Влияние импульсной фотонной обработки на процессы рекристаллизации пленок Au, Pt, Pd и оксидирования пленок Ti

• Автор: Синельников, Александр Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2011
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 101 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ

1. АКТИВАЦИЯ ТВЕРДОФАЗНЫХ ПРОЦЕССОВ ИЗЛУЧЕНИЕМ ГАЗОРАЗРЯДНЫХ ЛАМП

1.1. Применение импульсной фотонной обработки

1.1.1. Фотонная обработка для микроэлектроники

1.1.2. Основные преимущества метода

1.1.3. Перспективные возможности применения метода

1.2. Основные проблемы, связанные с его использованием

1.3. Механизмы активации процессов фотонной обработкой

1.4. Заключение

2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1. Материалы и способы нанесения исходных пленок
2.1.1. Пленки Аи, Рй Рс1
2.1.2. Пленки ТС
2.2. Активация процессов рекристаллизации и оксидирования
2.2.1. Рекристаллизация пленок Аи, Р1 и Рс1 фотонной обработкой и быстрым термическим отжигом
2.2.2. Оксидирование пленок ТС, активируемое термическим отжигом
2.2.3. Оксидирование пленок ТС, активируемое фотонной обработкой
2.3. Методы исследования фазового, элементного состава, субструктуры и морфологии поверхности
2.4. Методы подготовки образцов для исследований
2.5 Исследование оптических свойств тонких пленок оксида титана

3. РЕКРИСТАЛЛИЗАЦИЯ ТОНКИХ ПЛЕНОК Аи, Р1 и РЦ, АКТИВИРУЕМАЯ ИМПУЛЬСНОЙ ФОТОННОЙ ОБРАБОТКОЙ
3.1. Субструктура пленок
3.2. Оценка эффекта фотонной активации рекристаллизации
3.3. Выводы
4. ОКСИДИРОВАНИЕ ПЛЕНОК Ц
4.1. Ориентация и субструктура хемоэпитаксиальных пленок рутила
4.1.1. Ориентация и субструктура исходных эпитаксиальных пленок П
4.1.2. Фазовый состав и субструктура пленок
4.2. Эффект фотонной активации в структуре и субструктуре пленок
4.2.1. Поликристаллические пленки
4.2.2. Эпитаксиальные пленки
4.3. Оптические свойства пленок ТЮг
4.4. Выводы
ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
СПИСОК УСЛОВНЫХ СОКРАЩЕНИЙ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы диссертации.
Метод импульсной фотонной обработки излучением газоразрядных ламп (ИФО) - один из способов, позволяющих локализовать энергию в приповерхностной области и уменьшить время термической нагрузки, широкий спектр излучения газоразрядных ламп обеспечивает возможность отклика для большого числа облучаемых систем. Уже накоплен значительный экспериментальный материал по исследованию структурных превращений, изменению механических свойств и синтезу соединений, обсуждаются механизмы воздействия света на вещество, зависимость эффекта обработки от длины волны излучения, длительности и мощности импульса.
На сегодняшний день технологическая реализация метода ИФО во многих случаях опередила раскрытие механизма влияния света на ускорение твердофазных процессов. В практическом аспекте исследования были направлены на обеспечение латеральной равномерности нагрева подложки, на оценку градиента температуры по толщине облучаемых пластин кремния. В тоже время практически отсутствуют количественные оценки эффекта фотонной активации твердофазных процессов.
Работа выполнена в «Региональной научно-исследовательской лаборатории электронной микроскопии и электронографии» ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный технический университет» и на кафедре «Материаловедения и индустрии наносистем» ФГБОУ ВПО «Воронежский государственный университет».
Проведенные в рамках работы исследования поддержаны грантами: «Интеграция науки и высшего образования России на 2002-2006 гг.»; программой «Фундаментальные исследования высшей школы в области естественных и гуманитарных наук «Университеты России» (гранты №

и о возможной роли ионизации в инициировании процессов типа ударной кристаллизации, наблюдающихся при импульсном отжиге.
Другие факторы атермического воздействия упоминаются в литературе достаточно редко. Практически нет экспериментальных данных по когерентному взаимодействию лазерного излучения с упорядоченной решеткой полупроводниковой мишени. Поскольку импульсный отжиг происходит и при ИФО и электронном облучениях, трудно ожидать, чтобы такое взаимодействие играло существенную роль в рассматриваемых процессах. Ударные нагрузки наряду с ионизацией способны вызвать формирование кристаллитов. Наблюдавшееся во многих экспериментах формирование поликристаллической фазы при относительно низких энергиях в импульсе, по всей видимости, обусловлено именно напряжениями (или ионизацией). Точный относительный вклад каждого из факторов еще предстоит выяснить.
В [28] была предпринята попытка описания механизма ускорения силицидообразования при ИФО излучением мощных газоразрядных ламп. Авторы считают, что одним из возможных механизмов быстрой диффузии атомов и последующей ускоренной твердофазной реакции может быть создание избыточной неравновесной концентрации вакансий в пленке металла и в полупроводнике при ИФО. Другим объяснением этого эффекта активации процесса диффузии может быть происходящее под воздействием “горячих” электронов, инжектируемых из металлической пленки в полупроводник и вызывающих снижение энергии активации диффузии атомов и их взаимодействия.
В работе [104] для объяснения аномально быстрой диффузии золота в кремнии при ИФО привлекался механизм многократно возбужденных узлов или узлов с двумя однократно возбужденными связями. Авторы провели оценку и установили, что при интенсивности ~ 300 Вт-см '2 только ~ 10° всех валентных связей кремния в приповерхностном слое будет находиться в возбужденном состоянии, а вероятность появления узлов с двумя однократно