Моделирование процесса ионно-лучевой обработки структуры металл-кремний и ее электронного энергетического строения

• Автор: Остапенко, Наталья Александровна
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2004
• Место защиты: Таганрог
• Количество страниц: 193 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
Введение
1 Анализ применения силицидов переходных металлов в микроэлектронике и методов их формирования

1.1 Свойства силицидов переходных металлов и области

их применения.

1.2 Способы получения силицидов переходных металлов.

1.3. Выводы, постановка цели и задач диссертационного

исследования

2 Моделирование процесса ионнолучевого перемешивания атомов в структуре хромкремний при облучении ионами инертных газов

2.1 Анализ моделей процесса ионной имплантации

в твердых телах

2.2 Разработка модели процесса ионнолучевой
обработки структуры хромкремний.
2.3 Выводы
3 Анализ диаграмм состояния силицида хрома, сформированного ионнолучевой обработкой
3.1 Синтез силицидов под действием ионной обработки
3.2. Особенности диаграмм состояния силицида хрома,
образованного в результате ионной обработки структуры
хромкремний.
3.3 Выводы.
4 Моделирование электронного энергетического строения кремния, содержащего атомы хрома
4.1 Методика моделирования электронного энергетического строения кремния.
4.2 Электронное энергетическое строение кремния, содержащего атом замещения хрома.
4.3 Электронное энергетическое строение кремния, содержащего комплекс атом замещения хрома
атом замещения примеси.
4.4 Выводы.
5 Моделирование электронного энергетического строения
структур кремний тонкие слои переходных металлов кремний
5.1 Электронное энергетическое строение структуры кремний 1 никель хром кремний 1
с различной толщиной металлического слоя.
5.2 Распределение потенциала в структуре кремний никельхром кремний.
5.3 Рекомендации по возможности применения разработанных моделей и методов в микроэлектронике.
5.4 Выводы.
Заключение
Список использованных источников


Установлено, что в структурах СМ, СЫ и вМб у атомов кремния расположенных на расстоянии меньше 1,1 а от границы раздела металл -полупроводник, в области запрещенной зоны появляются дополнительные электронные состояния, что может привести к увеличению электропроводности этих слоев; в структурах вСг2, йСг4 и вСгб ПЭС атомов кремния, расположенных на расстоянии меньше 1,1 а от границы раздела металл - полупроводник, в области энергий, соответствующей полосе запрещенной зоны изменяется несущественно; выполненные расчеты ЭЭС позволили в первом приближении определить распределение потенциала в этих структурах. Приведены рекомендации по возможности применения силицидов хрома и структур на их основе в микроэлектронике. Диссертация выполнена на кафедре физики Таганрогского государственного радиотехнического университета. Тенденции развития микроэлектроники на сегодняшний день во многом сводятся к повышению степени интеграции и функциональной сложности микросхем. В настоящее время характерные размеры элементов ИС составляют десятые доли микрометра. Уменьшение размеров элементов ИС в плоскости рабочей поверхности полупроводниковой подложки сопровождается уменьшением их размеров в направлении, перпендикулярном этой плоскости. Это приводит к большим плотностям токов и разогреву отдельных участков базового кристалла, и, как следствие, к увеличению температур различных металлических контактов. Такие локальные разогревы могут повлечь за собой некорректное функционирование или даже отказ изделий. В связи с этим среди множества материалов, используемых в современных технологиях микро- и наноэлектроники, особый интерес вызывают соединения, обладающие высокими температурами плавления, малым сопротивлением и хорошей проводимостью. Кроме того, эти материалы должны быть достаточно технологичными. Одними из наиболее перспективных материалов в этом плане могут быть силициды переходных металлов [6]. В последнее время все возрастающее внимание к силицидам переходных металлов обусловлено возможностью их использования в технологии наноразмерных гетероструктур. Большинство силицидов имеют металлические свойства, и лишь незначительная часть из них является полупроводниками. В основном это обогащенные кремнием силициды металлов VI и VIII групп периодической таблицы Д. И. Менделеева. В таблицах 1. В настоящее время около % площади кристалла СБИС занимают межсоединения, поэтому дальнейшее повышение степени интеграции непосредственно связано с уменьшением площади, занятой межсоединениями, а так же выдвигаются новые требования к технологии материалов межсоединений, прежде всего к однородности их свойств в многоуровневых схемах, где число активных элементов превышает величину 6. Кроме того, необходимо дальнейшее совершенствование материалов, используемых для формирования затворов, шин и токопроводящих соединений. Основным материалом, используемым в настоящее время для формирования затворов И С, является поли кремний. Он обеспечивает достаточно низкую величину порогового напряжения полевого транзистора. Нанесение поликремния - легко управляемый процесс, который хорошо сочетается с п - канальной МОП-технологией. Однако использование поликремния требует применения высокотемпературных процессов легирования и отжига. Кроме того, при малых размерах элементов ИС сопротивление межсоединений на основе поликремния становится достаточно большим. Поэтому ожидается вытеснение поликремния полисилицидами, тугоплавкими металлами (У, Мо) и благородными металлами (Ли, Р^. Таблица 1. Особенно эффективен метод покрытия (шунтирования) поликремния силицидами металлов и тугоплавкими металлами, поскольку он позволяет сохранить многие свойства поликремния (хорошую адгезию, высокую стабильность, удовлетворительный омический контакт) и, в то же время, на порядок уменьшить величину поверхностного сопротивления. Таблица 1. Для изготовления низкоомных затворов рекомендуется использовать силициды металлов, так как при определенных режимах окисления на их поверхности можно выращивать высококачественные пленки термического окисла кремния по технологическому маршруту, аналогичному традиционному маршруту изготовления МОП-ИС с поликремниевыми затворами.