2
ОГЛАВЛЕНИЕ
ВВЕДЕНИЕ 5
ГЛАВА 1. КРАТКИЙ А11АЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР 16
ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Исторический обзор 16
1.2. Влияние параметров ионно-лучевого синтеза на 22
микроструктуру, фазовый состав, структурное совершенство, профиль распределения, электрофизические и механические свойства слоев
Со812 и 81
1.2.1. Влияние энергии ионов кобальта 22
1.2.2. Влияние дозы ионов кобальта 23
1.2.3. Влияние плотности тока ионов кобальта 27
1.2.4. Влияние температуры имплантации 29
1.2.5. Влияние постимплантационного отжига 34
1.2.6. Влияние разной ориентации подложек: (100) или (111) 37
1.2.7. Влияние ориентации гшастин относительно пучка 37
ионов (эффект каналирования)
1.3. Эффекты сопровождающие ионно-лучевой синтез 41
дисилшшда кобальта в кремнии
1.3.1. Катодное распыление и эффект торможения 41
1.3.2. Эффект аномально высокого радиационно- 41
стимулированного распухания и трансформации микрорельефа поверхности при ИЛС
1.4. Эпитаксиальное наращивание мезоэпитаксиальных 42
слоев
44
54
66
73
76
76
79
80
87
88
88
93
96
116
121
132
3
Применение структур типа Сс^г^ в электронике Граница раздела и механические напряжения в
слоях Со812 в Б1
Процессы фазообразования при формировании скрытого слоя Со512 в 51
Заключение по главе 1. Краткие выводы и постановка задачи. Цели исследования МЕТОДИКА ПРОВЕДЕНИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА. Условия получения скрытых слоев СоБ12 в Б1 Методика ионно-лучевого синтеза Методики исследования полученных структур Заключение по главе 2
КОНКУРЕНТНЫЙ РОСТ ЗАРОДЫШЕЙ
ДИСИЛИЦИДА КОБАЛЬТА С РАЗНОЙ МОРФОЛОГИЧЕСКОЙ ФОРМОЙ В ПРОЦЕССЕ ИОННО-ЛУЧЕВОГО СИНТЕЗА Термодинамика возникновения соединения Со512 во время имплантации
Кристалличность слоев Со512 и Э! после имплантации
Фазовые превращения и образование зародышей с
разной морфологической формой
Всестороннее сжатие зародышей
Механизм возникновения и конкурентный рост
зародышей
Заключение по главе 3
4
ГЛАВА 4. ВЛИЯНИЕ ПАРАМЕТРОВ ИОННО-ЛУЧЕВОГО 134
СИНТЕЗА НА ФОРМИРОВАНИЕ СЛОЕВ ДИСИЛИЦИДА КОБАЛЬТА В КРЕМНИИ
4.1. Распределение по глубине имплантированного 134 кобальта
4.2. Кристалличность полученных скрытых слоев 143
4.3. Перераспределение имплантированного кобальта в 147 результате отжига
4.4. Рост зародышей CoSi2 по механизму созревания 154 Оствальда
4.5. Отжиг радиационных дефектов в Si и в скрытых слоях 155
4.6. Свойства скрытых слоев 158
4.7. Качество полученных гетероструктур Si/CoSi2/Si 166
4.8. Заключение по главе 4. 172
ЗАКЛЮЧЕНИЕ 175
Благодарности 179
Библиографический список использованной литерату ры 180
Авторский список публикаций 199
5
ВВЕДЕНИЕ
Актуальность темы. В последние годы значительно возрос интерес к силицидам переходных металлов (Дворина 1991), особенно как к материалам полупроводниковой электроники, перспективным при изготовлении интегральных схем (ИС) с многоуровневой металлизацией, невыпрямляющих контактов и межэлементных соединений в сверхбольших интегральных схемах (СБИС), электродов затворов для структур металл-оксид-полупроводник (.N/1011) и др. Особенно перспективным представляется использование структур типа кремний/силицид/кремний в качестве быстродействующих транзисторов, диодов Шоттки и т.д. Метод ионно-лучевого синтеза (ИЛС), основанный на высокодозовой ионной имплантации (ИИ) и последующем высокотемпературном отжиге, является одним из наиболее перспективных методов получения таких структур.
