Стимулирование синтеза диэлектрических слоев в кремнии дальнодействующим ионным облучением
Диссертация
По данным ИК-спектроскопии и электрофизических измерений установлено, что ионно-лучевая обработка аргоном пластины кремния стимулирует синтез диэлектрической фазы 813^ в слое 8тК№> на другой стороне кристалла, при этом улучшаются изолирующие свойства диэлектрических слоев 81ХМУ — увеличивается удельное сопротивление, а диэлектрическая проницаемость приближается к приводимой в справочниках для… Читать ещё >
Содержание
- Глава 1. Проблемы синтеза диэлектрических слоев и эффект дальнодействия при ионной имплантации (литературный обзор)
- 1. 1. Введение
- 1. 2. Перспективы применения в микроэлектронике скрытых диэлектрических слоев. КНИ — структуры на основе нитрида кремния
- 1. 2. 1. Способы получения скрытых слоев. Методы получения 81зК
- 1. 2. 2. Особенности ионно-лучевого синтеза слоев 8Ю2 и 8131[
- 1. 2. 3. Некоторые разновидности ионного синтеза диэлектрических слоев с применением ионной имплантации
- 1. 2. 4. ИК-спектроскопия нитрида кремния
- 1. 2. 5. Электрофизические свойства КНИ-структур и слоев 81з1Ч
- 1. 3. Эффект дальнодействия при ионной имплантации
- 1. 3. 1. Закономерности проявления эффекта дальнодействия
- 1. 3. 1. 1. Основные экспериментальные данные по эффекту дальнодействия
- 1. 3. 1. 2. Влияние параметров имплантации на проявления эффекта дальнодействия
- 1. 3. 2. Модели эффекта дальнодействия
- 1. 3. 1. Закономерности проявления эффекта дальнодействия
- 1. 4. Постановка задачи
- Глава 2. Двойное ионное облучение кремния. Оптические, металлографические и электронно-микроскопические наблюдения ионно-синтезированных слоев 81зК
- 2. 1. Введение
- 2. 2. Приготовление структур с диэлектрическими слоями нитрида кремния двойным последовательным ионным облучением
- 2. 3. Обеспечение необходимого температурного режима при ионной имплантации
- 2. 4. Исследование ИК-спектров синтезированных диэлектрических слоев и влияние на них облучения аргоном противоположной стороны пластины кремния
- 2. 5. Металлографическое и электронно-микроскопическое наблюдение синтезируемых слоев .ЧЬИ)
Список литературы
- Данилин А.Б. Реактивная ионная имплантация как метод создания структур кремний на изоляторе // Зарубежная электронная техника. 1986. № 4. с. 62.
- Вылеталина О.И., Данилин А. Б., Дракин К. А., Малинин A.A., Мордкович В. Н., Петров А. Ф. Ионный синтез скрытых слоев нитрида кремния с использованием прерывистого режима ионной имплантации // Письма в ЖТФ. 1990. т.16. в.22. с. 32.
- Борун А.Ф., Данилин А. Б., Иванов В. В., Мордкович В. Н., Темпер Э. М. Ионный синтез при одновременной имплантации азота и кислорода в кремний // Поверхность. Физика, Химия, Механика. 1988. № 5. с. 143.
- Rauthan C.M.S., Virdi G.S., Pathak B.C. and Karthigeyan A. Improvement in buried silicon nitride silicon-on-insulator structures bu fluorine-ion implantation // J. Appl. Phys. 1998. v.83. № 7. p.3668.
- Мордкович В.H. Физические основы методов стимулированного управления свойствами ионно-легированных полупроводников // Электронная промышленность. 1991. № 4. с. 13.
- Dziesiaty J., Kirscht F.-G., Mai M., and Sprung K.-R. Influence of backside argon implantation on the Si-SiC^ interface // Phys. Stat. Sol. (a). 1983. v.76. p. kl05.
- Павлов П.В., Демидов Е. С., Карзанов B.B. Дальнодействующее влияние ионной бомбардировки на систему дефектов в монокристаллическом кремнии // Высокочистые вещества. 1993. № 3. с. 31.
- Данилин А.Б. Ионный синтез скрытых слоев в кремнии и его перспективы в современной микроэлектронике // Электронная промышленность. 1990. № 4. с. 55.
- П.Романюк Б. Н., Попов В. Г., Прокофьев А. Ю. Процессы формирования скрытых диэлектрических слоев в Si при имплантации ионов N4″ и 0+ // Украинский физический журнал. 1992. т.37. № 3. с. 321.
