Ионно-плазменный синтез силицидов меди на монокристаллическом кремнии
Диссертация
Физико-химическая модель ионно-плазменного синтеза, учитывающая особенности механизма начальной стадии формирования новой фазы. В основе модели лежит представление о возникновении в твердом теле так называемых тепловых пиков при воздействии на него энергетических ионов. Тепловой пик — это ограниченная область кристаллической решетки, внутри которой в данный момент времени большинство атомов… Читать ещё >
Содержание
- ГЛАВА 1. Общие закономерности процессов ионно-плазменного синтеза тонкопленочных соединений (обзор литературы)
- 1. 1. Особенности ионно-плазменного синтеза пленок химических соединений
- 1. 2. Формирование потоков атомных частиц и перенос их к подложке
- 1. 3. Процессы, происходящие при взаимодействии энергетических частиц с поверхностью твердого тела
- 1. 4. Активирующее действие ионного облучения на скорость и механизм химических реакций, протекающих на поверхности твердого тела
- 1. 5. Классификация и практическая реализация методов ионно-плазменного синтеза
- 1. 5. 1. Ионный синтез
- 1. 5. 2. Ионное перемешивание
- 1. 5. 3. Ионно-реактивный синтез и ионно-стимулированное газофазное осаждение
- 1. 6. Выводы и постановка задачи исследований
- ГЛАВА. 2. Особенности метода ионно-плазменного синтеза
- 2. 1. Характеристики магнетронного генератора с жидким катодом
- 2. 2. Особенности механизма нагрева подложки при ионно-плазменном синтезе из жидкой фазы
- 2. 3. Решение задачи о нагреве системы пленка — подложка при ионно-плазменном воздействии
- ГЛАВА 3. Структура, фазовый состав, электрофизические свойства и кинетика роста тонких слоев в структурах Си — S
- 3. 1. Методика изготовления образцов для исследований
- 3. 2. Методики исследования образцов
- 3. 3. Результаты исследования структур Си — Si, полученных без подачи потенциала смещения на подложку
- 3. 4. Результаты исследования структур Си — Si, полученных ионно-плазменным синтезом
- ГЛАВА 4. Физико-химическая модель ионно-плазменного синтеза силицидов меди
Список литературы
- Третьяков Ю.Д. Твердофазные реакции. М.: Химия, 1978. 360 с. 2 .Палатник Л. С., Сорокин В. К. Основы пленочного полупроводникового материаловедения. М.: Энергия, 1973. 285 с.
- Kelly R. On the nature of the phases formed when metals are implanted with oxigen or nitrogen // Radiated Effects. 1982. V. 64. P. 205 220.
- Brown I.G., Anders A., Dickinson M.R., MacGill R.A., Monteiro O.R. Recent advances in surfase processing with metall plasma and ion beams// Surfase and Coatings Technology. 1999. V. 112. P. 271 -277.
- Sigmund P. Energy density and time constant of heavy-ion-induced-elastic-collision spikes in solids // Appl. Phys. Lett. 1974. V. 25. N 3. P. 169 171.
- Технология тонких пленок. Справочник / Под ред. Л. Майссела, Р. Глэнга. Пер. с англ. / Под ред. М. И. Елинсопа, Г. Г. Смолко. T.l. М.: Сов. Радио, 1977.664 с.
- Распыление твердых тел ионной бомбардировкой: Физическое распыление одноэлементных твердых тел. Пер. с англ./ Под ред. Р. Бериша. -М.: Мир, 1984. 336 с.
- Kaufman H.R., Harper J.M.E., GuomoJ.J. Development in broad-beam ion sourse technology and applications // J. Vac. Sci. Technology. 1982. V. 21. N. 3. P. 764 766.
- Лабуное B.A., Данилович Н. И., Громов В. В. Многопучковые ионные источники для систем ионного травления-распыления // Зарубежная электронная техника. 1982. N 5. С. 82 120.
- Shidoji E., Nakano N., Makabe T. Numerical simulation of the discharge in d.c. magnetron sputtering // Thin Solid Films. 1999. V. 351. P. 37 41.
- Karpov D.A., Kislov I.F., Ryabchikov A.I., Ganenko A.A. Experiments on thick coatings deposited by means of arc technology // Surfase and Coatings Technology. 1997. V. 89. P. 58 61.
