sihcll;,3gt;hlt;,2gt;外延生长单晶硅反应机理的理论研究.pdfVIP

!!坚!!竺±竺兰兰苎兰曼竺墨壁垫墨竺堡垒竺奎 一 SiHCl3／H2外延生长单晶硅反应机理的理论研究 研究生：张旭 指导教师：孙仁安 韩克利 学科专业：物理化学 中文摘要 往常艟F，SiltCl3／H2体系枉Si利底表而I一进行的气相外j正生K足口}i{『，j：K单晶女鼬＆ 广‘泛、最重要的方法。本论义将齄子化学与分子反应动力学相结合，采川镥彳度泛函理论力 法，依据过渡态理论，茸玖全面系统地对此反碰体系的微观反心机理进行l厂理论圳究。 根据实验检测到的产物以及由HitoshiHabuka等人所提山的siHcl3／H2反应体系的外延 生长过料，首先设计了该反应体系往气相。I·的町能反应通道和枉Si利底袭断J。的J·J能反胧 通道。 HCI}$iCll 宣Si2C12—二些—’s12+2Ⅲ=l 剐lI ““1心 zsIcll—生L—卜虬‰sI．j∽J E SiIICll／it2外延生长单晶硅反应机理的理论研究 道中的反应物、过渡态和产物的构型，给出了每个反应通道的反应活化能。 2．分析气相反应的反应机理，结果表明，通道d是气相中的主反应通道，其产物siCl。 再进一步在气相中和衬底t发生反廊。气相反应中没有生成Sj，而往Si丰寸底表丽 上反应才能生成Si。 3．分析Sl村底表面J：的反应机理，发现sjHCl。冉接吸刖分解的}，‘化能很抵，¨吸刚 分解后的产物与lJ。反应的活化能跃I sj利底加入两降骶。m此¨j以推断，si利底n． 反麻过程中起到催化剂的件川。红}|算·h肖以sl原f旗模拟si衬戚表向时， si原子簇越人，办即越接近史实利底袭幡，则_}-J底表面J彀剐分解后的，“物·J m 之间的反席活化能越低。 4．综上，Sil|Cl a／Hz反成体系扣：气相q，不能生成s1，j{柏柙：si钉底表Illil-／{能个成 si。这与实验』．作者的结论是一致的。SiHCI；在Si衬底发面f：的肖拨吸仁付分解反 廊是该体系反应的主反应通道。 5，对所有过渡态的虚频振动模式进行了分析，，{：进…步作IRC(内禀反胞坐标)路径 分析，米最终确认我彳『J所找的过渡态是准确的。 6．J}l{。fsT方法计算了在600～1450K温度范刚内符反成的速率常数。从计算结粜u，以 看出：随温度升高，反庙速率常数增人：吸附分解的反城速率很快，商衬底农J：f|j I蚊附分解后的产物与H2M的反应比较慢，姓反应的决迷步。 本论文很好地解释了该体系气相外她生K单晶础的一·些实验现象．从理沧L：给d}r化 学反应的微观反应机理，为实验1J：作者改汁实验l艺以及提高I+作效率．提供r动力学信 息。 关键词三氯硅烷氢气过渡态反应通道速率常数理论研究 SiHCI】ni2外延生长单晶硅反应机理的理论研究 第一章前言 1．1气相外延生长单晶硅理论研究的重要意义 3F导伴科学、半导体技术是现代信息科学平¨技术的重要组成部分，而’r铮体利料义妊 半导体科学和技术的基础羊¨|j{『提。单晶碎作为，‘种重要的1r导佛材料，矗：光IU转换、传统 半导体器件中其应_【{：i已}。分普遍。 八十年代，硅外延片主要应_Ef』于半导体分盘器件制造。随着集成度不断提岛，幽际j． u 流技术集成电路已经发展到0．35m或更小的水平，对硅表嘶的晶体质缱捉ⅡI