- Качурин Г. А., Тысченко И. Е., Плотников А. Е., Попов В. П. Рост монокристаллического a-Si3N4 в захороненных слоях, полученных низкоинтенсивной имплантацией ионов N4″ в нагретый Si // ФТП. 1992. т.26. № 8. с. 1390.
- Качурин Г. А, Тысченко И. Е., Попов В. П., Тийе С. А., Плотников А. Е. Имплантация азота в кремний при 700−1100°С // ФТП. 1989. т.23. № 3. с. 434.
- Горелик С.С., Дашевский М. Я. Материаловедение полупроводников и диэлектриков. //М.Металлургия, 1988. 574 с.
- Margail J., Stoemenos J., Jaussaud С., Bruel M. Reduced defect density in silicon-on-insulator structures formed by oxygen implantation in twosteps //Appl. Phys. Lett. 1989. v.54. № 6. p.526.
- Вылеталина О.И., Данилин А. Б., Дракин К. А. и др. Особенности профилей концентрации атомов азота, имплантированного в кремний в условиях термоциклирования//Поверхность. Физика. Химия. Механика. 1991. № 6. с. 151.
- Белановский А.С., Баранов Г. Д. Пленки нитрида кремния //Обзоры по электронной технике, инст. «Электроника». 1968. в.15. 125 с.
- Kazuo О. Properties of thermally grown silicon nitride films // J. Phys. Sos. Japan. 1967. v.23. № 3. p.655.
- Климович A.B., Цырлин А. Д. Применение метода инфракрасной спектроскопии для оценки структуры и состава пленок окислов кремния, силикатных стекол, и нитрида кремния. // Обзоры по электронной технике. Сер.7. 1975. в.3(293) с. 2.
- Satoshi J. Deposition of silicon nitride films by the silane-hydrazine process. // J. Elecrochem. Soc. 1967. v.114. № 9. p.962.
- Прохоров Д. И., Сологуб В. А., Суходаев Б. А. Инфракрасные спектры пропускания и отражения пленок нитрида кремния, полученных в плазме ВЧ разряда. //Журнал прикладной спектроскопии. 1973. т.19. в.З. с. 520.
- Jukinori К. Some properties of silicon nitride films produced by radio frequency glow discharge reaction of silane and nitrogen/ // Japan. J. Appl. Phys. 1969. y.8. № 7. p.876.
- Taft E.A. Characterization of silicon nitride films // J. Electrochem. Sos.: Solid state science. 1971. v.118. № 8. p.1341.
- Gereth R. Properties of ammonia-free nitrogen-Si3N4 films, produced at low temperatures. //J. Electrochem. Sos. 1972. v.119. № 9. p.1248.
- Волгин Ю.Н., Уханов Ю. И. Колебательные спектры нитрида кремния // Оптика и спектроскопия. 1975. т. 38. в.4. с. 727.
- Кокорева И.В. Получение и применение пленок нитрида кремния в производстве полупроводниковых приборов // Обзоры по электронной технике инст. «Электроника». 1968. в.2. 52 с.
- Грибковский В.В., ГрибковскийР.В., Комаров Ф. Ф., Литвинович Г. В., Новиков А. П. Получение скрытых слоев Si3N4 при высокоинтенсивной ионной имплантации и быстром термическом отжиге. // Журнал прикладной спектроскопии. 1990. № 4. т.53. с. 628.
- Бачило И.А., Грибковский Р. В., Комаров Ф. Ф., Мироненко В. А., Новиков А. П. Формирование скрытого слоя (3- Si3N4 при высокоинтенсивном ионном облучении (ВИО) кремния. //ЖТФ. 1989. т.59. в.1. с. 200.
- Gregorkiewicz Т. and H.H.P.Th.Bekman Thermal donors and oxygen-related complexes // Materials Science and Engineering. 1989. B4. p.291.
- Bourguet P, Dupart J.M., Le Tiran E. Study of buried silicon nitride layers synthesized by ion implantation // J. Appl. Phys. 1980. 51(12). p.6169.
- Lucovsky G., Yang L., Chao S.S., Tyler J.E., and Czubatyi W. Nitrogen-bonding enviroments in glow-discharge-deposited a-Si:H films // Physical Review B. v.28. № 6. p.3234.
