Анализ состава оксидных слоёв с термокристаллизованными нановключениями кремния

• Автор: Боряков, Алексей Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 137 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
Введение
Глава 1. Диэлектрические слои с нановключениями на основе 8ь Методы создания, способы исследования, проявляемые свойства

1.1. Способы создания диэлектрических слоев с нанокристаллами кремния

1.2. Особенности формирования нанокристаллов кремния в процессе

высокотемпературного отжига

1.3. Энергетические параметры нанокристаллов кремния и электронные

свойства

1.4. Люминесцентные свойства нанокристаллов кремния

1.5. Методы контроля параметров наноструктур

1.5.1. Просвечивающая электронная микроскопия

1.5.2. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия
1.5.3. Метод вторично-ионной масс-спектрометрии
1.5.4. Электронная оже-спектроскопия
1.5.5. Дифракционные методы исследования
1.5.6. Спектроскопия комбинационного рассеяния
1.6. Выводы
Глава 2. Метод рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии и методика эксперимента
2.1. Основы метода рентгеновской фотоэлектронной спектроскопии
2.1.1. Физические основы метода
2.1.2. Интерпретация и анализ спектральных данных
2.2. Аппаратура для измерения
2.3. Методика послойного анализа
2.4. Ионное профилирование
2.5. Выводы
Глава 3. Модифицированная методика химического анализа
3.1. Методика проведения химического анализа

3.2. Ошибка в методе количественного химического анализа
3.3. Выводы
Глава 4. Ионно-модифицированные С+ слои 8Ю„ подвергнутые высокотемпературному отжигу
4.1. Параметры структур
4.2. Особенности формирования химического состава ионно-модифицированных С+ слоев БЮ*, анализ полученных результатов
4.2.1. Элементный анализ слоев
4.2.2. Анализ химических соединений
4.3. Оценка размеров нанокристаллов кремния
4.4. Фотолюминесценция плёнок
4.5. Выводы
Глава 5. Многослойные нанопериодические структуры $к1Ъг02, подвергнутые высокотемпературному отжигу
5.1. Параметры структур
5.2. Особенности формирования химического состава МНС БЮ^гОг с нановключениями на основе 51, анализ полученных результатов
5.2.1. Элементный анализ слоев
5.2.2. Анализ химических соединений
5.2.3. Обобщение результатов анализа данных РФЭС
5.3. Исследования ПЭМ
5.4. Выводы
Общие Выводы
Заключение
Благодарности
Список используемой литературы
Список сокращений и обозначений ПП - полупроводник КЯ - квантовая яма КТ - квантовая точка ИК - инфракрасный НК - нанокристалл
РФЭС - рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия ПХОГФ - плазмо-химическое осаждение из газовой фазы ВТО - высокотемпературный отжиг ПЭМ - просвечивающая электронная микроскопия ПЭМФЭЭ - ПЭМ с фильтрацией энергии электронов ЭДС-НЗ - энерго-дисперсионная спектроскопия с нанозондом КРЭ - квантово-размерный эффект
МНС - многослойная наноструктура (нанопериодическая структура)
ФЛ - фотолюминесценция ГТШПВ - полная ширина на полувысоте ВРПЭМ - высокоразрешающая ПЭМ СПЭМ - сканирующий режим ПЭМ МС - монослой
СХПЭЭ - спектроскопия характеристических потерь энергий электронов
ВИМС - вторично-ионная масс-спектрометрня
ХРИ - характеристическое рентгеновское излучение
ЭДС - энерго-дисперсионная спектроскопия
ЭОС - электронная оже-спектроскопия
ФЭ - фотоэлектрон(ный)
СВВ - сверхвысокий вакуум
КРС - спектроскопия комбинационного рассеяния
ФОЧ - фактор относительной элементной чувствительности
ВЭУ - вторично-электронный умножитель
АСМ - атомно-силовая микроскопия

используется для определения элементов и расчета их концентраций. При возможности сканирования электронным пучком поверхности образца возможно получение двумерных карт распределения элементов по области скана, что может быть реализовано в ПЭМ на основе режима СПЭМ. Линии ХРИ на спектре имеют полную ширину на полувысоте в десятки и более электронвольт, поэтому исследовать тонкие эффекты, отвечающие, например, различным химическим связям в данном методе невозможно. При исследовании поперечных срезов образцов особое значение начинает принимать увеличение толщины среза по мере удаления от его края утонения, что вносит дополнительную неопределенность при расчете концентраций элементов в исследуемых точках поверхности. Тем не менее, метод хорошо зарекомендовал себя для исследования многокомпонентных систем.
Так в работе [49], посвящённой исследованию влияния когерентного тормозного излучения на ЭДС, изучалось несколько полупроводниковых структур на основе кремния. При этом предел минимально обнаруживаемой концентрации для элементов в среднем составил около 0,1 ат.%. Пространственное разрешение при получении карты распределения элементов оказалось не хуже 1-2 нм (Рис. 14).
ч ІІ1 тар
■в чрлсстч % !
X' 1 { І
20 пт
Чоигсе ]ЦР 1 пи Г),а‘"
Рис. 14. Карта распределения Ав, полученная методом ЭДС, с поперечного среза п-МОП кремниевого транзистора, изготовленного по технологии 40 нм (а), профиль концентрации Ав и Р по линии АА’ (б).