Радиационно-стимулированное формирование нитрида кремния в кремнии при последовательном облучении встречными пучками ионов азота и аргона

• Автор: Сдобняков, Виктор Владимирович
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Нижний Новгород
• Количество страниц: 127 с. : ил.

ГЛАВА 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР ПО ПРОБЛЕМАМ ИОННО- 13 ЛУЧЕВОГО СИНТЕЗА ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ СЛОЕВ НИТРИДА КРЕМНИЯ И ЭФФЕКТА ДАЛЬНОДЕЙСТВИЯ ПРИ ИОННОЙ ИМПЛАНТАЦИИ

1.1. Перспективы применения и способы создания КНИ-структур

1.2. Способы получения скрытых изолирующих слоев, пригодных для 15 создания КНИ-структур
1.3. Формирование слоев нитрида и оксида кремния с помощью ионно- 16 лучевого синтеза

1.4. Разновидности синтеза изолирующих слоев с применением ионной 22 имплантации

1.5. Исследования ИК-спектров слоев нитрида кремния

1.6. Исследования методами просвечивающей электронной микроскопии и 34 электронографии слоев Б1зИ4

1.7. Электрические свойства ионно-синтезированых слоев нитрида кремния

1.8. Парамагнитные дефекты в нитриде кремния

1.9 Эффект дальнодействия при ионной имплантации

1.9.1. Закономерности проявления эффекта дальнодействия при ионной 44 имплантации

1.9.2. Основные факторы, оказывающие влияние на проявление эффекта 45 дальнодействия при ионной имплантации
1.9.3 Дальнодействующее влияние бомбардировки ионами аргона на 47 химическое состояние азота, имплантированного в пластины монокристаллического кремния
1.9.4 Механизмы эффекта дальнодействия при ионной имплантации
Заключение и постановка задачи

ГЛАВА 2. ВЛИЯНИЕ ТЕРМООБРАБОТКИ НА СВОЙСТВА ИОННОСИНТЕЗИРОВАННОЙ СТРУКТУРЫ БКИу-Ы
2Л. Технология ионно-лучевого синтеза азотированных слоев кремния, методики электрических и оптических измерении
2.2. Электронно-микроскопические и электронографические исследования влияния температурного режима имплантации и постимплантационных отжигов на свойства ионно-синтезированной структуры Б1ХМУ-Б1
2.3. Влияние температуры стационарных постимплантационных отжигов на ИК-спектры пропускания и долю фазы Б1Х14У
2.4. Влияние температуры отжига на толщину и показатель преломления ионно-сннтезированных слоев Б1хЦу
2.5. Влияние температуры отжига на электрические свойства ионно-синтезированных слоев Б1хЦу
• 2.6. Влияние температуры отжига на парамагнитные дефекты в нитриде
кремния Выводы
ГЛАВА 3. РАДИАЦИОННО-СТИМУЛИРОВАННОЕ ФОРМИРОВАНИЕ НИТРИДА КРЕМНИЯ В КРЕМНИИ ПРИ ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОМ ОБЛУЧЕНИИ ВСТРЕЧНЫМИ ПУЧКАМИ ИОНОВ АЗОТА И АРГОНА Введение
3.1. Особенности подготовки образцов и методики измерения при изучении влияния облучения встречными пучками ионов азота и аргона
3.2. Влияние дозы облучения ионами аргона на свойства ионно-синтезированных слоев нитрида кремния
3.2.1. ИК-спектры пропускания
3.2.2. Электрические свойства
3.3. Влияние температуры кремния при облучении ионами аргона на свойства ионно-синтезированной структуры БцИу-Б!
3.3.1. Изменение толщины и показателя преломления слоя Б1хЦу от температуры облучения ионами аргона

3.3.2. Электрические свойства МДП-структур Ме-БіД^Бі-Ме
3.4. Влияние отжига на состояние поверхности, электрические и оптические 82 свойства структур 8іх2^Іу—Бі после ионно-лучевой обработки аргоном
3.4.1. Результаты после облучения аргоном при Таі=20°С
3.4.2. Результаты после облучения аргоном при Тдг = 500°С
Выводы
ГЛАВА 4. ИЗМЕНЕНИЕ СОСТОЯНИЯ ПОВЕРХНОСТИ КРЕМНИЯ 89 ПОСЛЕ ОБЛУЧЕНИЯ ИОНАМИ АРГОНА, ОБСУЖДЕНИЕ МЕХАНИЗМА ДАЛЬНОДЕЙСТВИЯ ПРИ ИМПЛАНТАЦИИ ИОНОВ ИНЕРТНЫХ ГАЗОВ И КРЕМНИЯ
4.1. Изменение состояния поверхности кремния с ростом дозы имплантации 89 ионов аргона
4.2. Изменение состояния поверхности при различных температурах 93 « имплантации ионов аргона
4.3. Сопоставление свойств ионно-синтезированной гетеросистемы БцЫу-Бц 96 после облучения противоположной стороны пластины кремния ионами 1Че+,
БГ и Аг+
4.4. Селективное облучение ионами аргона пластины кремния, облученной с 99 обратной стороны ионами азота
4.5. Основные закономерности, выявленные в процессе исследований
поверхности кремния, облученной ионами аргона
4.6. Механизм дальнодействия при имплантации ионов аргона в кремний 104 Выводы
Общее заключение
Литература

3) Элементарные акты с участием точечных дефектов (рекомбинация пар Френкеля) [74].
Авторы работы [80] при анализе кинетики распада твердых растворов 8ьСг и 8ьРе при температурах 170-300°С в образцах монокристаллического кремния, подвергнутых бомбардировке ионами Аг+ с энергией 40 кэВ, предположили, что при Ф<1016см'2 происходит зарождение и рост скоплений из вакансий и междоузельных атомов. Когда доза облучения приближается к Ф=1016см'2 эти скопления достигают критических размеров, их дальнейший рост становится невозможным из-за больших упругих напряжений в окружающей кристаллической решетке, поэтому при Ф>1016см'2 они перестраиваются в дислокационные петли. Этот процесс порождает упругие волны, которые приводят к изменениям в системе дефектов кристалла кремния. Отсутствие затухания упругих волн объясняется усилением их амплитуды в результате взаимодействия с имеющимися в кристаллах кластерами и дислокациями. Этим же объясняется наблюдение бокового дальнодействия [72, 73]. Модель упругих волн согласуется с такими экспериментальными данными, как усиление эффекта дальнодействия с увеличением плотности ионного тока, с тем, что эффект сильнее выражен в кристаллах с большим количеством дефектов (в объеме и на поверхности).
В литературе встречаются также и модели, являющиеся комбинацией описанных выше механизмов. Например, авторы работы [79], акцентируя внимание на том, что дефекты кристалла, как точечные, так и более сложные, например дислокации, имеют значительную потенциальную энергию, отождествляют перенос дефектов с переносом энергии. Основываясь также на известном факте, что при выходе точечного дефекта или петли дислокаций на свободную поверхность выделяется энергия, равная энергии аннигиляции дефекта и его изображения [79], предполагают, что энергия, перенесенная на значительные глубины в виде потенциальной энергии дефекта, может либо трансформироваться у противоположной поверхности образца или у границы зерен в энергию упругой волны, либо способствовать образованию вторичных дефектов, создавая статические напряжения.