К его преимуществам, по сравнению с традиционными методами получения новых фаз связанных с непосредственным наращиванием пленки материала на подложку, относятся: очень чистые условия проведения процесса, исключающие загрязнение образцов нежелательными примесями, точный контроль количества имплантированного материала в широком диапазоне доз, возможность получения, как скрытых слоев, так и поверхностных слоев и многослойных композиций, возможность имплантации ионов на локальных участках ми нюни, отсутствие зависимости предельной концентрации вводимой примеси от предела растворимости в материале подложки, возможность формирования заданного концентрационного профиля имплантированного материала по глубине подложки путем изменения режимов имплантации и отжига, высокая адгезия имплантированных слоев к подложке, возможность проведения имплантации в широком диапазоне температур, совместимость с операциями технологического планарного процесса микроэлектроники,
6
возможность полной автоматизации процесса и создании на его основе гибких автоматизированных производств различных изделий электронной техники, возможность дальнейшего увеличения уровня интеграции, благодаря незначительному боковому рассеянию при имплантации, высокая точность и воспроизводимость результатов и др. Кроме того, в отличие от традиционных методов, метод ионно-тучевого синтеза не требует сверхвысокого вакуума и тщательной предварительной очистки поверхности пластин.
Такие преимущества метода ионно-лучевого синтеза открывают ему широкие перспективы для решения широкого круга прикладных задач, которые одновременно ставят ряд научных проблем. В промышленности метод ИЛС уже нашёл применение при изоляции скрытых диэлектрических слоев активных элементов СБИС от подложки кремния. Синтез же слоев с металлической проводимостью в кремнии не находит пока промышленного применения из-за различных материаповедческих проблем, которые необходимо решить для стабильного получения слоев с удовлетворительными свойствами.
Особенно большой интерес проявляется к ИЛС тонких слоев дисилицида кобальта (МапИ 1995; Маех 1995), так как система 8ьСоБ12 служит модельной системой для изучения процесса фазообразования силицидов при ИЛС (Мапй 1992).
Возрастающий интерес к силицидам переходных металлов связан с тем, что плотность топологии кремниевой технологии практически достигла своего предела, поэтому для дальнейшего прогресса микроэлектроники требуется повышение быстродействия существующих и создание новых быстродействующих полупроводниковых приборов при сохранении размеров активных элементов, применение многоуровневой металлизации, а также использование материалов контактов и локальных межэлектронных соединений, с улучшенными характеристиками. Этим целям хорошо удовлетворяет применение силицидов переходных металлов в качестве тонких
7
проводящих плёнок, обладающих высокими электрофизическими свойствами (низкой электропроводностью, сравнимой с металлами), химическими (хорошими адгезионными свойствами но отношению к кремнию и оксиду кремния, стойкостью к окислению, коррозии, электромиграции и распаду), структурными (высокое структурное совершенство, близкие к кремнию параметры решетки и КТР) и механическими свойствами (силициды имеют более высокую устойчивость к царапанью, чем металлы), а также высокой термостабильностью, радиационной стойкостью и надёжностью (Мыорарка 1986).
