Изучение фазообразования в скрытых проводящих слоях дисилицида кобальта в кремнии, полученных методом ионного твердотельного синтеза

• Автор: Подгорный, Дмитрий Андреевич
• Шифр специальности: 01.04.10
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 1999
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 123 с. : ил.

ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Актуальность применения силицида CoSi2 в м икроэлектронике
1.2. Некоторые основные свойства дисилицида кобальта
1.2.1. Диаграмма состояния Co-Si
1.2.2. Кристаллическая структура CoSi2
1.2.3. Теплофизические свойства CoSi2
1.3. Ионный синтез эпитаксиальных силицидов
1.3.1. Особенности технологии получения проводящих слоев
ионной имплантацией
1.3.2. Некоторые элементы теории ионной имплантации
Выводы к главе
ГЛАВА 2. МЕТОДИКИ ИОННОГО СИНТЕЗА И
ИССЛЕДОВАНИЯ ИМПЛАНТИРОВАННЫХ СТРУКТУР
2.1. Эксперимент
2.2. Методики ИЛС
2.2.1. Ионная имплантация
2.2.2. Высокотемпературный диффузионный отжиг
2.3. Методики исследования полученных структур
2.3.1. Вторичная ионная масс-спектрометрии (ВИМС)
2.3.1.1. Аппаратура для исследования
2.3.1.2. Методика получения масс-спектра и глубинного профиля и выбор параметров профилирования
2.3.1.3. Порядок проведения измерений
2.3.2. Профилометрия
2.3.2.1. Аппаратура для исследования
2.3.3. Рентгеновская дифракгометрия
2.3.3.1. Оборудование
2.3.4. Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ)

2.3.5. Рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФС)
2.3.6. Рамановская спектроскопия
2.3.7. Измерение удельного электросопротивления
2.4. Расчет профилей распределения кобальта в кремнии
2.4.1. Учет травления поверхности мишени во время
имплантации
2.4.2 Сравнение расчетных профилей распределения ионов
по глубине с результатами ВИМС
Выводы к главе
ГЛАВА 3. ВЛИЯНИЕ РЕЖИМОВ ИОННОГО СИНТЕЗА НА
ФОРМИРОВАНИЕ СКРЫТЫХ ПРОВОДЯЩИХ СЛОЕВ СоБіг
3.1. Образование и рост зародышей СоЗії во время
имплантации
3.2. Формирование слоев Совіг во время температурной
обработки
Выводы к главе
ГЛАВА 4. ФАЗООБРАЗОВАНИЕ СКРЫТЫХ СЛОЕВ СоБії ВО
ВРЕМЯ ИОННОГО СИНТЕЗА
4.1. Модель образования скрытых проводящих слоев СоБіг
4.2. Образование и рост зародышей во время имплантации
4.3. Термически активируемый рост и коалесценция
зародышей.
Выводы к главе
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ВВЕДЕНИЕ

Актуальность проблемы. Научная актуальность проблемы исследования процесса фазообразования скрытых слоев переходных металлов, полученных ионным синтезом в кремниевых подложках, определяется необходимостью более глубокого понимания основных процессов происходящих во время формирования этих структур (распад твердого раствора во время имплантации и образование зародышей новой фазы; процессы диффузии сопровождающие рост зародышей; коагуляция или созревание Оствальда; коалесценция). С практической точки зрения эти исследования актуальны, прежде всего, в связи с возможностью определения условий ионного синтеза для формирования структур с заданными параметрами (глубины и толщины формируемого слоя).
Весьма важным, в кремниевой технологии, для достижения прогресса в микроэлектроники является развитие исследований в области двумерного и трехмерного построения интегральных схем (ИС), направленных на повышение быстродействия полупроводниковых приборов при сохранении размеров активных элементов, улучшения характеристик контактов и локальных межсоединений.
Этим целям хорошо соответствуют силициды переходных металлов, имеющие высокую электропроводность и термостабильность, хорошие адгезионные свойства по отношению к кремнию и оксиду кремния, обладающие стойкостью к коррозии и распаду, а также возможностью синтеза этих соединений при относительно низких температурах. Среди этих материалов, дисилицид кобальта Со812 представляет наибольший интерес благодаря его очень низкому электросопротивлению (около 15 мкОм см) и возможности его выращивания эпитаксиально на кремнии [1]. Гетероструктуры 81/Со812/81 являются перспективными материалами для производства трехмерных ИС, диодов Шоттки, транзисторов повышенного быстродействия на "горячих электронах", электродов затворов для МОП-

первоначально расположены. Поэтому относительно малое число частиц выходит с глубины, превышающей 2 нм, вследствие передачи большой кинетической энергии, тогда как основная их часть происходит из зон, расположенных непосредственно ниже поверхности с глубиной выхода приблизительно 0.6 нм.
Пространственное разрешение метода 1 нм. Имеется возможность проведения изотопного анализа, получения информации о группировках частиц и послойного анализа до 2 мкм.
2.З.1.1. Аппаратура для исследования
Принципиальная схема установки фирмы Perkin Elmer РШ 6600 SIMS System представлена на рис.5. Установка позволяет использовать следующие виды первичных пучков: 0+, Аг+, Хе+ (источник первичных ионов - дуоплазмотрон модели 06-660), Cs+ (источник первичных ионов Cs - пушка модели 06-670). Источники первичных ионов установлены под углом 60° от нормали к поверхности образца. Наклон образца при необходимости также можно изменять.
Дуоплазмотрон представляет собой источник первичных ионов большой яркости, то есть обладает высокой плотностью тока при малой угловой расходимости и малом разбросе значений энергии. Первичный пучок из ионной пушки бомбардирует образец и вытягивает из поверхности вторичные ионы (положительные и отрицательные) и нейтральные частицы. Каждый вторичный ион покидает образец с определенной кинетической энергией. Затем ионы входят в энергоанализатор или в энергетический фильтр.
Анализатор, квадруполь модели 04-640 (16 мм) и детектор собирают и анализируют ионы, вылетающие с поверхности твердого тела, бомбардируемой сфокусированным ионным пучком. Анализатор состоит из высокоэффективной вытягивающей линзы, 90° сферического