Исследование дефектообразования в ионно-имплантированных иттербием слоях кремния методом оптического ультрафиолетового отражения
Сущность и недостатки метода ионной имплантации. Исследование постимплантационных радиационных нарушений, образуемых при введении ионов иттербия (Yb+) в кремний. Особенности распределения ионно-имплантированного Yb+ в условиях термического отжига.
| Рубрика | Физика и энергетика |
| Вид | статья |
| Язык | русский |
| Дата добавления | 22.06.2015 |
| Размер файла | 13,6 K |
Отправить свою хорошую работу в базу знаний просто. Используйте форму, расположенную ниже
Студенты, аспиранты, молодые ученые, использующие базу знаний в своей учебе и работе, будут вам очень благодарны.
Размещено на http://www.allbest.ru/
Исследование дефектообразования в ионно-имплантированных иттербием слоях кремния методом оптического ультрафиолетового отражения
С.А., Гончаров, М.И. Базарбаев, Д.Э. Назыров, А.В.Суворов
Физико-технический институт имени А.Ф. Иоффе РАН, Санкт-Петербург.
Национальный университет Узбекистана им. Мирзо Улугбека, Ташкент
В планарной технологии изготовления полупроводниковых приборов, больших и сверхбольших интегральных схем использование метода ионной имплантации является основным, который сочетает загонку примеси в матрицу в виде высоко точно управляемых доз ускоренных ионов, а также последующую их диффузионную разгонку. Основным недостатком данного метода является образование структурных (в том числе, радиационных) постимплантационных дефектов связанных как со значениями энергий, плотностью токов ионов, так и с размерами ускоряемых ионов, их сильным взаимодействием с поверхностью полупроводника.
Ниже приводятся результаты исследования дефектообразования - постимплантационных радиационных нарушений образуемых при введении ионов иттербия (Yb+) в кремний (Si), а также профиля распределения и перераспределения ионно-имплантированного Yb+ в условиях термического отжига (ТО). Распределение степени дефектообра-зования имлантированного слоя получено методом ультрафиолетового (УФ) отражения. Как известно, монокристаллический Si дает в УФ области два пика отражения при л=0,275 мкм и л=0,365 мкм. Эти длины волн соответствуют пороговому значению энергии (4,51 и 3, 62 эВ) прямых межзонных переходов X1-X4 и Г1-Г25. При имплантации кремния амплитуды пиков отражения уменьшаются с ростом дозы ионов, причем наиболее чувствительным является пик отражения при л=0,275 мкм.
Полагая изменение отражения пропорциональным степени разупорядоченности, можно оценивать дефектность имплантированных структур по формуле:
D=[(Rc-Rs)/(Rc-Ra)]·100%,
дефектообразование иттербий кремний имплантация
где Rc, Rs, Ra - величины коэффициента отражения при л=0,275 мкм кристаллического, аморфного и исследуемого образцов Si, соответственно. При этом точность оценки степени разупорядоченности обычно ~ 3%. Следует подчеркнуть, что на коротких волнах коэффициент поглощения б=105 см-1 и глубина проникновения света составляет несколько десятков ангстрем, т.е. исследуется только приповерхностный слой образцов.
Выбирая экспериментально оптимальную для конкретной дозы условия ТО имплантированного слоя, можно восстанавливать кристалли-ческую структуру, причем как показывают результаты, чем больше введенных атомов становятся электрически активными, тем меньше степень разупорядоченности имплантированного слоя. Полученные данные по УФ отражению в сочетании с дополнительным расчетом по модели лобовых соударений, а также наличие концентрационных профилей внедренных ионов дают возможность идентифицировать дефекты, создаваемые ионным легированием.
Концентрационное распределение ионно-имплантированного Yb+ в Si получено нами методом нейтронно-активационного анализа (НАА) по остаточной активности с использованием анодного и химического секционирования Si. Толщина снятого слоя - окисла определялась эллипсометрией, а также взвешиванием образца.
В настоящей работе в КЭФ-15 и КДБ-15 имплантировались ионы Yb+ с энергиями Е = 70120 кэВ, дозой Q = 1014 1016 см-2, плотность ионного тока которых была j = 510 А/см 2. Получены с помощью метода УФ отражения экспериментальные кривые распределения степени разупорядоченности - дефектообразования, а также НАА концентрационный профиль 173в+. Положение максимума распределения примеси 173в+ хорошо совпадает с рассчитанным по теории Линхарда-Шарфа-Шиотта. Корреляция между дефектностью и концентрационным профилем при этом очевидна, а максимум распределения дефектов расположен ближе к поверхности кремния, чем максимум распределения примеси, как в случае с фосфором. На глубине порядка 2RP наблюдается отклонение концентрационного профиля от закона Гаусса. Кривая дефектности в этих глубинах тоже изменяется немонотонно.
Из полученных данных установлено, что количество дефектов возрастает не пропорционально дозе имплантации и наиболее оптимальной по стабильности профиля дефектов будет доза Q = 1·1015 см-2. Как показывают зависимости распределения дефектов от температуры отжига в интервале 400 - 10000С, для дозы Q = 1·1016 см-2, оптимальной температурой отжига при выдержке 30 минут будет температура 6000С.
Результаты исследований по УФ отражению показали, что двухступенчатый ТО относительно одноступенчатых более эффективен и дает гораздо меньший уровень степени дефектообразования и равномерное их распределение по глубине исследуемых образцов. Комплексное сопоставление концентрационных профилей 173в+, профилей электри-чески активной составляющей части примесей, а также соответственно профилей дефектообразования в исследуемых Si образцах установило их удовлетворительную физическую интерпретацию.
