Определение термодинамических параметров диффузии ионно-азотированного вольфрама 127

      3. Определение объемного коэффициента диффузии азота

      в монокристаллическом вольфраме 134

      1. Определение термодинамических параметров диффузии ионно-азотированного молибдена 137

      2. Выводы 142

        1. Математическое моделирование диффузионных процессов в ионно- легированных материалах 144

          1. Обоснование феноменологической модели двухпоточной диффузии 146

          2. Численное моделирование процесса многопоточной

          диффузии 156

              1. Пример расчета параметров диффузии бора и фосфора в приповерхностной области ионно-легированного кремния 159

              2. Пример расчета параметров диффузии азота в приповерхностной области ионно-легированного вольфрама 165

              3. Определение параметров радиационных дефектов по диффузионным данным 170

              4. Выводы 174

              Заключение 175

              Основные результаты и выводы 178

              Список цитируемой литературы 180

              Приложение А. Программа моделирования динамики изменения

              Приложение Б. Основные технические характеристики

              установки ионной имплантации «Везувий»

              Приложение В. Описание четырехзондовой установки и методики проведения измерений удельного поверхностного сопротивления легированных образцов кремния 204

              Приложение Г. Обработка результатов прямых измерений

              диффузионно-чувствительных параметров ионно-легированного кремния 207

              Приложение Ж. Основные технические характеристики

              сверхвысоковакуумного комплекса ЬА8-3000 214

              Приложение 3. Интерполяция данных ОЭС временной зависимости

              относительной поверхностной концентрации азота в вольфраме 216

              Приложение Л. Прибор «Поверхность 2.0». Интерфейс пользователя при определении поверхностной концентрации примеси методом КРП 220

              Приложение М. Решение задачи трехпоточной диффузии в

              ограниченном образце 236

Введение к работе:

Актуальность проблемы: Диффузионный перенос в твердых телах является основой или составной частью многих технолої ических процессов, таких как изготовление СБИС, ХТО металлов, производство волоконно-оптических световодов

Современный подход к оптимизации диффузионных технологий основан на применении программ математического моделирования, позволяющих при сравнительно малых затратах с высокой степенью точности прогнозировать выходные характеристики изделий Наиболее эффективным методом построения моделей диффузионных процессов является моделирование на базе данных по кинетике и термодинамике, получаемых с помощью различных методов контроля

По условной классификации академика Б Я Любова, исследования, относящиеся к контролю параметров диффузии, делятся на три основные группы

  1. Разработка методов измерения и измерение параметров диффузии в различных системах

  2. Развитие теории диффузии, как в феноменологическом аспекте, так и с учетом атомного строения вещества

3 Изучение и анализ различных диффузионных процессов

Все эти группы исследований в области твердофазной диффузии взаимосвязаны и взаимозависимы Так разработка методов измерения и измерение коэффициентов диффузии основано на корректном и, зачастую, оригинальном решении уравнения диффузии Развитие математической теории диффузии, как составной части феноменологического аспекта методов контроля диффузионных материалов, в последнее время приобретает все более важное значение

Применяемые в настоящее время методы контроля диффузионных процессов построены на анализе экспериментальные данных о пространственных характеристиках распределения примеси Основной недостаток этих методов заключается в необходимости применения технологий послойного анализа, непосредственно влияющих на погрешность определения величин измеряемых параметров Погрешность эта становится особенно существенной при исследованиях наноразмерных тонкослойных структур

В свете вышеизложенного, работы, связанные с разработкой неразру-шающих методов и средств контроля параметров диффузии, с развитием математической теории диффузии, с исследованиями процессов, составной частью которых является диффузионный перенос, представляются весьма актуальными как в части практического приложения к моделированию процессов и технологий, так и в части развития современной физики твердого тела

Цель работы: Повышение точности, достоверности результатов и оперативности методов контроля диффузионных процессов

Для достижения указанной цели поставлены и решены следующие задачи

разработаны теоретические основы неразрушающих методов контроля параметров твердофазной диффузии,

проведен анализ возможньгх источников погрешностей и обоснованы способы их минимизации,

разработан новый метод неразрушающего контроля поверхностных электрофизических параметров полупроводников,

разработаны и внедрены технологии неразрушающего контроля параметров диффузии примеси в металлах и полупроводниках,

обоснована новая феноменологическая модель диффузии примеси в ионно-легированных материалах,

установлены температурные зависимости параметров многопоточной диффузии для бора, имплантированного в кремний и азота, имплантированного в вольфрам

Методы исследования: Для определения атомного состава поверхностных слоев диффузионных материалов применялись Оже-электронная спектроскопия, вторично-ионная масс спектроскопия и электропотенциальный метод Исследования структуры материалов проводилось методами электронной микроскопии, рентгеноскопии и дислокационного травления

Научная новизна: Проведено теоретическое обоснование неразрушающих методов контроля параметров диффузии, разработаны принципы расчета основных кинетических характеристик процессов массопереноса по экспериментальным данным динамики~Щменения поверхностной концентрации примеси

Разработан новый метод неразрушающего контроля величины пбвгрхно-стной концентрации примеси в полупроводниках и алгоритмы определения ее значений іїо экспериментально" измеренной контактной разности потенциалов

Использование разраиоганных методовпозволило экспериментально ус-тановить существование примесных потоков с различными коэффициентами диффузии и обосновать принципы построения новой феноменоменогической модели массопереноса в ионно-легированных материалах

