Формирование нарушенных слоев в кристаллах кремния, имплантированных протонами

• Автор: Дьячкова, Ирина Геннадьевна
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 172 с.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение

Глава 1. Аналитический обзор литературы

1.1. Общие характеристики метода ионной имплантации

1.1.1 Теория пробегов и распределения ионов в твердых телах

1.1.2. Образование радиационных дефектов при ионной имплантации

1.1.3. Формирование профилей распределения радиационных

дефектов

1.2. Влияние параметров имплантации протонов на

микроструктуру, профиль распределения, механические и электрофизические свойства кремния
1.2.1. Влияние энергии протонов
1.2.2. Влияние дозы протонов
1.2.3. Влияние постимплантационного отжига
1.2.4. Влияние разной ориентации подложек
1.3. Применение имплантации протонов в технологии изготовления 40 полупроводниковых приборов
1.4. Заключение по Главе 1
Глава 2. Методы исследования структуры нарушенных слоев
2.1. Метод рентгеновской дифрактометрии
2.1.1. Метод двухкристальной рентгеновской дифрактометрии
2.1.2. Метод трехкристальной рентгеновской дифрактометрии
2.1.2.1. Диффузное рассеяние рентгеновских лучей на микродефектах в 57 монокристаллах
2.1.2.2. Профили интенсивности ТРД в случае монокристаллов с
дефектами кулоновского типа

2.2. Метод рентгеновской топографии
2.3. Метод просвечивающей электронной микроскопии
2.4. Заключение по Главе 2
Глава 3. Объекты исследования и методики экспериментов и измерений
3.1. Кристаллы кремния, имплантированные с различными
энергиями и дозами ионами водорода после имплантации и отжига
3.2. Методика облучения
3.3. Построение профилей распределения внедренного водорода и
радиационных дефектов в кремнии по программе ТШМ
3.4. Методика измерения профиля удельного сопротивления
3.5. Методика рентгеновских исследований
3.5.1. Идентификация нарушенного слоя с помощью метода
рентгеновской топографии
3.5.2. Изучение структуры ионноимплантированных слоев методом
рентгеновской дифрактометрии
3.5.3 Метод определения интегральных характеристик нарушенного

3.5.4. Методика получения профилей деформации по кривым
дифракционного отражения
3.5.5. Определение параметров микродефектов по результатам
измерения интенсивности диффузного рассеяния рентгеновских лучей
3.6. Методика подготовки образцов для исследования методом
просвечивающей электронной микроскопии
3.7. Заключение по Главе 3
Глава 4. Результаты комплексного исследования
ионноимплантированных слоев и их обсуждение

4.1. Результаты исследования влияния облучения на структурные свойства кремния
4.1.1. Результаты исследования влияния дозы и температуры протонного облучения на интегральные характеристики нарушенного слоя
4.1.2. Результаты исследования влияния поля механических напряжений на формирование нарушенного слоя при имплантации ионов водорода в кремний
4.1.3. Результаты исследования влияния постимплантационной термической обработки на процесс дефектообразования
4.1.4. Результаты определения параметров и качественных изменений характера микродефектов в имплантированных протонами слоях кристаллов кремния
4.1.5. Анализ изменения характеристик микродефектов кристаллов кремния, облученных протонами при термической обработке
4.2. Результаты исследования возможности применения имплантации протонов для коррекции характеристик рт-фотодиодов
4.3. Заключение по Главе 4 Основные результаты и выводы по диссертации Литература

5122-3: Н*(20 кеУ, 81017сгтГ!)-> Э , АппеаПпд
Рис. 1.2.4. Относительное изменение полной концентрации и отдельных состояний водорода в кремнии при термообработке. {Полная концентрация [Н]: (1) - (4) [53, 54], (7), (8) [55]. В составе дефектов типа УхНу: (9) [56]. Поверхностные состояния в полосе валентных колебаний 8ьН связи: (5), (6) [54]. Анализ полосы ~ 640 см"1 в работе [34]: (10)-(12)}.
В диапазоне низких доз, практически весь внедренный водород оказывается растворенным в решетке в составе простых дефектов. При термообработке, происходит диссоциация водородных комплексов с одновременным высвобождением атомов водорода. В результате последующей диффузии и десорбции с поверхности, водород выделяется из образца. Так как, энергия миграции водорода в кремнии ~ 0,5 эВ [57] значительно меньше порога десорбции Н2 с поверхности —2,5 эВ [53, 58], то выход имплантированного водорода определяется температурной зависимостью десорбции с внешней поверхности образца и начинается при минимальной температуре - 400°С (рис.
1.2.4, кривая 1 и данные 8).
При более высоких дозах, в процессе облучения, либо при последующей термообработке, в имплантированном слое создаются различного рода полости (поры, блистеры), внутри которых содержится молекулярный водород в виде Н2(§). В этом случае, выход водорода из образца (рис. 1.2.4, кривая 2)