Исследование адсорбционно-десорбционных процессов с системе "кремний-кислород" методом эллипсометрии

• Автор: Алгазин, Юрий Борисович
• Шифр специальности: 01.04.07
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1984
• Место защиты: Новосибирск
• Количество страниц: 188 c. : ил

Глава I. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ АВТОМАТИЗИРОВАННАЯ УСТАНОВКА ДЛЯ " 1Н З'Лы" ЭЛЛИПСОМЕТРИЧЕСКИХ ИССЛЕДОВАНИЙ АДСОРБЦИОННО-ДЕСОРБЦИОННЫХ ПРОЦЕССОВ НА ПОВЕРХНОСТЯХ ПОЛУПРОВОДНИКОВ

§ 1.1. Эллипсометр экспериментальной установки

§ 1.2. Система автоматизации эллипсометрических измерений.. § 1.3. Вспомогательные системы экспериментальной установки

ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ I

Глава II. ЭЛЛИПСОМЕТРИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ОПТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК ПОВЕРХНОСТЕЙ КРЕМНИЯ И ГЕРМАНИЯ НА ДЛИНЕ ВОЛНЫ
%=6328 А

§ 2.1. Получение атомарно-чистых поверхностей кремния и

германия для эллипсометрическнх исследований

§ 2.2. Оптические постоянные атомарно-чистых поверхностей и германия

крёШШГги их Температурные зависимости

§ 2.3. Сравнение температурных зависимостей оптических параметров атомарно-чистых поверхностей кремния, поверхностей кремния с пленкой ч и с адсорбционным кислородным слоем
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ П
Глава III. МОДЕЛЬ АТОМАРНО-ЧИСТОЙ ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНИЯ И ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНИЯ С АДСОРБЦИОННЫМ КИСЛОРОДНЫМ СЛОЕМ С ТОЧКИ ЗРЕНИЯ ЭЛЛИПСОМЕТРИИ
§ 3.1. Обзор литературы
§ 3.2. Анализ решений уравнения эллипсометрии для модели "подложка-пленка", описывающей адсорбционно-де-сорбционные процессы

§ 3.3. Модель нагретой атомарно-чистой поверхности кремния с адсорбционным кислородным слоем с точки зрения эллипсометрии
§3.4. Соотношения между измеряемыми эллипсометрическими параметрами и микроскопическими характеристиками
системы "кремний-кислород"
§3.5. Расчет числа частиц в поверхностном и надповерх-ностном слое системы "кремний-кислород" по значениям эллипсометрических параметров
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ III
Глава IV. ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ КИСЛОРОДА С ПОВЕРХНОСТЬЮ КРЕМНИЯ " 1Н Situ, « ЭЛЛИПСОМЕТРИЧЕСКИМ.' методом;
§4.1. Общий характер поведения эллипсометрических параметров в зависимости от условий окисления поверхности кремния
§4.2. Эллипсометрическое исследование кинетики адсорбции кислорода на поверхности кремния в диапазоне
температур 20-780°С
§4.3. Закономерности роста окисных пленок нестехиометрического состава при низких давлениях кислорода
§ 4.4. Эллипсометрическое исследование кинетики термо-десорбции тонких и субтонких окисных покрытий с
поверхности монокристаллического кремния
ВЫВОДЫ К ГЛАВЕ 1У
ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИМЕЧАНИЯ

Высокое качество получаемых на поверхности монокристалли-ческого кремния пленок двуокиси кремния ( & 0^ ) как диэлектрика и уникальные свойства границы раздела "кремний-двуокись кремния" в значительной степени обусловили тот прогресс полупроводниковой электроники, свидетелями которого мы являемся. Пленка двуокиси кремния с заранее заданной толщиной мояет быть получена, например, термическим окислением поверхности кремния в реакторе открытого типа, что чаще всего используется в полупроводниковой промышленности. При росте нленок 0^ до толщин порядка 1000 2. основную роль играют процессы переноса ре-, агирующих веществ через растущую пленку [1-10] . Практические ну яды технологии производства полупроводниковых приборов способствовали постановке большого числа работ по изучению кинетики роста пленок двуокиси кремния указанных толщин. Рост этих пленок экспериментально исследован достаточно подробно, однако целый ряд деталей механизма процесса роста до сих пор еще не установлен. Например, много вопросов имеется по поводу формирования границы раздела между подложкой и пленкой.
В последнее время начали применяться пленки двуокиси кремния, толщина которых составляет менее 100 2. (например,в устройствах МОП памяти). Как показали исследования [2,3,Ю-П] , при росте пленок в этой области толщин определяющую роль играют физико-химические процессы на границе раздела К
этим процессам относится, например, взаимодействие частиц окислителя с подложкой, растворение атомов подлошеи в окисной пленке, образование точечных дефектов, образование структурных единиц пленки двуокиси кревлния ( &с0ч - тетраэдры) и ряд других.
Перечисленные физико-химические процессы составляют общий ме-

ностей хорошо воспроизводились на разных образцах и были близкими к свойствам поверхностей, получаемых методом высокотемпературного прогрева. В сущности,этот метод, по сравнению с вышеописанным, давал то преимущество, что была устранена зависимость свойств получаемых поверхностей от предварительной стадии приготовления образцов. Если сравнить его с предложенным ранее методом термодесорбции плёнок двуокиси кремния, приготавливаемыми на поверхности кремния непосредственно в вакуумной камере [18], то разработанный нами метод имеет следующие преимущества.
Во-первых, изготовление исходных структур не предусматривает напуск кислорода в реакционную камеру до высоких давлений (1-1С тор). Для получения предельного вакуума после такого напуска требуется дополнительное обезгаживание реакционной камеры прогревом. Во-вторых, глубина обработки поверхности кремния

при термическом окислении в реакторе открытого типа (до 100 А)
получается достаточной уже при первом окислении. Поэтому нет
необходимости в повторении циклов "окисление-термодесорбция",
которые предусматриваются в случае получения плёнок двуокиси ,о
кремния (а= 20-30 А) в условиях вакуумной камеры. И, наконец, в-третьих, весь процесс получения атомарно-чистой поверхности делается проще благодаря применению стандартной технологии получения слоёв двуокиси кремния.
Недостатки первого метода, связанные с необходимостью прогрева образца до высоких температур, не устраняются в методе (2.1.2). Напротив, для термодесорбции плёнок требуется даже несколько более высокие температуры, чем для термодесорбции естественных окисных плёнок. Более того, второй метод можно использовать только для получения исходной атомарно-чистой поверхности, поскольку он является "одноразовым". В связи