Среди эпитаксиальных силицидов переходных металлов в технологии для создания приборов повышенного быстродействия особый интерес наблюдается к дисилицидам кобальта и никеля (Мат! 1993, 1994), пленки, которых обладают высокой способностью эпитаксиального роста на подложке кремния (несоответствие параметров решетки соответственно 1,22% и 0,46%) и имеют низкое значение удельного сопротивления (14 и 50 мкОмхсм). Однако, отметим, что в то время как решетка Со812 комплектна, в дисилициде никеля имеется небольшое число вакансий и избыточных атомов 141 в соответствии с формулой Nij.04Si1.93 (Гельд, Сидоренко 1971; Самсонов и др. 1979). Кроме того, из-за низкой температуры эвтектики дисилицид никеля не подходит для технологических процессов, в которых температуры могут достигать 900°С, в то время как дисилицид кобальта обладает высокой структурной термостабильностью (до 1100 °С), и, следовательно, совместим с
технологическим процессом производства СБИС. Несмотря на то, что наиболее используемым силицидом в качестве локального межсоединения в СБИС и для уменьшения удельного сопротивления затвора в МОП транзисторах в полупроводниковой промышленности является дисилицид титана, по сравнению с СоБ12 он имеет более высокое сродство к кислороду и азоту. В новейших работах (Маех 1995) на основании анализа температурных режимов
8
получения различных силицидных слоев, зависимостей параметров силицидных дорожек от их ширины, воспроизводимости и выхода годных при получении силицидных слоев, а также способов селективного травления показано преимущество использования CoSi2 вместо TiSi2 в субмикронных элементах СБИС.
Научная актуальность исследования процесса фазообразования скрытых слоев дислицида кобальта в кремнии, полученных ионно-лучевым синтезом, обусловлена необходимостью более глубокого понимания основных процессов, происходящих во время формирования этих структур: распада твердого раствора в ходе имплантации и образования зародышей новой фазы; процессов диффузии, сопровождающих конкурентный рост зародышей с различной морфологической формой; коагуляции или созревания Оствальда; коалесценции и др. С практической точки зрения эти исследования важны в связи с необходимостью определения оптимальных условий ИЛС и формирования на основе этих данных совершенных гетероэпитаксиальных структур типа Si/CoSi2/Si с разной толщиной проводящего слоя, залегающего на различных глубинах.
Однако, несмотря на то, что в последнее время появилось большое число работ по исследованию этих материалов, технология получения совершенных по структуре и электрофизическим свойствам скрытых слоев еще не отработана, так как до сих пор отсутствует однозначное понимание закономерностей процессов фазообразования, конкурентного роста зародышей с разной морфологической формой и дефектообразования в неравновесных условиях высокодозовой ионной имплантации (Palard и др. 1996, 1997). Роль
радиационных дефектов и условия образования, когерентных с матрицей достаточно совершенных кристаллических слоев не изучены, а существующие представления о механизмах фазо- и дефектообразования противоречивы. Различия в трактовках экспериментальных результатов во многом
9
определяются как методами исследования, используемыми разными группами авторов, так и технологическими приемами получения скрытых слоев.
Основной целью диссертационной работы являлось установление механизма роста зародышей CoSi2 в кремнии в процессе ИЛС приводящего, в конечном итоге, к формированию скрытого монокристаллического слоя с хорошими электрофизическими характеристиками. Для достижения поставленной цели были разработаны следующие задачи:
1. Провести комплексное экспериментальное исследование процесса образования и конкурентного роста зародышей дисилицида кобальта с разной морфологической формой.
2. Изучить влияние режимов ИЛС на механизм роста зародышей и выявить характерные особенности ИЛС дисилицида кобальта в кремнии, в зависимости от плотности ионного тока, энергии и дозы имплантации, температуры и времени отжига.
3. Методами POP и PC А провести анализ процессов формирования и аннигиляции дефектов в слоях кремния и CoSi2 при ИЛС в зависимости от параметров ионно-лучевого синтеза.
4. Изучить влияние параметров ионно-лучевого синтеза на возникающие в процессе ИЛС дисилицида кобальта в кремнии напряжения.
5. На основании полученной совокупности экспериментальных данных предложить модель образования и конкурентного роста зародышей дисилицида кобальта с разной морфологической формой.