- Белич Т.В., Крузе Т. А., Питиримова Е. А., Тетельбаум Д. И. Влияние кристаллографической ориентации на морфологию и структурное совершенство слоев, сформированных имплантацией азота в кремний. // Высокочистые вещества. 1995. № 4. с. 99.
- Белич Т.В., Питиримова Е. А., Тетельбаум Д. И. Ориентационные эффекты при формировании структур «кремний на изоляторе» ионной имплантацией азота. // Поверхность. Физика, химия, механика. 1995. № 12. с. 38.
- Павлов П.В., Хохлов А. Ф. Физика твердого тела. М.: «Высшая школа», 1985. 384 с.
- Сканави Г. И. Физика диэлектриков. М.:Физматиздат, 1958. 907 с.
- Ламперт М., Марк П. Инжекционные токи в твердых телах. М.: Мир, 1973. 416 с.
- Успенская Г. И., Абрамова Н. Н., Тетельбаум Д. И., Зорин Е. И., Павлов П. В. Исследование структуры и электрических свойств глубоких слоев кремния после ионной бомбардировки. В сб «Физические основы ионно-лучевого легирования». ч.1., Горький, 1972. с. 96.
- Павлов П.В., Пашков В. И., Генкин В. М., Камаева Г. В., Никишин В. И., Огарков Ю. Н., Успенская Г. И. Изменение дислокационной структуры кремния при облучении ионами средних энергий // ФТТ. 1973. т. 15. № 2. с. 2857.
- Демидов Е.С., Карзанов В. В., Павлов П. В. Влияние плотности ионного тока при имплантации на эффект дальнодействия в кристаллах кремния с примесью железа// ФТП. 1989. т.23. в.З. с. 548.
- Павлов П.В., Демидов Е. С., Карзанов В. В., Эффект дальнодействия в полуизолирующих полупроводниках GaAs и InP при облучении ионами аргона//ФТП. 1992. т.26. в.6. с. 1148.
- Карзанов В.В. Влияние ионной бомбардировки на поведение примесей группы железа в кремнии, арсениде галлия и фосфиде галлия // Автореф. дисс. к.ф.-м.н. Горький, 1990, 22 с.
- Владимиров В.Г., Гусев В. М., Цыпляков B.C. Влияние бомбардировки ионами Не+, Сг+ и Ni+ на микротвердость и коррозионное растрескивание нержавеющих сталей //Атомная энергия. 1979. т.47. в.1. с. 50.
- Владимиров В.Г., Гусева М. И., Иванов С. М. и др. Повышение циклической прочности металлов и сплавов методом ионной имплантации//Поверхность. Физика. Химия. Механика. 1982. № 7. с. 139.
- Курильчик Е.В. и др. Эволюция свойств поликристаллических металлов (на примере пленок Fe, Ni и пермаллоя) при ионной имплантации // Поверхность. Физика. Химия. Механика. 1992. № 4. с. 102.
- Pavlov P.V., Tetelbaum D.I., Scupov V.D., Semin Yu.A., Zorina G.V. Abnormally deep structural changes in ion-implanted silicon // Phys. stat. solid (a). 1986. v.94. p.395.
- Романов И.Г. и др. Особенности поведения структурных, механических и фрикционных свойств инструментальных сталей, подвергнутых воздействию мощных ионных пучков // Трение и износ. 1992. т. 13. № 5.с.865.143
- Романов И.Г. и др. Влияние структурно-фазовых превращений при воздействии мощных ионных пучков на механические и трибологические свойства инструментальных сталей // Известия РАН, сер. Физическая. 1992. Т.56. № 7. с. 2.
- Павлов П.В. Физические проблемы ионной имплантации твердых тел // Вопросы атомной науки и техники, сер. Физика радиац. поврежд. и радиац. матер. 1984. в.3(31). с. 95.
- Морозов Н.П., Скупов В. Д., Тетельбаум Д. И. Дефектообразование в кремнии при ионной бомбардировке за пределами области пробега ионов //ФТП. 1985. Т.19. в.З. с. 464.
- Павлов П.В., Коган В. М., Курицына А. К. Изменение дефектного состояния в объеме арсенида галлия при ионной имплантации // ФХОМ. 1989. № 2. с. 140.
- Павлов П.В., Семин Ю. А., Скупов В. Д., Тетельбаум Д. И. Ударно-акустические эффекты в кристаллах при ионном облучении // ФХОМ. 1991. № 6. с. 53.
