Оптимизация технологии формирования элементов интегральной электроники с пониженной дефектностью на структурах кремний на изоляторе

• Автор: Мустафаев, Абдулла Гасанович
• Шифр специальности: 05.27.01
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Нальчик
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. ОСОБЕННОСТИ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ ПОЛУПРОВОДНИКОВЫХ ПЛЕНОК КРЕМНИЯ ПА ИЗОЛИРУЮЩИХ ПОДЛОЖКАХ

1.1. Получения пленок кремния на сапфире

1.2. Гетсроэпитаксиальиые структуры.

1.3. Имплантация ионов, образующих изолирующую прослойку

1.4. Электрохимический подход.

1.5. Структуры кремний на сапфире.

1.6. Формирование структур кремний на изоляторе.

1.7. Изготовление КИИ структур методом прямого соединения пластин

1.8. Применение КНИтехнологии

ВЫВОДЫ.
ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ИССЛЕДОВАНИЯ ПАРАМЕТРОВ СИСТЕМЫ
МЕТАЛЛ ДИЭЛЕКТРИК ПОЛУПРОВОДНИК
2.1. Зарядовое состояние МДП структур
2.2. Определение параметров МДП структур.
2.3. Методика исследования параметров диэлектрика в системе металлдиэлектрикполуироводиик.
2.4. Элек трофизические свойства системы 8 БЮг
2.5. Влияние зарядов на поверхностные состояния и пороговое напряжение МДП структур.
ВЫВОДЫ.
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ФАКТОРОВ НА
ДЕФЕКТНОСТЬ И ПАРАМЕТРЫ КИИ СТРУКТУР.
3.1. Особенности МДП транзисторов изготовленных по КНИтехнологии
3.2. Дефектность КНИ структур
3.3. Влияние дефектов на параметры приборов.
3.4. Влияние технологических факторов на дефектность КНИструктур.
ГЛАВА 4. ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИИ ФОРМИРОВАНИЯ КИИ
СТРУКТУР
4.1. Формирование изолирующего слоя.
4.2. Ионная имплантация в КНИ технологии
4.3. Пленки , выращенные на изолирующих подложках, обработанные ионным пучком
4.4. Улучшение структуры пленок кремния на сапфире методом ионной имплантации кремния с последующим отжигом.
4.5. Влияние термообработки на электрические свойства иопноимплантированного кремния на сапфире
4.6. Формирование пленок па сапфире с улучшенной структурой
4.7. Совершенствование структуры пленок кремния на изоляторе
4.8. Создание КИИ структур с пониженной плотностью
дефектов.
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА


Монокристаллические пленки кремния, расположенные на изолирующих подложках (КИИ) представляют большой интерес с точки зрения создания СБИС, обладающих улучшенными параметрами по быстродействию и степени интеграции [1-3]. Одним из вариантов таких КИИ структур является система кремний-сапфир (КИС- структура), однако недостаточно высокое качество кремниевых пленок затрудняет использование КИС- структур при изготовлении БИС и СБИС. Недостатком такой структуры является низкое качество границы раздела кремний-сапфир, что приводит к значительным токам утечки в полупроводниковых приборах, сформированных в кремниевых пленках. В последнее время появилось много работ, посвященных созданию КИС- структур на основе системы кремний-оксид кремния. В этом случае на поверхность оксида кремния осаждается пленка поликристаллического или аморфного кремния, а затем проводят рекристаллизацию полупроводника по образованию монокристаллической структуры. Существуют различные методы рекристаллизации, но все они делятся на две группы: рекристаллизация через твердую фазу и рекристаллизация через жидкую фазу, когда происходит плавление пленки кремния. В случае рекристаллизации через твердую фазу используют процесс бокового эпитаксиального роста, когда в пленке оксида, покрывающего кремниевую монокристаллическую подложку вскрывают затравочные окна, а затем производят обычную эпитаксию кремния из газовой фазы при -°С, при этом наблюдается рост монокристаллической пленки кремния, над поверхностью оксида начиная от затравочного окна в диэлектрике |3 |. Наибольшее число работ по рекристаллизации пленок кремния посвящено процессам, когда образуется жидкая расплавленная зона в пленке кремния, которая перемещается вдоль поверхности пластины. Наиболее совершенные пленки кремния после рекристаллизации были получены в случае использования двух последних методов. Для улучшения структуры гетероэпитаксиальных пленок чаще всего используют приемы, основанные на твердофазной рекристаллизации выращенных пленок. Основная идея состоит в том, чтобы использовать в качестве «затравки» для такой рекристаллизации более удаленный от сапфировой подложки (и потому более совершенный) слой, а для ускорения рекристаллизации аморфизировать дефектный (формально монокристаллический) слой, прилежащий к подложке. С этой целью вначале в выращенную пленку проводят внедрение ионов «. В), причем в пленке толщиной 0,5-0,6 мкм максимум аморфизации приходится на глубинный, прилежащий к подложке слой. А тонкий приповерхностный слой остается моиокристаллическим. В результате последующей рекристаллизации происходит твердофазный эпитаксиальный рост пленки от поверхности вглубь. После первичного рекристаллизационного процесса, можно провести вторичную рекристаллизацию, аморфизируя предварительно ионами меньшей энергии (0-0 кэВ) приповерхностный слой пленки. В другом варианте на первично рекристаллизованиый слой проводится эпитаксиальное наращивание посредством обычного осаждения из газовой фазы (например, в силановом процессе). Еще один способ получения пленок КНС состоит в следующем: вначале на сапфировую подложку наносят при комнатной температуре (например, посредством катодного распыления) буферный аморфный слой толщиной 1-5 нм, затем поверх него осаждают в обычном силановом процессе при температуре около °С основной слой 5/. Идея такого подхода ясна: избежать осаждения первичного (прилежащего к сапфировой подложке) слоя при высокой температуре, когда сильна тенденция к островковому росту, который ведет к образованию в пленке большого числа несовершенств, особенно двумерных (микродвойников, дефектов упаковки). Сущность получения полупроводниковых пленок па изолирующих подложках состоит в 'том, что на монокристалл полупроводника осаждают гстсроэпитаксиальиую пленку изолятора, а поверх нее гетероэпитаксиальмую пленку того или иного полупроводника. Такой процесс можно в принципе проводить неоднократно, создавая многослойные структуры из чередующихся пленок полупроводников и диэлектриков. Поиск наиболее подходящих диэлектриков привел к фторидам II группы: Са1? Ва1г2, 6/7*2 и твердым растворам на их основе. Сс/Лх, 1пР и др. А В (решетки типа сфалерита, вюртцита или ЫаС1).