6. Исследовать электрофизические и структурные параметры полученных слоев дисилицида кобальта и верхнележащего кремния в зависимости от параметров ионно-лучевого синтеза, с целью оценки возможности применения полученных гетероструктур в качестве новейших быстродействующих полупроводниковых приборов, межсоединений и проводящих дорожек в СБИС.
10
Объектами исследовании были выбраны кремний ориентации (100), как наиболее используемый материал в современной микроэлектронике и дисилицид кобальта как наиболее перспективный среди силицидов переходных металлов.
В число методов исследования вошли вторичная ионная масс-спектрометрия (ВИМС), рентгеноструктурный анализ (РСА), рентгеновская фотоэлектронная спектроскопия (РФЭС), рентгеновская дифрактометрия высокого разрешения (РДВР), трехкристальная рентгеновская дифрактометрия (ТРД), растровая электронная микроскопия (РЭМ), просвечивающая электронная микроскопия высокого разрешения (ПЭМВР), спектроскопия комбинационного рассеяния (СКР), четырёхзондовый метод измерения удельного электросопротивления и другие.
Научная новизна полученных результатов состоит в следующем.
1. Установлено, что на начальных стадиях ИЛС в результате распада пересыщенного твёрдого раствора кобальта в кремнии образуются не два, а три типа зародышей Со812 с разной морфологической формой и ориентацией. Впервые после отжига образца с низкой дозой (.0=1-1016 см*2) обнаружены поликристаллические зародыши СоБЬ с ярко выраженной текстурой по плоскостям (110) и (111) Со812 параллельным 81 (001).
2. Предложена модель фазообразования и конкурентного роста зародышей с разной морфологической формой, главной особенностью которой является учёт условий формирования слоев Со812 во время ИЛС.
3. Впервые обнаружена немонотонная зависимость профиля распределения имплантированных атомов кобальта по глубине в зависимости от плотности ионного тока в диапазоне 5-100 мкА/см2. Предложены возможные причины для объяснения подобного поведения.
4. Впервые установлено увеличение напряжений с повышением температуры отжига в гетероструктурах 31/Со812/51( 100), полученных ИЛС.
11
5. Впервые показано, что зародыши CoSi2 в кремнии находятся в состоянии всестороннего сжатия до образования сплошного слоя.
6. Впервые установлен преобладающий тип дефектов в областях кремния на границах раздела Si/CoSi2/Si(100): для верхней границы это дефекты упаковки, для нижней - ассоциации межузельных атомов.
Научная и практическая ценность работы заключается в разработке модели роста зародышей дисилицида кобальта разной морфологии вплоть до образования сплошного монокристаллического слоя, позволяющей адекватно описать процесс роста зародышей и учесть влияние на него условий ИЛС, а также получении данных о влияния важнейших технологических режимов и условий ИЛС на фазообразование, структурные и электрофизические свойства полученных слоев дисилицида кобальта в кремнии (100). В результате определены оптиматьные технологические условия синтеза слоев CoSi2 при ИЛС, позволяющие получать скрытые высококачественные слои CoSi2 с параметрами и свойствами, требуемыми для различных областей применения.