- Takagi T. Ion-surface interactions during thin film deposition 11 J. Vac. Sci. Technol. A. 1983. V. 2. N. 2. P. 382 388.
- Лейман К. Взаимодействие излучения с твердым телом и образование элементарных дефектов. М.: Атомиздат, 1979. 290 с.
- Риссел X., Руче И. Ионная имплантация. М.: Наука, 1983. 360 с.
- Лю 3., Майер Дж. Предельный уровень легирования, достижимый при ионной имплантации //В кн. «Ионная имплантация в полупроводники и другие материалы"/ М.: Мир, 1980. С. 236 253.
- Химия плазмы: Сб. ст. Вып. 15/ Под ред. Б. М. Смирнова. М.: Энергоатомиздат, 1989. 296 с.
- Kusano Y., Christou С., Barber Z.H., Evetts J.E., Hutchings I.M. Deposition of carbon nitrid films by ionised magnetron sputtering // Thin Solid Films. 1999. V. 355 356. P. 117 — 121.
- Strauss G.N., Lechner W., Pulker H.K. Gas pressure influence on the optical and mechanical properties of Ta2Os films produced by reactive low voltage ion plating (RLVIP) // Thin Solid Films. 1999. V. 351. P. 53 56.
- Ossi P.M., Pastorelli R. Modelling the structural stability of irradiated covalent compounds// Surfase and Coatings Technology. 1998. V. 103 104. P. 9 -15.
- Ki Hyun Yoon, Woo Jin Choi, Dong Heon Kang. Photoelectrochemical properties of copper oxide thin films coated on an n-Si substrate // Thin Solid Films. 2000. V. 372. P. 250 256.
- Chowdhury A.K.M.S., Cameron D.C., Monclus M.A. Effect of substrate bias on the bonding structure of carbon nitrid thin films // Thin Solid Films. 1999. V. 355 356. P. 85−88.
- Laux S., Kaiser N., Zoller A., Gotzelmann R., Lauth H., Bernitzki H. Room-temperature deposition of indium tin oxide thin films with plasma ion-assisted evaporation // Thin Solid Films. 1998. V. 335. P. 1 5.
- Аброян И.А., Андропов A.H., Титов A.M. Физические основы электронной и ионной технологии. М.: Высшая школа, 1984. 320 с.
- Арбузов В.Л., Давлетшии А. Э., Подчиненов И. Е., Клоцман С. М. Взаимодействие радиационных дефектов с примесными атомами лития в алюминии // Физика и химия обработки материалов. 1991. № 3. С. 30 32.
- SoodD.K. //Phys. Let. 1978. V. 68А. № 5 6. P. 469 -472.
- Быковский Ю.А., Неволим В. Н., Фоминский В. Ю. Ионная и лазерная имплантация металлических материалов. М.: Энергоатомиздат, 1991. 240 с.
- Follstaedt D.M. И Nucl. Instrum. and Methods Phys. Res. 1985. V. B7/8. P. 11 19.
- Jaonen C., Riviere J.P., Delafond J. II Nucl. Instrum. and Methods Phys. Res. 1987. V. B19/20. P. 549 553.
- Borgesen P., Alford T.L., Lilienfeld D.A., Johnson H.H. Low temperature ion mixing of bilayers arid multilayeres in Ti Cu system // Appl. Phys. 1990. V. A50. P. 161−164.
- Ma E., Workman T.W., Johnson W.L., Nicolet M.A. Ion mixing of metal/Al bilayers near 77 КII Appl. Phys. Lett. 1989. V. 54. P. 413 415.
- Johnson W.L., Cheng Y.-T., Van Rossum M., Nicolet M.A. When is termodynamics relevant to ion-indused atomic rearrangements in metall I I Nucl. Instrum. and Methods Phys. Res. 1985. V. B7/8. P. 657 665.
- Chang G.S., Son J.H., Kim T.G., Chae K.H., Whang C.N., JeongJ.I., Lee Y.P. Effect of cohesive energy on atomic transport in ion beam mixed Co/Pt bilayer film // Thin Solid Films. 1999. V. 341. P. 234 237.
- Shreter U., So F.C.T., Nicolet M.A. Chromium siliside formation by ion mixing//J. Appl. Phys. 1985. V. 55(10). P. 3500−3504.
- Wang Z.L., Westendorp J.F.M., Saris F. W. Laser and ion-beam mixing of Cu-Au-Cu and Cu-W-Cu thin films // Nuclear Instruments and Methods. 1983. V. 209/210. P. 115−124.
