Термическое и лазерно-стимулированное оксидирование тонких пленок системы медь-титан

• Автор: Прибытков, Дмитрий Михайлович
• Шифр специальности: 02.00.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Воронеж
• Количество страниц: 84 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение.

1. Кинетика и механизм оксидирования кремния, меди и

титана.

1.1. Элементарные стадии взаимодействия кремния и металлов с кислородом.

1.2. Описание оксидирования с позиций представлений о самоорганизации переходных слоев вблизи межфазных границ

1.3. Оксидирование кремния

1.4. Оксидирование меди.

1.5. Оксидирование титана.

1.6. Влияние оптического излучения на оксидирование титана

2. Основные экспериментальные методики.

2.1. Получение пленок медьтитан методом магнетронного напыления.
2.2. Методика приготовления составной мишени
2.3. Оксидирование тонких пленок в печи резистивного нагрева
2.4. Оксидирование при пониженном давлении кислорода и фотонном нагреве подложек
2.5. Лазернотермическое окисление тонких пленок титана.
2.6. Эллипсометрический метод,
2.7. Рентгенофазовый анализ, количественный анализ
3. Основные экспериментальные результаты.
3.1. Оксидирование системы медьтитан ат. Си
3.2. Оксидирование тонких пленок СиТЧ в потоке кислорода при атмосферном давлении
3.3. Окисление тонких пленок медьтитан в режиме фотонного нагрева при низком давлении кислорода.
3.4. Окисление тонких пленок медьтитан различного состава в печи резистивного нагрева в кислороде при атмосферном давлении
3.5. Обсуждение полученных результатов
4. Лазернотермическое оксидирование тонких пленок титана в потоке
кислорода.
5. Выводы
Литература


Особенность тонкопленочного состояния практически во всех известных случаях коренным образом изменяет характеристики процесса, вплоть до возникновения соединений в системе металлкислород, которые, как правило, не образуются при оксидировании массивных материалов. Именно изучение тонких металлических слоев на сегодняшний день наиболее актуальная задача вопервых, именно тонкие слои являются основой любой современной технологии в производстве интегральных схем вовторых, в случае тонких металлических пленок, напыленных на кремний магнетронным методом, удается получить материал с достаточной степенью чистоты и наконец, снимаются все вопросы, связанные с качеством поверхности образца. Таким образом, тема диссертационной работы характеризуется высокой степенью актуальности. Научная новизна заключается в том, что впервые исследован процесс формирования оксидных слоев на поверхности поликристаллических пленок состава медьтитан на подложках из монокристаллического кремния как в условиях термооксидирования, так и при широкополосном фотонном воздействии при пониженном давлении кислорода. Установлен механизм низкотемпературного формирования тонкопленочного оксида титана за счет твердофазного взаимодействия металлического титана с оксидами меди. Впервые установлен сложный характер лазерного воздействия среднего ИКдиапазона, заключающейся в смене знака воздействия ускоряющее на тормозящее, при достижении толщины оксида нм. Цель работы заключается в выявлении основных закономерностей формирования оксидных слоев на поверхности тонких пленок сплавов медьтитан в условиях термического, фотонного и лазерного воздействия. Построение основ физикохимической модели, описывающих механизм исследуемых процессов. ИКизлучения на параметры роста пленки. До настоящего времени наиболее изученными являются модельные представления о процессе оксидирования кремния. Это связано в большей степени с его широким применением в микроэлектронике. Кремний является полупроводником, однако при высоких температурах при которых происходит его окисление полупроводниковые свойства кремния не оказывают существенного воздействия на перенос заряда. С этой точки зрения модельные представления о процессе оксидирования кремния можно прилагать для описания процессов окисления металлов. Одним из основных модельных представлений о процессе оксидирования поверхности твердых тел, в результате которых формируется гетероструктура типа твердое тело оксидная пленка, являются транспортные. При этом полагается, что скорость образования конечного продукта много выше скорости доставки реагентов к реакционным областям, локализованным на границах раздела. Известно, что при оксидировании кремния оксидная пленка растет на внутренней границе раздела 8ь8Ю2. При оксидировании меди контролирующим оказывается поток ионов металла к внешней границе раздела пленка активная атмосфера. И, наконец, оксидирование титана протекает во встречных потоках реагентов. Таким образом, с точностью до знака потока частиц реагентов, все исследованные случаи формирования оксидных пленок могут быть рассмотрены в рамках единой модели. Для кремния оксидирование можно разделить на следующие элементарные стадии. Адсорбция молекулярного кислорода на дефектах поверхности раздела 8Ю2 газ. Наиболее вероятно образование однозарядного молекулярного иона О2. У0 У0 Такое взаимодействие достаточно вероятно, поскольку уровень, соответствующий молекулярному кислороду на зонной схеме аморфного оксида кремния, лежит ниже уровня кислородной вакансии. Также существует косвенное экспериментальное подтверждение того, что растворение с ионизацией может конкурировать с растворением нейтральных молекул кислорода. Ионизированный и нейтральный молекулярный кислород движется по свободному пространству сетки стекла к внутренней границе раздела БьБЮг за счет градиента концентрации и внутреннего электрического поля в оксиде. Параллельно с миграцией кислорода происходит делокализация дырки на вакансиях кислорода если они образуют подзону или прыжковое перемещение дырки в область границы 8ь8Ю2.