Полученные гетероструктуры типа кремний/дисилицид кобальта/кремний или дисилицид кобальта/кремний могут быть использованы в микро- и наноэлекгронике для создания различных полупроводниковых устройств и систем металлизации, например, в случае больших толщин поводящих слоев -для формирования многоуровневой разводки интегральных схем, многоуровневых низкоомных токопроводящих слоев, невыпрямляющих, омических контактов и проводящих дорожек к мелкозалегающим активным областям СБИС, низкоомных высокотемпературных межэлементных тонкопленочных соединений (Broadbcnt и др. 1989; White и др. 1991; Lessen и др. 1997), скрытых проводников для сверхскоростных ИС (Roskos и др. 1991), омических контактов для фотоэлектрических преобразователей энергии (Kalkhoran и др. 1994), контактов с барьером Шоттки для защиты элементов электрических цепей от высоковольтного пробоя (Мьюрарка 1986), а в случае
12
малых толщин - для изготовления транзисторов повышенного быс тродействия с металлической базой или эмиттером МОП-транзисторов, транзисторов на "горячих" (то есть неравновесных) носителях с "проницаемой" базой (Hatzikonstantinidous и др. 1994, White и др. 1991, Hensel 1986, Rosencher и др. 1986, Hensel и др. 1985), биполярных транзисторов со скрытым коллекторным контактом из CoSi2 (White и др. 1991), оптоэлектронных устройств длительного хранения записанной информации, инфракрасных сенсоров, ультрабыстрых фотодетекторов (Hermanns и др. 1995), а также для уменьшения у/делыюго сопротивления электродов затворов в МОП-структурах и диодов Шоттки, в которых важно расположить скрытый слой близко к поверхности. Существует неплохая перспектива применения CoSi2 в качестве межсоединений для трехмерной интеграции (Robrock и др. 1989).
Представленные в работе результаты могут быть использованы при чтении специальных курсов лекций по “Физическому материаловедению полупроводников” и “Спектроскопическим методам исследования твердых тел”.
Связь темы с планом научных работ. Настоящая работа была выполнена в соответствии со следующими научно-техническими планами и программами: программой ГНТП “Новые материалы” (шифр проекта 06.03.) 1996-1998 гг.; межвузовской научно-технической программой “Перспективные материалы” (разделы: “Материалы для микро- и наноэлектроники” и “Энергоресурсосберегающие технологии”) 1998-2000 гг.; грантом по фундаментальным исследованиям в области электроники и радиотехники 1998-2000 гг., грантом института “Открытое общество” по программе “Высшее образование” в рамках конкурса Московского международного Центра-Фонда перспективных исследований при РНЦ “Курчатовский институт” ЖНВА 802w.
13
Достоверность и надёжность полученных в диссертации результатов работы подтверждается: физической обоснованностью и корректностью
поставленной задачи, выбором современной экспериментальной базы и методов исследования, строгим тестированием применяемых методик измерений по хорошо известным стандартам, сравнением результатов полученных разными методами измерений, корректностью обработки данных, систематичностью исследований, взаимосогласованностью результатов, привлечением для анализа комплексной информации об исследуемых процессах, большим количеством исследованных образцов, в случае сомнительных результатов - повторением эксперимента, статической обработкой полученных данных и сопоставлением с имеющимися литературными данными.
Основные положения, выносимые на защиту:
1. Формирование слоев и конкурентный рост зародышей СоБЬ с
разной морфологической формой в процессе ИЛС может быть описана разработанной автором моделью, начиная от самых первых стадий роста до получения после отжига сплошных слоев Со812.
2. Экспериментальные результаты но распределению кобальта по глубине в зависимости от плотности ионного тока первичных ионов. При повышении плотности ионного тока от 5 до 15-30 мкА/см2 максимум профиля распределения сдвигается вглубь образца от ~80 нм (при 5 мкА/см2) до ~115 нм (при 15-30 мкА'см ), а при дальнейшем повышении плотности тока происходит обратный процесс - максимум профиля сдвигается к поверхности на глубину
л
до ~ 75 нм (при 100 мкА/см ).
3. Увеличение степени когерентности межфазных границ кремния с Со812 и уменьшение дефектности слоев Со812 и кремния при повышении температуры отжига вызывает увеличение упругих напряжений в гетероэпитаксиальных слоях Со812.
4. Всестороннее сжатие мелких зародышей новой фазы связано с
14
действием капилярного давления направленного внутрь зарождающейся фазы, вызванное кривизной поверхности сферических зародышей Д-типа, благодаря чему последний растут быстрее.
5. Экспериментальные результаты по влиянию параметров ИЛС (в первую очередь плотности ионного тока и температуры отжига) на структуру и свойства скрытых слоев.