- Rauschenbach В., Erfurth W., Linker G., Meyer O. Ion mixing of Cu/Ti and Cu/Fe bilayers I I Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 1992. V. B69. P. 277−280.
- Лифанова Л.Ф. Исследование процессов перемешивания атомов пленки и подложки с ионами аргона // Поверхность. 1998. № 7. С. 102- 107.
- Ташлыков И.С., Бобрович О. Г., Вишняков В. М., Картер Дж. Взаимопроникновение элементов подложки и пленки, осаждаемой в условиях ионного ассистирования // Физика и химия обработки материалов. 1999. № 6. С. 42−46.
- Salvadori М.С., CattaniM., Vizir A., Monteiro O.R., Yu K.M., Brown I.G. Metal ion mixing in diamond // Surfase and Coatings Technology. 2000. V. 128 -129. P. 375−380.
- Laverentiev V, Adeev V., Kotko A., Tolopa A. Cu Ti surface-layer mixing by ion-beam modification techniques I I Surfase and Coatings Technology. 1998. V. 106. P. 145- 149.
- Sankar Dhar, Kulkarni V.N. Atomic transport in Cu/Ge and Co/Ge systems during ion-beam mixing И Thin Solid Films. 1998. V. 333. P. 20 24.
- Шаяк Ф. Структуры двойных сплавов. М.: Металлургия, 1973. 760 с.
- Sarkar D.K., Dhara S., Nair K.G.M., Chowdhury S. Studies of formation and chemical states of the ion beam mixed Ag/Si (111) system 11 Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 2000. У. В 168. P. 215 220.
- Дудонис Ю., Иотаутис А. Феноменологическая модель реактивного ионного распыления в магнетронной системе // Литовский физический сборник. 1983. Т. 23. № 3. С. 77 82.
- Wu L.C., Greene J.E. Mechanisms of reactive- and chemical-sputter deposition of Ti02 from Ti and Ti02 targets in mixed Ar 02 discharges // Journal of Applied Physics. 1979. V. 50. № 7. P. 4966−4971.
- Olsson Kharrazi M, Macak K. Mechanisms for reactive DC magnetron sputtering of elements with different atomic masses: large area coatings of A1 oxide and W oxide // Thin Solid Films. 2000. V. 371. P. 86 94.
- Ma Z.Q., Zheng Y.F., Li D.L. Use of an energetic ion beam on the surface during physical vapor deposition // Nuclear Instruments and Methods in Physics Research. 2000. V. B169. P. 106- 111.
- Kaltofen R., Sebald Т., Schulte J., Weise G. Plasma substrate interaction effects on composition and chemical structure of reactively r.f. magnetron sputtered carbon nitride films // Thin Solid Films. 1999. V. 347. P. 31 38.
- RuskeM., Brauer G., PistnerJ., Pfafjlin U., Szczyrbowski J. Properties of Sn02 films prepared by DC and MF reactive sputtering // Thin Solid Films. 1999. V. 351. P. 146−150.
- Shin S.H., Shin J.H., Park K.J., Ishida Т., Tabata O., Kim H.H. Low resistivity indium tin oxide films deposited by unbalanced DC magnetron sputtering // Thin Solid Films. 1999. V. 341. P. 225 229.
- Nosaka Т., Yoshitake M., Okamoto A., Ogawa S., Nakayama Y. Copper nitrid thin films prepared by reactive radio-frequency magnetron sputtering // Thin Solid Films. 1999. У. 348. P. 8 13.
- Stamate M.D. Dielectric properties of ТЮ2 thin films deposited by a DC magnetron sputtering system // Thin Solid Films. 2000. V. 372. P. 246 249.
- Koski K., Holsa J., Juliet P. Properties of zirconium oxide thin films deposited by pulsed reactive magnetron sputtering // Surfase and Coatings Technology. 1999. V. 120 -121. P. 303 312.
- Ji Z., Haynes JA., Ferber M.K., Rigsbee J.M. Metastable tetragonal zirconia formation and transformation in reactively sputter deposited zirconia coatings // Surfase and Coatings Technology. 2001. V. 135. P. 109 117.
- Leiste Я, Dambacher U., Ulrich S., Holleck H. Micro structure and properties of multilayer coatings with covalent bonded hard materials // Surfase and Coatings Technology. 1999. V. 116−119. P. 313 -320.