Размещено на Allbest.ru
...Подобные документы
Исследование направлений использования метода ионного легирования углеродных наноструктур. Характеристика ионной имплантации и её применения в технологии СБИС. Расчет профиля распределения примеси при ионной имплантации бора различных энергий в кремний.
реферат [556,8 K], добавлен 18.05.2011Механизм анодного окисления кремния. Влияние толщины пленки, сформированной методом ионной имплантации и водородного переноса, на ее электрофизические свойства. Электрофизические свойства структур "кремний на изоляторе" в условиях анодного окисления.
дипломная работа [327,8 K], добавлен 29.09.2013Общее понятие и особенности ионной имплантации. Структура и свойства имплантированных слоев. Физические основы метода. Влияние энергии ионов на процессы энергообмена при их столкновении с атомами мишени. Преимущества процесса ионной имплантации.
реферат [61,4 K], добавлен 19.01.2011Получение и люминесцентные свойства легированного эрбием монокристаллического кремния. Влияние дефектов и примесей на интенсивность сигнала фотолюминесценции ионно-имплантированных слоев. Безизлучательная передача возбуждений между оптическими центрами.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 06.01.2016Рассмотрение процесса взаимодействия ионов с твёрдыми телами. Изучение характеристик электронной эмиссии, а также ионной бомбардировки. Зависимость выхода электронов из твёрдого тела от кинетической и потенциальной энергии бомбардирующих частиц.
реферат [1,7 M], добавлен 09.11.2014Основные элементы конструкции волоконных лазеров. Фотонно-кристалические активированные волокна. Энергетические уровни ионов иттербия в кварцевом стекле. Влияние нагрева на спектры поглощения и люминесценции, на эффективность генерации волоконных лазеров.
дипломная работа [1,7 M], добавлен 09.10.2013Сущность технологических приемов химического травления и контроля качества поверхности пластин кремния. Особенности термического вакуумного напыления алюминия на полупроводниковую подложку. Фотолитография в производстве полупроводниковых приборов.
методичка [588,6 K], добавлен 13.06.2013Значение и использование монокристаллического кремния при производстве солнечных элементов повышенной эффективности. Природа и механизм возникновения дефектов для пар железо-бор в составе элементов при различных условиях эксплуатации и освещения.
реферат [104,0 K], добавлен 23.10.2012Исследование физической природы газоразрядных источников света. Особенности газоразрядных индикаторных панелей. Анализ конструкции плоской плазменной панели. Приборы плазменной газоразрядной электроники. Газовый разряд в ионно-плазменной технологии.
контрольная работа [562,8 K], добавлен 25.03.2016Создание технических средств метрологического обеспечения контроля качества полупроводниковых материалов. Анализ установки по измерению удельного электрического сопротивления четырехзондовым методом. Измерение сопротивления кремния монокристаллического.
дипломная работа [1,2 M], добавлен 24.07.2012Изучение свойств карбида кремния. Понятие омического контакта. Разработка и оптимизация технологии воспроизводимого получения омических контактов к карбиду кремния n- и р-типа проводимости на основе выявления факторов, влияющих на его формирование.
курсовая работа [165,7 K], добавлен 10.05.2014Исследование физических свойств тонких плёнок Cu, полученных методом отжига интерметаллических слоёв Cu-In-Ga в комбинированной атмосфере паров серы и селена в потоке инертного газа. Анализ и оценка преимуществ данного метода перед ему подобными.
реферат [2,0 M], добавлен 25.06.2010Принцип получения отражения с помощью зеркала. Формула расчёта коэффициента отражения многослойного покрытия зеркала. Способ рефлексометрических измерений, его сущность и недостатки. Применение метода кругового сличения, использование рефлектометра.
презентация [483,0 K], добавлен 28.12.2015Особенности частичного насыщения поверхностных атомов кремния метильными группами и методов моделирования кластера минимального размера. Иммобилизация метильных групп на поверхность димеризованного гидрогенизированного кластера в различных соотношениях.
доклад [1,1 M], добавлен 26.01.2011Деление твердых тел на диэлектрики, проводники и полупроводники. Собственная и примесная проводимость полупроводниковых материалов. Исследование изменений сопротивления кристаллов германия и кремния при нагревании, определение энергии их активации.
лабораторная работа [120,4 K], добавлен 10.05.2016Возможность формирования различных структур в стандартных пластинах монокристаллического кремния с использованием дефектов, создаваемых имплантацией водорода или гелия. Поперечная проводимость сформированных структур. Системы нанотрубок в кремнии.
реферат [6,4 M], добавлен 25.06.2010Анализ специфики гетерогенных реакций в условиях плазмы. Рассмотрение процессов десорбции термически активированной, ионно- и фото-стимулированной. Конструкция плазмохимического реактора. Технологический процесс изготовления интегральных микросхем.
презентация [1,1 M], добавлен 02.10.2013Дифракция быстрых электронов на отражение как метод анализа структуры поверхности пленок в процессе молекулярно-лучевой эпитаксии. Анализ температурной зависимости толщины пленки кремния и германия на слабо разориентированой поверхности кремния.
курсовая работа [1,0 M], добавлен 07.06.2011Особенности плазмы и газового разряда. Проведение опытов с источником ионов с полым анодом при разном ускоряющем напряжении и расстоянии до цилиндра Фарадея. Определение оптимальных параметров для расчета коэффициента эффективности ионного тока в пучке.
контрольная работа [1,0 M], добавлен 24.02.2013Энергетическая зонная структура и абсолютный минимум зоны проводимости у кремния. Измерение спектра собственного поглощения образца кремния с помощью электронно-вычислительного комплекса СДЛ-2. Оценка ширины запрещенной зоны исследуемого полупроводника.
курсовая работа [376,2 K], добавлен 08.06.2011