- Куземченко Т.А. Эффекты дальнодействия при ионной имплантации и импульсном лазерном отжиге германия и кремния // Автореферат диссертации кандидата физико-математических наук. М: ИОФАН СССР, 1989. 85 с.
- Kuzemchenko T.A., Manenkov A.A., Mikhailova G.N. and Sokolov S.Yu. Anomalous defect drift induced in semiconductor crystals at ion implantation and pulsed laser annealing // Physics Letters A. 1988. v.129. № 3. p.180.
- Куземченко Т.А., Соколов С. Ю., Тиходеев С. Г. Исследование дефектообразования в кристаллах германия после ионной имплантации и импульсного лазерного отжига по данным импульсной СВЧ-фотопроводимости // М: Препринт ИОФАН СССР. 1988. № 69.18с.144
- Павлов П.В., Тетельбаум Д. И., Курильчик Е. В. и др. Дальнодействие в металлах и полупроводниках при ионном облучении // Высокочистые вещества. 1993. № 4. с. 26.
- Tetelbaum D.I., Kurilchik E.V., Latisheva N.D. Long-range effect at low-dose ion and electron irradiation of metals // Nuclear Inst, and Meth. in Phys. Research. В 127/128. 1997. p.153.
- Семин Ю.А., Скупов В. Д., Тетельбаум Д. И. Усиление генерируемых ионной бомбардировкой упругих волн при распространении в кристалле с кластерами дефектов//Письма в ЖТФ. 1988. т.14. в.3. с. 273.
- Павлов П.В., Семин Ю. А., Скупов В. Д., Тетельбаум Д. И. Влияние упругих волн, возникающих при ионной бомбардировке, на структурное совершенство полупроводниковых кристаллов // ФТП. 1986. т.20. в.З.с.503.
- Инденбом B.JI. Новая гипотеза о механизме радиационно-стимулированных процессов // Письма в ЖТФ. 1979. т.5. в.8. с. 489.
- Квасов Н.Т., Климович Б. Ф., Родионов Ю. А. Термоупругие эффекты в полупроводниках при ионно-лучевом травлении и проблема дальнодействия // ФХОМ. 1991. № 4. с. 35.
- Мартыненко Ю.В., Москвин П. Г. Ускорение диффузии ионно-имплантированной примеси при больших дозах // Поверхность. Физика. Химия. Механика. 1991. № 4. с. 44.
- Риссел X., Руге И. Ионная имплантация. М.: Наука, 1983. 360 с.
- Зорин Е.И., Павлов П. В., Тетельбаум Д. И. Ионное легированиеполупроводников. 1975. М.: Энергия.145
- Карзанов В.В., Павлов П. В., Демидов Е. С. Влияние ионной бомбардировки на кинетику распада твердого раствора хрома в кремнии // ФТП.1989. т.23. в.11. с. 2064.
- Hasegawa S. and Zalm P.C. Formation and bonding structure of silicon nitride by 20-keV N+ ion implantation // J. Appl. Phys. 1985. v.58. № 7. p. 2539.
- Таблицы параметров пространственного распределения ионно-имплантированных примесей / Под. ред. Буренкова А. Ф. Минск: Изд-во БГУ. 1980. 352 с.
- Марков К.А. Дальнодействующее влияние ионной имплантации на поведение примесей азота и кислорода, внедренных в кремний ионной имплантацией // Тезисы докладов конференции «ВНКСФ-3». Екатеринбург, 31 марта 5 апреля 1995 года. с. 115.
- Павлов П.В., Марков К. А., Карзанов В. В., Демидов Е. С. Дальнодействующее влияние бомбардировки ионами аргона на химическое состояние азота, имплантированного в пластины монокристаллического кремния // Высокочистые вещества. 1995. № 2. с. 56.
- Марков К.A., Карзанов В. В., Демидов Е. С., Курицын Д. И. Стимулирование реакции синтеза фазы SisN4 в кремнии ионно-лучевой обработкой обратной стороны пластины //Тезисы докладов IV146
- Всероссийского семинара «Физические и физико-химические основы ионной имплантации», Нижний Новгород, 9−11 июня 1998 г., с. 112.
- Карзанов В.В., Марков К. А., Мастеров Д. В. Исследование дальнодействующего влияния ионной бомбардировки на состояния атомов азота и кислорода в кремнии, введенных ионной имплантацией // Неорганические материалы. 1998. № 9. т.34. с. 1138.