Апробация работы. Основные положения и результаты диссертационной работы представлялись на следующих Международных конференциях: одиннадцатой международной конференции по модификации материалов ионными пучками (1ВММ-98, Амстердам, Голландия, 1998 г.), международной конференции по росту и физике кристаллов, посвящённой памяти М.П. Шаскольской (Москва, 1998 г.), третьей международной конференции росту монокристаллов, проблемам прочности и гепломассопереносу (1С8С-99, Обнинск, 1999 г.), тринадцатой международной конференции по технологии ионной имплантации (ПТ’ 2000, Тироль, Австрия, 2000 г.). На Всероссийских конференциях: всероссийской научно-технической конференции с участием зарубежных учёных “Микро- и наноэлектроника-98” (Звенигород, 1999 г.), всероссийской межвузовской научно-технической конференции студентов и аспирантов “Микроэлектроника и информатика-99” (Зеленоград, 1999 г.), второй Российской конференции по материаловедению и физико-химическим основам технологий получения легированных кристаллов кремния “Кремний-2000” (Москва, 2000 г.), девятой национальной конференции по росту кристаллов НКРК-2000 (Москва, 2000 г.), седьмом Российско-Японском международном симпозиуме по взаимодействию быстрых заряженных частиц с твёрдым телом (Нижний Новгород, 2000 г.).
Публикации. Основные результаты диссертации отражены в двенадцати научных публикациях, список которых приведён в конце диссертации [1-12].
15
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, краткого аналитического обзора, описании методики эксперимента, двух оригинальных глав, заключения, библиографического списка использованной литературы из 179 наименований и авторского списка публикаций из 12 наименований. Общий объём диссертационной работы составляет 200 страниц, включает 148 страниц машинописного текста, 45 рисунков и 7 таблиц.
Личный вклад автора; в диссертации приведены результаты исследований выполненных автором совместно с работавшими с ним сотрудниками кафедры Материаловедения полупроводников МИСиС под руководством Юрия Николаевича Пархоменко. Выбор направления исследований и постановка задач проведена вместе с научным руководителем. Автору принадлежит непосредственное участие в получении всех результатов, представленных в диссертации, в разработке методик проведения экспериментов. Обработка данных, анализ и обобщение полученных результатов, а также выводы сделаны автором лично.
16
ГЛАВА 1. КРАТКИЙ АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР ЛИТЕРАТУРЫ
1.1. Исторический обзор
Применение метода ионной имплантации в полупроводниковой микроэлектронике началось более пятидесяти лет назад (Риссел, Руге 1983; Вавилов 1985). Однако, долгое время практически единственным его применением, как в планарной, так и непланарной технологии, в большинстве своём в сочетании с диффузионной разгонкой, являлось введение легирующих примесей в полупроводники при производстве высокоомных резисторов, варакторов и лавинно-пролётных диодов, биполярных и МОП транзисторов, детекторов ядерных частиц и других дискретных приборов и интегральных схем (Мейер и др. 1973). Позже ионную имплантацию стали использовать для контролируемого введения радиационных нарушений с целью разделительной изоляции элементов интегральных схем, ускорения диффузии и стимуляции электрической активности внедрённых примесных атомов, прецизионной корректировки и создания высокоомных номиналов резисторов, получения аморфизированных слоев для элементов памяти, геттерирования нежелательных примесей, управления свойствами контакта металл-полупроводник и др. (Курносов, Юдин 1979). Впоследствии, началось успешное применение ионной имплантации для синтеза (поэтому возникло название - ионно-лучевой синтез), различных соединений в кремнии: диэлектрических, например, Si02, Si3N4, обладающих металлической проводимостью CoSi2 и полупроводниковых SiC (Romano-Rodriguez и др. 1996, Serre и др. 2000). Особенно успешным для создания высококачественных структур кремний на изоляторе (КНИ) оказалась технология изоляции активных элементов от подложки путем имплантации кислорода, получившая название SIMOX (Separation by IMplantation of
17
OXygen). Всего около десяти лет понадобилось от первых экспериментальных работ в конце 70-х годов до начала серийного промышленного производства высокоскоростных приборов на основе этой технологии (Stephens и др. 1990).