- Волосов A.B., Зверев В. В., Неустроев С. А. Плазмохимическое осаждение слоев двуокиси кремния на диэлектрические подложки // В кн.: Плазмохимия 79. Третий Всесоюзный симпозиум по плазмохимии. Тезисы докл. М.: Наука, 1979. С. 274 — 276.
- Плазменная технология в производстве СБИС. Под ред. Н. Айнспрука, Д. Брауна. М.: Мир, 1987. 472 С.
- Склярова ЭВ., Туренко Е. А., Яценко О. Б. Синтез слоев диоксида кремния, стимулированный ионной бомбардировкой // Всесоюзная конференция. Ионно-лучевая модификация материалов. Тез. докл. Каунас. Изд-во Каунасского политехнического института, 1989. С. 27.
- Склярова Э.В., Туренко Е. А., Соколов В. И. Плазменный синтез слоев диоксида кремния в ВЧ-магнетронной системе // Всесоюзный научно-технический семинар. Низкотемпературные технологические процессы в электронике. Тез. докл. Ижевск, 1990. С. 24.
- Данилин Б.С., Сырчин В. К. Магнетронные распылительные системы. М.: Радио и связь. 1982. 72 С.
- Туренко ЕЛ, Яценко О. Б. Особенности магнетронного разряда в парах материала катода// Письма в ЖТФ. 1989. Т. 15. N°. 13. С. 55 58.
- Васин A.M., Дородное A.M., Петросов В. А. О существовании вакуумной дуги с распределенным разрядом на расходуемом катоде // Письма в ЖТФ. 1979. Т. 5. N24. С. 1499- 1504.
- Гуров К.П., Гусев О. В., Рослякова Т. Д. и др. О температуре приповерхностного слоя подложки при электронно-лучевом плазменном напылении // Физика и химия обработки материалов. 1981. N 1. С. 86 89.
- Manos D.M., Budny R.V., Cohen S.A. TETR Prototype Electrostatic-calorimeter Probe Heat // J. Vac. Sci. Technol. 1981. Al. N 2. P. 845 848.
- Thornton J.A., Lamb J.L. Substrate heating Rates for Planar and Cylindrical-post Magnetron Sputtering Sources // Thin Solid Films. 1984. V. 119. P. 87 95.
- Туренко E. A, Яценко О. Б. Особенности механизма нагрева подложки при ионном осаждении // Физика и химия обработки материалов. 1992. N 2. С. 9−12.
- Machet J., Saulnier P., Guille J. Ion Energy Distribution in Ion Plating 11 Vacuum. 1983. V. 33. N 5. P. 279 284.
- Рыкалин Н.Н., Углов А. А., Макаров Н. И. К расчету нагрева пленок излучением лазера // Физика и химия обработки материалов. 1971. N 2. С. 3 -8.
- Эккерт Э.Р., Дрейк P.M. Теория тепло- и массообмена.-М.: Государственное энергетическое издательство, 1961. 680 С.
- Карслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твердых тел. М.: Наука, 1964. 487 С.
- Туренко Е.А., Яценко О. Б. Условия нагрева системы пленка-подложка поверхностным источником // Конденсированные среды и межфазные границы. 1999. T.l. N 2. С. 200 202.
- Способ изготовления двухуровневой коммутационной платы. А.С. 1 718 700 СССР Н 05 К 3/00 от 8.11.91. Максименкое Н. В., Рудаков В. И., Сергеев В. П., Туренко Е. А., Яценко О.Б.
- Koh S.K., ChoiS.C., Kim К.Н., JungH.-J., Choi G.J., YangH.S., Cho Y.S. Effects of Cu seeding on Si grown by partially ionized beam in plasma enhanced chemical vapor deposition // Thin Solid Films. 1999. V. 347. P. 121 123.
- Структура и свойства металлов и сплавов. Справочник / Барабаш О. М., Коваль Ю. Н. Кристаллическая структура металлов и сплавов. Киев: Наукова думка, 1986. 600 с.
- Тонкие пленки. Взаимная диффузия и реакции / Под ред. Дж. Поута, К. Ту, Дж. Мейера: Пер. с англ./ В. Ф. Киселева, В. В. Поспелова. М.: Мир, 1982. 576 с.
