Фазовые и структурно-морфологические превращения тонких слоев металлов IVA, VA групп на поверхности кремния

• Автор: Сушкова, Наталья Михайловна
• Шифр специальности: 02.00.04
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2001
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 153 с. : ил

ОГЛАВЛЕНИЕ.
ВВЕДЕНИЕ

Глава I.ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1. Закономерности окисления металлов

1.1.1. Термодинамические условия и механизм окисления металлов.

1.1.2. Кинетические законы окисления и теории окисления.

1.1.3. Теории роста тонких оксидных пленок

1.1.4.Закономерности формирования оксидных слоев на кремнии. Кинетики роста i пленок.

1.1.5. Состав и структура оксида кремния

1.2. Топохимические реакции восстановления в оксидных слоях. Взаимодействие

тонких слоев металлов IVА, V группы с естественным оксидом кремния на подложках

кремния.
1.3. Механизмы формирования и морфология тонких слоев металлов на поверхности
оксидов металлов
1.3.1. Механизмы роста пленок и поверхностные энергии.
1.3.2. Процессы, происходящие на поверхности во время роста пленок
1.3.3. Термодинамические и кинетические доводы
1.3.4. Теория зарождения и роста
1.3.4.1. Уравнения скорости изменения плотностей кластеров
1.3.4.2. Некоторые характерные особенности формирования тонких пленок на
начальных стадиях роста при конденсации на нейтральные и кристаллические подложки
1.3.5. Взаимодействия металлоксид
1.3.6. Различные типы роста металлических покрытий на ТЮ2.
1.3.7. Мсжфазная реакционная способность для металлов на ТЮ
1.3.8. Структурные особенности тонких слоев металлов на поверхности оксидов металлов
1.3.8.1. Структура
Т. 3.8.2. Температур пая стабильность покрывающих пленокобволакивание.
1.4. Закономерности образования силицидов металлов VIII группы. Влияние тонких межфазных слоев металлов ГУА, V группы на формирование эпитаксиальных силицидов VIII группы на кремнии.
1.5. Заключение и постановка задачи исследования.
Глава II. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ И ТЕХНИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.
.1. Метод напыления мегаллов. Энергетическое и угловое распределение вторичноэмитгированных атомов металла при распылении.
Н.2. Методы РФЭС и ОЭС.
.3. Использованное оборудование
.4. Анализ фотоэлектронных спектров.Влияние конечной глубины выхода фотоэлектронов на амплитуду получаемых сигналов в случае тонких многослойных покрытий.
.5. Техника эксперимента.
.6. Компьютерное разложение спектров на составляющие.
Глава III. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ТОПОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННОГО ОКСИДА КРЕМНИЯ ВСЛЕДСТВИИ ОДНОКРАТНОГО НАПЫЛЕНИЯ ТОНКИХ СЛОЕВ МЕТАЛЛОВ Т1, V,
III. 1. Зависимость эффективности восстановления поверхности естественного оксида кремния от количества нанесенного титана.
1.2. Сравнение топохимических реакций восстановления естественного оксида кремния 0 металлами Т1, V,
1.3. Перераспределение вдоль поверхности кремния оксидных компонентов, образовавшихся вследствии топохимических реакций восстановления слоя естественного оксида кремния 0 металлами Т1, КЬ и V
1.4 Исследование структуры и морфологии поверхностей образцов Т1 и М1П с помощью РЭМ и локальной Ожссиектроскопии
1.5 Сравнение влияние отжига на топохимические реакции восстановления слоя естественного оксида кремния 0 металлами П, V, 1.
Глава IV. ЗАКОНОМЕРНОСТИ ФОРМИРОВАНИЯ СИЛИЦИДОВ НИКЕЛЯ НА КРЕМНИИ. ВЛИЯНИЕ ТОНКОГО МЕЖФАЗНОГО СЛОЯ ТИТАНА НА ПРОЦЕСС СИЛИЦИДООБРАЗОВАНИЯ.
IV. 1. Напыление 1 на 0, подвергнутый травлению ионами аргона. .2. Напыление 1 на 0, покрытый слоем естественного оксида.
IV.3. Напыление i на i, покрытый слоем естественного оксида
IV.4. Напыление слоя i на образец ii
IV.5. Многоступенчатый отжиг системы iii 0.
IV.6. Профилирование многослойной системы iii методами Растровой электронной
микроскопии вдоль косого шлифа и локальной Ожеэлекгронной спектроскопии в сочетании с послойным травлением ионами аргона
IV.7. Анализ многослойной системы iii с помощью метода просвечивающей электронной микроскопии ТЕМ.
Глава V. ОСОБЕННОСТИ ТОПОХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ ВОССТАНОВЛЕНИЯ ЕСТЕСТВЕННОГО ОКСИДА КРЕМНИЯ ВСЛЕДСТВИИ МНОГОШАГОВОГО НАПЫЛЕНИЯ ТОНКИХ СЛОЕВ МЕТАЛЛОВ i, V, .
V Выявление механизма роста образующихся оксидов по зависимостям изменения интенсивностей сигналов оксидов металлов от времени напыления.
V.2. Выявление структурных особенностей естественного оксида на кремнии с разной кристаллической ориентацией.
V.3. Морфологические особенности формирования оксидов в зависимости от химической активности металлов.
V.4. Изменение степени шероховатости покрытия при изменении скоростей напыления титана. Проявление периодического характера образования островков оксидов титана при изменении скоростей напыления титана
ЗАКЛЮЧЕНИЕ.
ЛИТЕРАТУРА


