Электронная микроскопия имплантированных структур на основе карбида кремния

• Автор: Суворова, Александра Александровна
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 120 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
ГЛАВА ПРОЦЕССЫ ДЕФЕКТООБРАЗОВАНИЯ В КАРБИДЕ
I КРЕМНИЯ. ИОННАЯ ИМПЛАНТАЦИЯ.
1.1 Атомная структура БІС. Трансформации политипов в БіС.
1.2 Особенности формирования контраста на электронно-микроскопических изображениях.
1.3 Ионная имплантация. Процессы дефектообразования.
1.3.1 Дефектообразование в твердых телах в процессе ионной бомбардировки и восстановление разупорядоченных слоев.
1.3.2 Радиационно-ускоренная диффузия в твердых телах.
1.4 Ионная имплантация и отжиг карбида кремния.
1.4.1 Дефектообразование и рекристаллизация карбида кремния.
1.4.2 Диффузия примесей в карбиде кремния.
1.5 Радиационные дефекты в БІС.
ГЛАВА МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ, ПРИМЕНЯЕМЫЕ В
II ДАННОЙ РАБОТЕ
2.1 Характеристики объектов исследования
2.2 Приготовление образцов для исследований методами просвечивающей электронной микроскопии
2.3 Электронно-микроскопические исследования
2.3.1 Методика исследования структуры дефектов методом прямого разрешения кристаллической решетки.

2.3.2 Определение природы дислокационных петель
методами дифракционной электронной микроскопии. Разработка методики определения природы дислокационных петель в 6Н-БІС.
2.4 Методика измерения профилей распределения
имплантированных атомов.
ГЛАВА ИССЛЕДОВАНИЕ ДЕФЕКТОБРАЗОВАНИЯ В 6Н-БІС
III ИМПЛАНТИРОВАННОМ АЛЮМИНИЕМ.
3.1 Структура имплантированных при 300 К и 57 рекристаллизованных слоев 6Н-БІС.
3.2 Структура 6Н-БІС слоев, имплантированных при 65 высоких температурах.
3.3 Особенности атомной структуры дефектов в . 74 имплантированных слоях 6Н-БІС.
3.4 Особенности дефектообразования при имплантации 80 с различной дозой.
ГЛАВА ИССЛЕДОВАНИЕ ВЛИЯНИЯ УСЛОВИЙ
IV ИМПЛАНТАЦИИ НА ПРОФИЛИ РАСПРЕДЕЛЕНИЯ А1 И СТРУКТУРУ 6Н-БІС.
СТРУКТУРА ЭПИТАКСИАЛЬНЫХ ПЛЕНОК 6Н-БІС, ВЫРАЩЕННЫХ НА ИМПЛАНТИРОВАННЫХ СЛОЯХ 6Н-БІС.
4.1 Влияние условий имплантации на профили 86 распределения А1 и структуру карбида кремния.
4.2 Исследование структуры эпитаксиальных пленок 6Н- 101 SiC, выращенных на имплантированных слоях.
ВЫВОДЫ
Список литературы
ВВЕДЕНИЕ
Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) получила широкое применение среди методов изучения структуры полупроводниковых материалов. Дифракционные методы ПЭМ и методы микроскопии высокого разрешения позволяют исследовать структуру дефектов, кристаллических фаз, определять вариации химического состава. Современная аппаратура и методы интерпретации электронно-микроскопических изображений позволяют получать информацию с пространственным разрешением до
0.1нм.
ПЭМ в силу своей высокоразрешающей способности успешно применяется для исследования структуры и свойств имплантированных слоев в полупроводниковых материалах. В данной диссертации рассмотрение ограничивается исследованием имплантированных структур на основе карбида кремния (SiC), который среди полупроводниковых материалов выделяется большой шириной запрещенной зоны и уникальными физическими свойствами и который является перспективным материалом для создания свето- и фотодиодов, мощных силовых и высокочастотных полупроводниковых приборов, работающих в экстремальных условиях, таких как высокая температура, агрессивные химические среды и радиация.
В настоящее время основным способом легирования SiC является введение примесей в процессе эпитаксиального роста. Однако этот метод не позволяет проводить селективное легирование, что необходимо для создания сложных интегральных схем. Метод ионной имплантации решает эту проблему в технологии SiC, однако процессу введения примеси в кристаллическую решетку методом ионной имплантации сопутствует ряд недостатков, ограничивающих области его применения. Бомбардировка тяжелыми частицами приводит к образованию радиационных дефектов и большинство имплантированных атомов занимают нерегулярные положения в решетке и поэтому электрически не активны. В связи с этим необходимо
называемый междоузельный механизм. Такое перемещение атомов наиболее *
вероятно для атомов с малым радиусом в неплотноупакованных кристаллах. Диффузия атомов в твердых растворах замещения состоит в скачке атома из узла в соседнюю вакансию, при этом атом и вакансия обмениваются местами. Считается, что скорость диффузии примесей в полупроводниках обратно пропорцинальна их предельной растворимости [80]. Так растворимость примесных атомов в узлах выше, чем в междоузлиях, скорость диффузии по междоузлиям значительно превосходит скорость диффузии по вакансиям решетки. В элементарных полупроводниках довольно часто миграция примесей осуществляется по вакансионному или междоузельному механизму. Ситуация усложняется при рассмотрении миграции примесей в бинарных полупроводниковых соединениях А3В5, А2В6, А4В4. В таких соединениях атомы подгруппы А окружены атомами подгруппы В, и наоборот, поэтому ближайшая вакансия подрешетки А к атому в узле подрешетки А является соседом второго порядка. Естественно, что вероятность обмена атома, расположенного в узле подрешетки А, с ближайшей вакансией данной подрешетки в бинарных соединениях мала по сравнению с элементарными полупроводниками. Для описания процессов диффузии в таких соединениях существует две основные модели, являющиеся комбинацией вакансионного и междоузельного механизмов. Считается, что мигрирующая примесь перемещается и по узлам и по междоузлиям, находясь в различных зарядовых состояниях, и для протекания этого процесса необходимо участие по крайней мере одного точечного дефекта. Согласно модели, предложенной Франком и Тернбеллом [81] таким дефектом является вакансия. Основная реакция этого механизма, так называемого диссоциативного, без учета зарядовых состояний может быть записана в виде:
Аг+УоАэ,