Изучение радиационно-стимулированного растворения диоксида кремния с помощью атомно-силового микроскопа

• Автор: Нургазизов, Нияз Ильгизович
• Шифр специальности: 01.04.17
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Казань
• Количество страниц: 153 с. : ил.

Глава 1. Особенности растворения материалов,
подвергнутых радиационному облучению.
1.1. Изменение физико-химических свойств диоксида кремния после ионной имплантации
1.2. Использование атомно-силовой микроскопии для изучения материалов после имплантации.
1.3. Практическое применение радиационностимулированного травления.
1.4.Методики определения скорости растворения тонких
пленок.
Глава 2. Методики исследования процессов растворения с помощью атомно-силового микроскопа.
2.1. Конструктивные особенности атомно-силовых
микроскопов и жидкостных ячеек для проведения исследования процессов растворения in situ.
2.2. Подготовка образцов для проведения исследования процессов растворения с помощью атомно-силового микроскопа.
2.3. Проведение исследования процессов растворения методом многократного сканирования.
^ 2.4. Проведение исследования процессов растворения
методом однократного сканирования.
Глава 3. Применение компьютерного моделирования при изучении радиационно-стимулированного растворения.
3.1. Реконструкция полученных ACM изображений с помощью метода численной деконволюции.

3.2. Создание виртуальных наноструктур и моделирование 79 процесса их растворения.
3.3. Моделирование распределения внедренных ионов и 88 дефектов в имплантированном слое.
Глава 4. Изучение радиационно-стимулированного
растворения диоксида кремния с помощью атомно-силового микроскопа.
4.1. Исследования процессов растворения
имплантированного диоксида кремния.
4.2. Исследование процессов растворения
наноструктурированного диоксида кремния, полученного после имплантации ионов Ре+.
4.3. Визуализация треков оставшихся после бомбардировки 119 диоксида кремния отдельными высокоэнергичными ионами.
4.4. Механизмы радиационно-стимулированного
растворения диоксида кремния.
Заключение
Список публикаций автора
Список цитируемой литературы

Радиационное облучение приповерхностного слоя материала ионами различной энергии и массы, обычно через защитную маску, и его последующее химическое или электрохимическое травление с целью создания структур с заранее заданными свойствами и формами широко используется в современной микроэлектронике [1,2].
В результате облучения могут изменяться как состав, так и физикохимические свойства имплантированного приповерхностного слоя [3,4]. В частности, во многих случаях существенно возрастает скорость его жидкостного травления по сравнению с необлученным материалом. Этот эффект характерен для различных твердых тел (кристаллов, стекол, полимеров) и находит все более широкое применение, начиная от создания так называемых ядерных фильтров, в которых формируют сквозные микро- и нанопоры за счет преимущественного растворения вещества вдоль трека - траектории проникновения отдельного иона в мишень [5], до формирования с помощью селективного травления поверхности микроструктур заданной конфигурации и высоты [6]. В последнем случае при травлении или во время облучения образца используется система масок, защищающих определенные участки поверхности [7].
Все большая миниатюризация микроэлектронных устройств и приборов и все более жесткие требования к качеству их изготовления требуют от исследователей разработки новых методов по контролю над процессами изготовления этих устройств. Причем необходимы не только разработка новых технологических подходов, но и фундаментальные исследования природы процессов, используемых для изготовления таких устройств. Поэтому оказывается необходимой разработка моделей происходящих процессов с
пленкой 3і02 (рис. 2.36).
Одновременное жидкостное травление БЮ2 и фототравление Бі не позволяет, измеряя высоту ступеньки между двумя этими областями, получать достоверные данные о скорости травления БіОі. Поэтому АСМ измерения проводились таким образом, чтобы исключить попадание света на область сканирования (для этого поле сканирования не превышало размеров 3x3 мкм). Кроме того, контролировалось отсутствие ступеньки между областями Бі, находившимися под слоем ЗЮ2 во время имплантации, и областями Зі, подвергавшимся облучению после полного стравливания полосок БЮ2. При проведении ряда исследований с целью минимизировать возможное влияние лазерного излучения в перерывах между сканами лазерное излучение отключалось.
Для того, чтобы преодолеть ограничения на большие дозы облучения и получить возможность проводить измерения коэффициента распыления поверхности различными ионами, использовались образцы второго типа. Они представляли собой пластины с-Бі, на которых был сформирован однородный слой БЮг (толщиной от 340 до 380 нм). Толщина этого слоя для каждого образца определялась индивидуально с помощью методики, которая будет описана ниже, и должна была превышать проецированный пробег имплантируемого иона. Сверху на поверхности ЗЮ2 с помощью фотолитографии была сформирована маска из фоторезиста в виде полосок шириной 1,3 мкм и высотой более 0,8 мкм с периодом 3,9 мкм, необходимая для защиты определенных областей образца во время имплантации (рис. 2.26). После имплантации маска из фоторезиста смывалась в растворе КОН или ацетоне. Таким образом, перед экспериментом образец представлял собой чередующиеся имплантированные и неимплантированные области