Дефектообразование и рекристаллизация в пленках кремния на сапфире при ионном облучении

• Автор: Шемухин, Андрей Александрович
• Шифр специальности: 01.04.20
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2013
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 111 с. : ил.

Введение
Глава 1. Эпитаксиальная рекристаллизация в твердой фазе в КНС-структурах (обзор литературы)
1.1. Сравнение пленок кремния на сапфире и объемного кремния
1.2. Краткая история развития исследований структур кремний на сапфире

1.3 Ионная имплантация
1.3.1. Общие сведения
1.3.2 Образование дефектов под действием ионного облучения
1.3.2.1 Общие сведения
1.3.2.2. Влияние дозы облучения
1.3.2.3. Влияние типа бомбардирующих ионов
1.3.2.4. Влияние энергия ионов
1.3.2.5. Влияние температуры мишени
1.3.3. Улучшение качества кристалличности структур кремний на сапфире
1.3.3.1. Зависимость от энергии
1.3.3.2. Доза имплантации
1.3.3.3. Зависимость температуры подложки
1.3.3.4. Зависимость от типа бомбардирующих ионов
1.4. Выводы
Глава 2. Аппаратура и методы исследования
2.1. Установка для проведения экспериментов по имплантации
2.1.1. Ускорительный комплекс
2.1.2. Линия имплантации
2.1.3. Экспериментальная камера линии имплантации
2.3. Методы исследования КНС-структур
2.3.1. Метод ширины кривой качания

2.3.2. Методика резерфордовского обратного рассеяния
2.3.3. Просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения
2.3.4. Масс-спектрометрия вторичных ионов
2.3.5. Методы изучения топографии поверхности КНС-структур
Глава 3. Результаты и обсуждения
3.1. Исследование исходных КНС структур
3.1.1. Топографии поверхности исходных КНС-структур и сапфировой подложки
3.1.2. Исследование исходной КНС-структуры с помощью ПЭМ
3.1.3 Анализ состава исходных структур кремния на сапфире с помощью методики вторичной ионной масс-спектрометрии
3.1.4. Анализ состава исходных структур кремния на сапфире с помощью методики резерфордовского обратного рассеяния
3.1.5. Исследование границы раздела «кремний- алюминий» с помощью методики резерфордовского обратного рассеяния
3.2. Исследование механизмов образования дефектов и твердофазной рекристаллизации при ионном облучении
3.2.1. Постановка экспериментов по имплантации
3.2.2. Поиск оптимальных параметров имплантации с помощью программного обеспечения
3.2.3. Сравнение дефектообразования в пленках и массивных образцах кремния под действием ионного облучения
3.2.2. Исследование возможности рекристаллизации от сапфировой подложки
3.2.3. Исследование возможности реализации рекристаллизации с обеих сторон кремниевой пленки
3.2.4. Исследование возможности рекристаллизация от поверхности
кремния
3.2.4.1. Исследование влияния плотности тока

3.2.4.2. Исследование влияния температуры высокотемпературного отжига на твердофазную рекристаллизацию КНС-структур
3.2.4.3. Получение 100 нм пленки кремния на сапфире с высоким качеством кристалличности
3.2.4.4. Исследование дефектообразования в КНС-структурах после
облучения при температурах вблизи 0°С
3.2.5. Исследование границы раздела «кремний- алюминий» с помощью вторичной ионной масс-спектрометрии
Заключение
Список литературы

сохраняется высокая дефектность. При возрастании дозы внедренных ионов растет толщина аморфного слоя и увеличивается остаточная дефектность рекристаллизованных слоев [36]. Понижение температуры подложки до -76°С стало достаточным для получения сплошного аморфного слоя при облучении кремния ионами различных энергий, вплоть до 450 кэВ при дозах 1015 ион/см2, при этом качество рекристаллизованных структур оказалось довольно высоким.
Рис. 19 Зависимость критической дозы аморфизации при имплантации ионов кремния от температуры подложки [36, 55-57].
1.3.3.4. Зависимость от типа бомбардирующих ионов
В ряде работ показано, что значительного улучшения качества кристалличности можно добиться при облучении КНС-структур различными типами ионов.
Исследование напряжений, которые могут возникать в КНС структурах с толщиной эпитаксиального слоя 300 нм под действием ионного облучения, проведено в [21]. Проводилась имплантация в две стадии. Сначала с энергией