- Jiang Н., Klemmer T.J., Barnard J. A., Doyle W.D., Payzant Е.А. Epitaxial growth of Cu (lll) on Si (110) by magnetron sputtering: orientation and twin growth // Thin Solid Films. 1998. V. 315. P. 13 16.
- Popovic N., Bogdanov Z., Goncic В., Zee S., Rakocevic Z. The influence of ion bombardment intensity during deposition on nickel films microstructure // Thin Solid Films. 1999. V. 343 344. P. 75 — 80.
- Adams B. James., Wang Zhiyong., Li Youhong. Modeling Cu thin film growth // Thin Solid Films. 2000. V. 365. P. 201 210.
- Трушин О.С., Бочкарев В. Ф., Наумов В. В. Моделирование процессов эпитаксиального роста пленок в условиях ионно-плазменного напыления // Микроэлектроника. 2000. Т. 29. № 4. С. 296 309.
- Kief М.Т., EgelhoffW.F. Growth and structure of Fe and Ag thin films on Cu (l 11), Cu (100) and Cu (l 10): A comprehensive study of metastable film growth // Phys. Rev. B. 1993. V. 47. P. 10 785 10 814.
- Jianming Fu, Peijun Ding, Femand D., Zheng Xu, Fusen Chen. Deposition of copper by using self-sputtering // J. Vac. Sci. Technol. 1999. A17(5). P. 2830 -2834.
- Туренко Е.Л., Яценко О. Б. Ионно-плазменный синтез тонких слоев в системе медь кремний // Конденсированные среды и межфазные границы. 1999. Т. 1. № 3. С. 267−275.
- Туренко Е.А., Яценко О. Б. Ионно-плазменный синтез тонких слоев силицидов меди на поверхности монокристаллов кремния // Неорганические материалы. 2002. Т. 38. № 3. С. 285 289.
- Габович М.В., Плешивцев Н. В., Семашко Н. Н. Пучки ионов и атомов для управляемого термоядерного синтеза и технологических целей. М.: Энергоатомиздат, 1986. 248 С.
- Самсонов Г. В., Дворина Л. А., РудъБ.М. Силициды. М.: Металлургия, 1979. 272 с.
- Залкин В.М. Природа эвтектических сплавов и эффект контактного плавления. М.: Металлургия, 1987. 152 с.
- Ефименко Л.П. «Нуклеационная» концепция появления жидкой фазы при контактном плавлении // Неорганические материалы. 1999. Т.35. № 8. С. 1014−1017.
- Диденко А.Н., Лигачев А. Е., Куракин КБ. Воздействие пучков заряженных частиц на поверхность металлов и сплавов. М.: Энергоатомиздат, 1987. 184 с.
- Sigmund P. Erratum: Energy density and time constant of heavy-ion-induced elastic-collision spikes in solids // Applied Physics Letters. 1975. V. 27. № l.P. 52.118
- Буренков А.Ф., Комаров Ф. Ф. О размерах индивидуальных каскадов и плотности упруговыделяемой энергии при ионном облучении // Поверхность. Физика, химия, механика. 1990. № 1. С. 51 53.
- Комиссаров А.П., Махлин НА., Поляков ВА. Изменения в поверхностных слоях металлов при низкоэнергетическом облучении ионами активного газа // Физика и химия обработки материалов. 1991. № 3. С. 5 13.
- Крейнделъ Ю.Е., Овчинников В В. Фазовые превращения нетепловой природы и эффекты дальнодействия при бомбардировке сплавов ионами газов // Физика и химия обработки материалов. 1991. № 3. С. 14−20.
- Адлене Д.З., Пранявичус Л. И. Генерация упругих волн в имплантируемых твердых телах // Поверхность. Физика, химия, механика. 1984. № 5. С. 100−106.
- Павлов П.В., Семин ЮЛ., Скупое В. Д., Тетелъбаум Д. И. Влияние упругих волн, возникающих при ионной бомбардировке, на структурное совершенство полупроводниковых кристаллов // Физика и техника полупроводников. 1986. Т. 20. вып. 3. С. 503 507.
- Попов В.Ф., Горин Ю. Н. Процессы и установки электронно-ионной технологии. М.: Высшая школа, 1988. 255 с.
- Туренко ЕЛ., Яценко О. Б. Фазовые превращения при ионно-плазменном синтезе тонкопленочных силицидов меди // Конденсированные среды и межфазные границы. 2000. Т. 2. № 3. С. 218 222.