Эти концепции всесторонне исследованы, модифицированы и расширены различными исследователями, однако наиболее экстенсивно Дигнэм, Янгом и Гоадом в году . Основной механизм электрохимический состоит в том, что ионы и электроны, как полагают, двигаются через пленку независимо . Предполагается также, что электронный транспорт происходит гораздо легче, чем ионный, так что электроны везде находятся в электрохимическом равновесии. Это является подходящей аппроксимацией для большинства оксидов, за исключением сильных изоляторов 8Ю2, . Для изолирующих оксидов это предположение ограничивается максимальной толщиной пленки, в которой возможно туннелирование электронов 3пш при низких температурах и толщиной, при которой возможно поддерживать адекватную величину термоионной эмиссии при высоких температурах возможно до ЗОпш Фромхольд . Атомы проникают и проходят через оксидную пленку посредством термоактивированных прыжков через ряд энергетических барьеров. Электрическое поле, полученное вследсгвии равновесия электронов, понижает энергетические барьеры для ионов, давая увеличение ионного движения под действием градиента напряженности электрического поля в противоположность диффузии под действием градиента концентрации. Янг и Дигнэм показали какое огромное разнообразие кинетик роста может получаться вследствии механизма, зависящего от точной диспозиции энергетических барьеров. Ожидаемая зависимость скорости окисления от давления кислорода активность аОг и температуры также весьма разнообразна. Тем не менее, можно выделить два основных класса, ответственных за кинетики окисления, которые определяются по тому, где точечные подвижные дефекты инжектируются в оксид на межфазнои поверхности металл оксид металлические внедрения или кислородные вакансии или на межфазнои поверхности оксид газ металлические вакансии или кислородные внедрения. Когда дефекты инжектируются на межфазнои поверхности металл оксид и принимаются во внимание другие упрощающие условия пренебрегают пространственным зарядом, , Ьса2 рис. X яаДф2кТ. В этих выражениях О объем оксида, создаваемый на один подвижный дефект, имеющий заряд я, число атомов на единицу площади межфазнои поверхности, V их частота колебаний и Аф напряжение через пленку. Т.к. У представляет собой суммарную энергию, требующуюся для создания дефекта в оксиде и для его миграции, параметр А тесно связан с самодиффузией в оксиде. Есм а2Уехр УкТ. Когда ХХЬ поле достаточно сильное, чтобы обеспечить нелинейную ионную проводимость, и получается кинетика логарифмического типа. Комбинируя уравнения 1, 2, 4, получаем
Рис. Схема, иллюстрирующая потенциальную энергию ионного дефекта катионной вакансии или кислородного иона внедрения на поверхности оксидгаз. Эта же диаграмма применима к катионным внедрениям или кислородным вакансиям на межфазнои поверхности метаъг оксид . Шс ХХ, ОсмаехрХ1Х. Отличие в величинах потенциала через пленку зависят от энергии адсорбции кислорода на поверхности оксида. Если известны детали такого процесса, тогда Дф и следовательно Х1 можно в принципе рассчитать Янг и Дигнам , Аткинсон . На практике, однако, эти величины неизвестны и Х1 должен рассматриваться как переменный параметр, чтобы соответствовать кинетическим данным. СмХ1а. Когда дефекты инжектируются на межфазной поверхности оксид газ, предсказанные кинетики слегка отличаются. Это отличие увеличивается изза того, что место на поверхности, которое способно инжектировать дефект должно быть расположено сразу за адсорбированным кислородным ионом на поверхности. Следовательно, вместо в уравнении 2 мы имеем поверхностную плотность дополнительных кислородных ионов, которая зависит от толщины пленки если Дф константа. Трудность применения этой теории для количественных оценок состоит в том, что обстоятельства детали межфазных процессов, которые формально заключены в параметрах Эсм и Дф, недоступны через независимые измерения. Поэтому эти параметры выбирают так, чтобы они соответствовали полученным данным кинетических законов роста конкретных пленок.