Дефектоутворення в шаруватих структурах діоксид кремнію - кремній та метал-кремній - Автореферат

Шаруваті структури діоксид кремнію-кремній, які використовуються у сучасній інтегральній електроніці, представляють великий інтерес у звязку з можливістю формування в цих структурах вбудованих індукованих барєрних областей, що можуть використовуватись для дослідження напівпровідників, діелектричних фаз та меж поділу. Постійно зростаючі вимоги до надійності параметрів структур та систем на їх основі вимагають не тільки застосування новітніх технологій, але і подальшого експериментального та теоретичного дослідження процесів дефектоутворення, що дасть можливість ввести додаткові операції контролю, які дозволять відбракувати ненадійні структури після окремих технологічних операцій. Так, зокрема, не були вирішені ряд експериментальних та теоретичних задач, повязаних з більш детальним вивченням приповерхневих шарів кремнію в шаруватих структурах діоксид кремнію-кремній та метал-кремній, та позвязані з цією проблемою процеси дефектоутворення та моделювання процесу струмоперенесення в приладах на їх основі. Залишається відкритим питання про підвищення виявляючих властивостей хімічних селективних травників, які дозволили б у комбінації з сучасними електронними та електрофізичними методами досліджень більш детально вивчити тонку структуру дефектів та склад приповерхневої області кремнію в шаруватих структурах діоксид кремнію-кремній та метал-кремній, в яких здійснюється процес струмоперенесення. Методи досліджень дисертаційної роботи базуються на використанні сучасних методів, таких як електронна скануюча мікроскопія (РЕМП) (прилад - електронний скануючий мікроскоп аналізатор «Cam Scan-4D» з системою енергетичного дісперсійного аналізатора «Link-860» з використанням програми «Zaf », чутливість прилада є 0,01 % по масі, діаметр пучка - от 5· 10-9 до 1 ·10-6 м); Оже-електронна спектроскопія (ЕОС) (прилад - спектрометр LAS-3000 фірмы «Riber», просторова роздільна здатність - 3 мкм, енергетичне розділення аналізатора - 0,3 %) ; вторинна іонна мас-спектрометрія (ВІМС) (прилад - аналізатор «Cameca-3F»); рентгенівський дифракційний метод досліджень Фудживара; методи спектрального аналізу фотолюмінесценції, амплітудний спектр фотолюмінесценції (ФЛ) вимірювали за допомогою спектрометра типу ДФС (дифракційний фотоспектрометр) з фотопомножувачем типу ФЕП у режимі стробування і рахування фотонів після пошарового селективного травлення при опроміненні лазером з довжиною хвилі 337 нм, довжиною імпульсів 10 нс, частота повторення 50 Гц та середня потужність 10 МВТ; метод ІЧ-спектроскопії (прилад-спектрометр ІКС-29); оптичні методи досліджень за допомогою металографічного мікроскопа ММР-2Р; методи досліджень за допомогою вимірення вольтамперних і вольт-фарадних характеристик (за спеціально розробленими схемами); методи хімічного селективного травлення Секо і Сіртля.У першому розділі - «Проблеми вивчення процесів дефектоутворення у вихідному кремнію, шаруватих структурах діоксид кремнію-кремній, метал-кремній, в кремнієвих польових МОН-і pin-фотоприймальних системах» представлено літературний огляд стану досліджень процесу дефектоутворення в напівпровідниках, зокрема, у кремнії, в шаруватих структурах діелектрик-напівпровідник, а також в приладних системах на їх основі. Відмічено, що в районі ядер дислокацій та на межах сусідних шарів накопичуються механічні напруження і деформації, що, поряд з іншими причинами, знижує поріг пластичної течії кремнію, а неконтрольовані домішки у вихідному кремнію в процесі окислення локалізуються в діоксиді кремнію та на межі поділу структур діоксид кремнію-кремній, що змінює їх основні параметри. У третьому розділі - «Дефектоутворення в шаруватих структурах діоксид кремнію-кремній» наведено причини деградації параметрів структур діоксид кремнію-кремній, повязані з присутнітю іонів лужних металів в діоксиді кремнію та на межі поділу діоксид кремнію-кремній, виконано порівняльний аналіз струкутури та властивостей високотемпературного та низкотемпературного діоксида кремнію, висвітлюються механізми утворення дефектної структури в кремнію на межі поділу діоксид кремнію-кремній та метал-кремній, обговорюються фотолюмінесцентні та радіаційні властивості цієї області, повязані з присутністю острівкового кремнію та енергетичних станів в забороненій зоні кремнію. Величина цих механічних напружень залежить від параметрів процесу окислення, параметрів виникненного діоксида кремнію і кремнію, товщини діоксида кремнію та наяності дефектів у вихідному кремнію. Товщина шару розупорядкованого кремнію та шару, який вміщуює дислокаційні сітки, залежить від рівня механічних напружень та деформацій на межах поділу, які визначаються параметрами діоксида кремнію і кремнію, товщиною діоксида кремнію та наявністю дефектів у вихідному кремнію.Сукупність наукових результатів, одержаних, сформульованих та обґрунтованих у дисертаційній роботі, складає вирішення проблеми зясування закономірностей процесів дефектоутворення в шаруватих структурах діоксид кремнію-кремній та метал-кремній та приладних системах на їх основі. За допо

ОСНОВНИЙ ЗМІСТ РОБОТИ