Sławomir Gułkowski, Jan M. Olchowik
Politechnika Lubelska
Streszczenie
W artykule przedstawione zostały rezultaty symulacji lateralnego wzrostu epitaksjalnego (ELO – Epitaxial Lateral Overgrowth) przeprowadzonych dla krzemowych podłoży wzrostowych o różnych współczynnikach wypełnienia maski (mask-to-window ratio): 70%, 50%, 30% oraz 10%. Zastosowano przy tym następujące parametry: wymiary domeny: 1000 µm × 2000 µm, szybkość chłodzenia: 0,5ºC/min, temperatura początkowa: 920ºC.
Przedstawiono przykładową domenę obliczeniową oraz wygenerowaną siatkę numeryczną. W celu zwiększenia precyzji obliczeń w obszarach dużych gradientów koncentracji zastosowano zagęszczenie siatki. Dla wybranych geometrii domen przedstawiono profile koncentracji.
Zbadano wpływ geometrii obszaru na kształt pola koncentracji, określającego strumienie masy. Zwiększenie powierzchni krystalizacji składnika spowodowało ukształtowanie się linii stałej koncentracji w objętości roztworu, charakterystyczne dla standardowej metody LPE. Kierunek przepływu Si w objętości jest prostopadły do powierzchni podłoża na całej jego długości. Natomiast przy powierzchni podłoża, na stosunkowo niewielkiej odległości, tworzy się warstwa roztworu, w której linie stałej koncentracji układają się wokół okien Si. Grubość tej warstwy zależy od stopnia wypełnienia i maleje wraz ze wzrostem liczby okien w obszarze domeny. Sąsiadujące ze sobą okna stanowią dla siebie konkurencję pod względem obszaru krystalizacji: tym większą, im bliżej siebie są umiejscowione. Przyczynia się to bezpośrednio do zmniejszenia szybkości wzrostu w kierunku lateralnym przy niewielkiej zmianie wartości szybkości w kierunku normalnym. Skutkuje to również zmniejszeniem wydłużenia względnego otrzymywanych warstw.
Z analiz numerycznych wynika, że w celu otrzymania warstw lateralnych o maksymalnym wydłużeniu względnym należy uwzględnić szerokość pasm dielektryka znajdującego się między oknami. Odpowiednie dobranie geometrii podłoża pozwala na uzyskanie możliwie maksymalnych szybkości wzrostu w kierunku lateralnym.
Słowa kluczowe
komputerowe modelowanie; ogniwa słoneczne
Pełny tekst
PDF (English)