Исследование физических процессов ионного отщепления ("SMART-CUT") оптическими методами

• Автор: Бударагин, Владимир Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 171 с.

ГЛАВА 1. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ МЕТОДА ВОДОРОДНОГО ОТЩЕПЛЕНИЯ ("SMART-CUT")

1Л Метод "Smart-Cut"

1.2 Физические основы ионного отщепления

1.3 Состояние проблеммы и задачи исследований

Выводы

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА

2.1 Подготовка образцов

2.2 Методы оптической спектроскопии отражения и пропускания

2.3 Исследование структуры поверхности с помощью оптического

МИКРОСКОПА

2.4 Методика анодного окисления и стравливания для послойного анализа

Выводы
ГЛАВА 3. ФОРМИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНОЙ СТРУКТУРЫ И
ОТСЛАИВАНИЕ В ИМПЛАНТАЦИОННЫХ СЛОЯХ SI:H
3.1 Структурные нарушения в имплантированном слое
3.2 Интерференция и рассеяние при блистеринге
3.3 Оптическая модель слоистой структуры поверхности
3.4 Формирование слоистой структуры при имплантации и термообработке
3.5 Перестройка водородных состояний
3.6 Развитие микроструктуры имплантированного слоя
Выводы

ГЛАВА 4. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ВОДОРОДНОГО
БЛИСТЕРИНГА И ОТЩЕПЛЕНИЯ
4.1 Представление процессов отслаивания с позиции теории РАЗРУШЕНИЯ
4.2 Форма и ориентация газовых включений в твердом теле. (Феноменологический подход)
4.3 Термодинамическая трансформация водородных включений в кремнии
4.4 Физические модели процессов отслаивания при блистеринге и отщеплении
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА

Структуры кремний-на-изоляторе (КНИ) являются основой современной микроэлектроники. К настоящему времени разработано и применяется большое число методов для их изготовления. Среди основных методов и типов структур следует выделить: кремний-на-сапфире (КНС), BESOI, SIMOX и Smart-Cut, а также их различные модификации.
Новым и наиболее перспективным является метод ионного отщепления ("Smart-Cut"). На сегодняшний день это единственный метод, который позволяет получать высококачественные структуры, достигая минимальной толщины поверхностного слоя (до ~ 100 нм). Уменьшение, за счет дополнительной обработки, толщины рабочего слоя в конечных приборных структурах до ~ (45 -65) нм открывает возможность для перехода к совершенно новому поколению одноэлектронных приборов, качественно отличающихся от объемных приборов по своим параметрам и принципу работы.
В первоначальном варианте метод "Smart-Cut" был предложен и реализован для изготовления структур Si на Si02. В дальнейшем оказалось, что этот метод может быть распространен на значительно более широкий класс материалов, и использоваться в различных областях: для нанесения тонких оптических покрытий, пленок сверхпроводников, в микромеханике и т.д.
Развитие метода "Smart-Cut" привело к необходимости решения физических задач и детального исследования процессов, лежащих в его основе. Существующие представления оказываются недостаточными, так как не позволяют в полной мере воздействовать на процесс отслаивания и раскрыть потенциальные возможности метода ионного отщепления.
Общий подход исходит из аналогии с хорошо известным эффектом радиационного блистеринга. Вместе с тем, процесс ионного отщепления отличается тем, что происходит при меньших дозах облучения и требует дополнительной термообработки. Особенности такого термически стимулированного блистеринга изучены недостаточно.

- коэффициент поглощения, к - показатель поглощения (коэффициент экстинкции), А - длина волны света. Зависимость 5 (А,) в кремнии представлена на Рис. 8, из которого видно, что толщина анализируемого слоя 51 в области прямых межзонных переходов (А < 400 нм) составляет всего лишь -50-150 А. Это позволяет путем измерения интенсивности поглощения на межзонных переходах, в сочетании с послойным стравливанием, получить распределение структурных нарушений решетки по глубине.
Рис. 6. Схема применения оптических методов для исследования процессов
отслаивания.

-//—— 0
Длина
Видимый

1 .. 2
волны, М К м

Спектроскопия межзонных переходов В 5|' (л ~ 370 нм)
Интерференционная спектроскопия отражения (I, м)
Спектроскопия колебательного поглощения (разложение и анализ полос)
БЬН,
Оптическая микроскопия (реконструция ЗЬ поверхности)
Профиль
V , см
♦ Послойное стравливание