- Демидов Е.С., Карзанов В. В., Лобанов Д. А., Марков К. А. Влияние ионной бомбардировки аргоном обратной стороны пластины кремния на свойства ионно-синтезированных слоев SI3N4// Материалы 14 147
- Международной конференции «Взаимодействие ионов с поверхностью» ВИП-14, Звенигород, 30 августа-3 сентября 1999 г. т.2. с. 154.
- Демидов Е.С., Карзанов В. В., Лобанов Д. А., Марков К. А., Сдобняков В. В. Дальнодействующее влияние облучения ионами аргона на синтез стехиометрической фазы нитрида кремния в слоях SixNy, сформированных ионной имплантацией // ФТП. 2001. т.35. в.1. с. 21.
- Демидов Е.С., Карзанов В. В., Марков К. А. Изменение сопротивления слоя кремния, обогащенного азотом, при дальнодействующем влиянии ионной имплантации // ФТП. 2000. т.34. в.2. с. 170.
- Аброян И.А., Андронов А. Н., Титов А. И. Физические основы электронной и ионной технологии // М. Высшая школа. 1984. с. 320.
- Guseva M.I., Martynenko Yu.V. Blistering // Elsevier Science Publishers B. 11. p.621.
- Распыление твердых тел ионной бомбардировкой / Под ред. Р.Бериша. // М.:Мир. 1984. т.2. 336 с.
- Физические величины, справочник под ред. И. С. Григорьева, Е. З. Михайлова. //М.: Энергоатомиздат, 1991. с. 1232.
- Хохлов А.Ф., Машин А. И., Хохлов Д. А. Новая аллотропная форма кремния. // Письма в ЖЭТФ. 1998. т.67. в.9. с. 646.
- Машин А.И., Хохлов А. Ф. Мультисвязи в безводородном аморфном кремнии. // ФТП. 1999. т.ЗЗ. в.8. с. 1001.
- Хохлов А. Ф. Ежевский A.A., Машин А. И., Хохлов Д. А. Новое клатратное соединение SixNey// ДАН. 1994. т.339. № 3. с. 370.
- Хохлов А.Ф., Ежевский A.A., Машин А. И., Хохлов Д. А. О роли неона в образовании магнитно-упорядоченных слоев в кремнии при сверхбольших дозах облучения // ФТП. 1995. т.29. в.12. с. 2113.
- Физический энциклопедический словарь, под. ред. А. М. Прохорова// М.: Советская энциклопедия, 1984, с. 944.
- G. В. Whitham, Linear and nonlinear waves, Wiley Int. Publ., N.Y.-Sydn.-Tor. 1974, (пер. с англ.: Уизем Дж., Линейные и нелинейные волны, М.: Мир. 1977, с.568).
- Блистанов A.A. и др. Акустические кристаллы. Справочник. М.: Наука. 1982.
- J. W. Tucker, V. W. Rampton, Microwave ultrasonics in solid state, Novth-Holl. Publ. Comp. Amsterdam, 1972 (пер. с англ.: Дж. Такер, В. Рэмптон, Гиперзвук в физике твердого тела, М.:Мир, 1975) с.443).
- Химия синтеза сжиганием. Под. ред. М.Коидзуми. Пер. с японск. М.: Мир. 1998. 247 с.
- Лежейко Л.В., Любопытова Е. В., Смирнов Л. С. Кинетика накопления нитрида кремния при бомбардировке кремния ионами азота // ЖТФ. 1981. т.51. в.4. с. 818.
- Демидов Е.С., Карзанов В. В., Марков К. А., Питиримова Е. А., Сдобняков В. В. Влияние процессов образования и взрыва блистеров на поверхности кремния при облучении ионами аргона на свойства ионно-синтезированного слоя SixNy. // Тезисы докладов V
- Всероссийского семинара «Физические и физико-химические основы ионной имплантации», Нижний Новгород, 11−13 октября 2000 г. с. 29.
- Демидов Е.С., Карзанов В. В., Лобанов Д. А., Марков К. А., Сдобняков В. В. Дальнодействующее влияние облучения ионами аргона на синтез стехиометрической фазы нитрида кремния в слоях SixNy, сформированных ионной имплантацией// ФТП. 2001. т.35. в.1. с. 21.
- Демидов Е.С., Карзанов В. В., Марков К. А., Сдобняков В. В. Спонтанно-акустическое гиперзвуковое дальнодействующее стимулирование синтеза нитрида кремния в кремнии при ионном облучении аргоном. //ЖЭТФ. 2001. т. 120. в.3(9). с. 1.152