ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛООБМЕНА В НАГРЕВАТЕЛЬНОМ УСТРОЙСТВЕ ДЛЯ ТЕРМОМИГРАЦИИ ЖИДКИХ ВКЛЮЧЕНИЙ В КРЕМНИИ
Аннотация
Жидкие включения мигрируют в твёрдых телах в направлении градиента темпера- туры. Это даёт уникальную возможность формировать в пластинах кремния кристалли- чески совершенные структуры со сквозными легированными эпитаксиальными каналами или замкнутыми ячейками, представляющими интерес при конструировании силовых полу- проводниковых приборов и фотоэлектрических преобразователей. Причем конкурентных методов изготовления таких структур нет, поскольку скорость термомиграции на четы- ре порядка превышает скорость твердотельной диффузии. Однако практическое приме- нение метода термомиграции (ТМ) в полупроводниковой электронике сдерживается нерешённой проблемой создания необходимого однородного поля градиента температуры в пла- стине кремния. Нарушение однородности градиента температуры приводит к отклонению траекторий движения дискретных жидких включений от нормали, искажает заданную топо- логию включений на стартовой поверхности пластины и делает невозможным применение групповой технологии для последующих операций изготовления приборов. В настоящей работе выполнено компьютерное моделирование процессов теплообмена в нагревательном устройстве с целью достижения в пластине кремния однородного поля градиента температуры, создавае- мого плоским резистивным нагревательным элементом в виде спирали. Выявлены причины воз- никновения периодических и монотонных радиальных неоднородностей поля градиента темпе- ратуры, искажающих траектории движения жидких включений и форму получаемых каналов. Предложены способы уменьшения и устранения этих искажений. Основными элементами управления конфигурацией поля градиента температуры в пластине кремния оказались кассе- та, удерживающая пластину на определённом расстоянии от нагревательного элемента и фронтальные экраны с отверстиями, соосными пластине кремния. Определены и эксперимен- тально подтверждены размеры, взаимное расположение элементов нагревательного устрой- ства, обеспечивающего требуемую однородность поля градиента температуры для промыш- ленного применения термомиграции системы линейных включений (зон) на пластинах кремния диаметром 100 мм.