Метод заключается в имплантации при повышенных температурах подложки высоких доз кислорода (2-3) 1018 см'2 с энергиями около 100-200 кэВ и последующего высокотемпературного отжига (>1300 °С, свыше 4 часов). Имплантацию необходимо производить в подложки, нагретые до 450-700 °С для сохранения кристаллической структуры приповерхностного слоя кремния (van Ommcn 1989). Результатом имплантации является образование аморфного слоя SiCb толщиной около 300-400 нм скрытого под слоем приповерхностного кремния толщиной до 300 нм, на который затем производится эпитаксиальное наращивание слоя кремния.
Ионная имплантация с высокими дозами нашла применение не только в синтезе диэлектрических, но и проводящих материалов в кремнии, хотя имплантация металлов в кремний для получения силицидов получила распространение значительно позже. Начиная с 1980-х годов имплантировались различные переходные металлы при высоких дозах (до
1 о Л
10 см' ), при этом кремниевые подложки либо оставались при комнатной температуре (Петухов и др. 1983, 1985; Зарипов и др. 1985), либо нагревались до 350 °С (Namavar и др. 1987), после чего образовывались соответствующие соединения. Однако авторы не проводили высокотемпературного отжига, вследствие чего не происходило формирования скрытых слоев постоянного состава. Только в конце 1986 года White и др. смогли произвести удачный посгимплантационный отжиг, и первый раз получил этим методом монокристаллические скрытые слои CoSi2 в Si, назвав этот метод “мезоэпитаксией” (White и др. 1987, 1988, 1989), по аналогии с эпитаксией, которая предполагает рост монокристалла на поверхности.
18
Технология получения скрытых слоев CoSi2 заключалась в имплантации положительно заряженных ионов кобальта при энергии 200
17 2
кэВ и дозе 3 10 см'“ в подложку кремния ориентации (100), нагретую до 350 °С, с целью устранения аморфизации верхнего слоя кремния и последующего двухступенчатого отжига при 600 °С в течение 1 часа и 1000 °С в течение 30 минут, приводящего к формированию скрытого слоя CoSi2 и уменьшению количества дефектов. Отжиг при 600 °С необходим для формирования слоя силицида и релаксации напряжений, а при 1000 °С - для улучшения плоскостности внутренних поверхностей раздела и уменьшения плотности радиационных дефектов в слоях (Muller и др. 1993). Позже сообщалось о получении монокристаллических слоёв хорошего качества и без термообработки, при применении запатентованных режимов ионной имплантации (Петухов и др. 1990). На рис. 1.1а показаны спектры резерфордовского обратного рассеяния (POP) и результаты исследования с каналированием гелия образцов после имплантации (White и др. 1987).
По этим данным распределение описывается функцией распределения Гаусса, а в спектре кремния в месте наибольшей концентрации кобальта наблюдается провал. Спектр каналирования указывает на наличие некоторого кристаллографического упорядочения непосредственно после имплантации. После двухступенчатого высокотемпературного отжига профиль резко меняется (рис. 1.16). Сигнал кобальта в спектре POP становится прямоугольным, что говорит об образовании плоского скрытого слоя CoSi2 со стехиометрическим составом. Па вставке видно, что толщины приповерхностного слоя кремния и силицида равны соответственно 60 и 110 нм. Низкий сигнал спектра каналирования по сравнению со спектром без каналирования говорит о высоком качестве кристаллической структуры и силицида, и кремния. Микроструктура этого самого первого скрытого слоя CoSi2 в кремнии показана на просвечивающей электронной микрофотографии на рис. 1.2 (White и др. 1987).
- Київ+380960830922