Сформулирована задача Коши двухпоточной диффузии примеси и получены аналитические решения систем уравнений в частных производных для взаимодействующих потоков в случае ограниченного и полубесконечного образцов

Установлены закономерности температурных зависимостей параметров многопоточной диффузии бора, имплантированного в кремний, и азота, имплантированного в вольфрам

Практическая ценность работы Внедрение новых технологий неразрушающего контроля позволило повысить оперативность, увеличить точность и достоверность результатов определения параметров твердофазной диффузии

Разработанные методики неразрушагощеі о контроля могут применяться для широкого круга материалов и технологий, при соответствующем выборе диффузионно-чувствительного параметра поверхности

Применение нового метода экспресс контроля поверхностных электрофизических параметров полупроводников позволило повысить точность измерения значений поверхностной концентрации примеси

Феноменологическая модель двухпоточной диффузии и полученные аналитические решения составили математическую основу методов расчета характеристик диффузионных слоев ионно-легированных материалов

Температурные зависимости параметров многопоточной диффузии позволили оптимизировать параметры технологических процессов термической обработки

Реализация научно-технических результатов: Научные результаты, полученные в диссертационной работе, подтверждены актами об их использовании и внедрении, выданными ИФТТ РАН (2003 г), ИРЭ РАН (2004 г), ВНИИА (2005 г ), МНПО «Спектр» (2005 г)

Результаты диссертационной работы используются при подготовке специалистов в областях физики твердого тела, материаловедения и микроэлектроники МГУПИ и МИСиС

Апробация работы Основные результаты докладывались и обсуждались на III международной конференции «Advanced Materials and Processes» (г Калуга, 1995), Всероссийской научно-технической конференции "Микро и наноэлек-троника" (МНЭ-98) (г Звенигород, 1998), II Международной конференции «Моделирование и исследование сложных систем» (М , 1998), семинаре в Институте проблем технологии микроэлектроники (г Черноголовка, 1997), 17 General Conference of the CONDENSER MATTER DIVISION European Physical Society (1998), V и VI Международных конференциях «Фундаментальные и прикладные проблемы приборостроения, информатики, экономики и права» (г Сочи, 2002, 2003), Международной конференции «Наука о материалах на рубеже веков достижения и вызовы времени» (К , Украина, 2002), 10 Международной конференции «Приборинформ» (г Севастополь, 2003), SIXTH INTERNATIONAL CONFERENCE ON DIFFUSION IN MATERIALS DIMAT 2004 (2004, Krakow, Poland), межотраслевом научно-техническом совещании «Новые технологические процессы по защите от коррозии материалов деталей и узлов авиационной техники» (М , 2004 г ) Основные результаты, представляемые к защите'

  1. Теория и математический аппарат неразрушающих методов контроля термодинамических параметров диффузии примеси в твердом теле

  2. Технологии неразрушающего контроля кинетических параметров твердофазной диффузии в ионно-легированных металлах и полупроводниках

  3. Метод неразрушающего контроля поверхностных электрофизических параметров полупроводников

  1. Многопоточная диффузия примесей, определяющая характеристики диффузионных слоев ионно-легированных материалов

  2. Математические модели и аналитические решения систем дифференциальных уравнений двухпоточной диффузии, составляющие математическую основу методов расчета диффузионных слоев ионно-легированных материалов

6 Температурные закономерности характеристик многопоточной диффузии
бора в ионно-легированном кремнии и азота в ионно-легированном вольфра
ме, необходимые для оптимизации режимов диффузионных технологий
Публикации Материалы диссертационной работы опубликованы в моногра
фии и 29 научных статьях и докладах

Личный вклад автора; Все результаты, составляющие основное содержание диссертации, получены автором самостоятельно Во всех совместных публикациях автором сформулированы постановка задачи и метод ее решения Структура и объем работы: Диссертационная работа состоит из введения, 5 глав, заключения, выводов, списка использованных источников и приложений

Подобные работы
Колмаков Алексей Васильевич
Разработка методов и средств активного контроля геометрических параметров вкладышей подшипников скольжения
Щеников Ярослав Алексеевич
Метод и технические средства активного контроля параметров электрохимического процесса обработки воды ионами серебра
Савельев Сергей Николаевич
Метод и средство экспресс-контроля железобетонных конструкций по амплитудно-временным параметрам затухающих колебаний
Куроедов Александр Вениаминович
Методы и средства контроля и улучшения качества многосегментных PIN-фотодиодов с охранным кольцом
Данилов Юрий Валентинович
Исследование и разработка методов и средств контроля процессов гальванической металлизации печатных плат
Воронин Руслан Николаевич
Метод и средство контроля реологических характеристик хлебобулочных изделий с использованием моделей упруго-вязкой и вязко-пластической деформации
Бочаров Александр Александрович
Методы и средства контроля качества в технологических процессах изготовления элементов трения качения
Суворова Татьяна Владиславовна
Метод и средства контроля токсичности водных сред по реакции бактерий
Бирюков Владимир Георгиевич
Экспресс-методы и средства контроля природных сред и веществ на основе комбинированных оптических и ленгмюровских эффектов
Вдовин Александр Александрович
Разработка метода и средств контроля показателя ослабления слабомутных сред по изменению контраста в изображении тест-объекта в виде двух штрихов

© Научная электронная библиотека «Веда», 2003-2013.
info@lib.ua-ru.net