Preview

Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники

Расширенный поиск

О связи протонного облучения и термической обработки монокристаллического кремния с его структурой

https://doi.org/10.17073/1609-3577-2019-1-18-26

Полный текст:

Аннотация

Метод двухкристальной рентгеновской дифрактометрии применен для контроля качества и совершенства монокристаллического кремния, получаемого с помощью имплантации ионов водорода и последующего термического отжига, который используется в ряде полупроводниковых технологий. Принципиальная особенность данного подхода состоит в возможности быстрого получения надежных экспериментальных результатов, что было подтверждено путем использования рентгеновской топографии. Представлены данные о состоянии нарушенного слоя кристаллов кремния n-типа проводимости
(ρ = 100 Ом ⋅ см) ориентацией (111) толщиной 2 мм, имплантированных протонами с энергией Е = 200, 300 и 100 + 200 + 300 кэВ и дозой имплантации D = 2 ⋅ 1016 см-2 и подвергнутых последующей термической обработке в интервале температур Т от 100 до 900 °С. С использованием метода интегральных характеристик установлена немонотонная зависимость интегральных характеристик нарушенного слоя, а именно: средней эффективной толщины Lэфф и средней относительной деформации ∆а/а от температуры отжига, с максимальным уровнем искажений в области температуры ∼300 °С. Показано, что полученные данные позволили оценить общее состояние нарушенного слоя при термообработке.

Об авторах

В. Е. Асадчиков
Институт кристаллографии им. А. В. Шубникова РАН, ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН

Асадчиков Виктор Евгеньевич — доктор физ.-мат. наук, главный научный сотрудник, заведующий лаборатории, профессор

Ленинский просп., д. 59, Москва, 119333, Россия



И. Г. Дьячкова
Институт кристаллографии им. А. В. Шубникова РАН, ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН

Дьячкова Ирина Геннадьевна — канд. физ.-мат. наук, научный сотрудник

Ленинский просп., д. 59, Москва, 119333, Россия



Д. А. Золотов
Институт кристаллографии им. А. В. Шубникова РАН, ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН

Золотов Денис Александрович — канд. физ.-мат. наук, старший научный сотрудник

Ленинский просп., д. 59, Москва, 119333, Россия



Ю. С. Кривоносов
Институт кристаллографии им. А. В. Шубникова РАН, ФНИЦ «Кристаллография и фотоника» РАН

Кривоносов Юрий Станиславович — канд. физ.-мат. наук, научный сотрудник

Ленинский просп., д. 59, Москва, 119333, Россия



В. Т. Бублик
Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС»

Бублик Владимир Тимофеевич — доктор физ.-мат. наук, профессор

Ленинский просп., д. 4, Москва, 119049, Россия



А. И. Шихов
Московский институт электроники и математики НИУ ВШЭ

Шихов Александр Иванович — канд. тех. наук, доцент

Таллинская ул., д. 34, Москва, 123458, Россия



Список литературы

1. Козловский В. В. Модифицирование полупроводников пучками протонов. СПб: Наука, 2003. 268 с.

2. Смирнов И. С., Кузнецов Н. В., Соловьев Г. Г. Формирование слоев с особыми свойствами в кремнии путем имплантации протонов и термообработки // XVI Всесоюзная конференция по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллом. М.: МГУ, 1988. С. 78—81.

3. Bruel M. Silicon on insulator material technology // Electronics Lett. 1995. V. 31, N 14. P. 1201—1202. DOI: 10.1049/el:19950805

4. Губарев В., Семенов А., Сурма А., Столбунов В. Технология протонного облучения и возможности ее применения для улучшения характеристик силовых диодов и тиристоров // Силовая электроника. 2011. № 5. С. 108—111.

5. Смирнов И. С., Соловьев Г. Г., Новоселова Е. Г., Гуринов Д. Э. Формирование слоев с особыми свойствами в кремнии путем имплантации протонов и термообработки // VII Межнациональное совещание «Радиационная физика твердого тела». М.: МГИЭМ, 1997. С. 230—231.

6. Irmscher K., Klose H., Maass K. Hydrogen-related deep levels in proton-bombarded silicon // J. Phys. C: Solid State Phys. 1984. V. 17, N 35. P. 6317—6329. DOI: 10.1088/0022-3719/17/35/007

7. Kirnstötter S., Faccinelli M., Jelinek M., Schustereder W., Laven J. G., Schulze H. J., Hadley P. Multiple proton implantations into silicon: A combined EBIC and SRP study // Solid State Phenomena. 2014. V. 205-206. P. 311—316. DOI: 10.4028/www.scientific.net/SSP.205-206.311

8. Безродных И. П., Тютнев А. П., Семёнов В. Т. Радиационные эффекты в космосе. Ч. 3. Влияние ионизирующего излучения на изделия электронной техники. М.: АО «Корпорация «ВНИИЭМ», 2017. 64 с.

9. Дьячкова И. Г., Новоселова Е. Г., Смирнов И. С. Имплантация пластин кремния протонами в условиях механически напряженного поверхностного слоя// XXIV Международная конференция «Радиационная физика твердого тела». М.: ФГБНУ «НИИ ПМТ», 2014. С. 512—518.

10. Дьячкова И. Г., Новоселова Е. Г., Смирнов И. С. Влияние температуры на формирование нарушенных слоев в кремнии при протонном облучении // XXV Международной конференции «Радиационная физика твердого тела». М.: ФГБНУ «НИИ ПМТ», 2015. С. 539—549.

11. Смирнов И. С., Новоселова Е. Г., Дьячкова И. Г. Влияние температуры на формирование дефектов в кристаллах кремния при имплантации протонов // Седьмой международный научный семинар и Пятая международная молодежная научная школа-семинар «Современные методы анализа дифракционных данных и актуальные проблемы рентгеновской оптики». В. Новгород, 2015. С. 222—225.

12. Дьячкова И. Г., Новоселова Е. Г., Смирнов И. С. Трансформация радиационных дефектов в кремнии, имплантированном протонами, при низкотемпературной термообработке //XXIV Международная конференция «Радиационная физика твердого тела». М.: ФГБНУ «НИИ ПМТ», 2016. С. 362—370.

13. Дьячкова И. Г., Новоселова Е. Г., Смирнов И. С., Монахов И. С. Влияние механических напряжений на дефектообразование в кремнии при облучении протонами // 12 Международная конференция «Взаимодействие излучений с твердым телом». Минск, 2017. С. 140—141.

14. Dyachkova I. G., Novoselova E. G., Smirnov I. S. On the implantation of protons into silicon plates in the case of a mechanically stressed surface layer // Journal of Surface Investigation: X-ray, Synchrotron and Neutron Techniques. 2018. V. 12, N 3. P. 613—618. DOI: 10.1134/S1027451018030278

15. Дьячкова И. Г. Формирование нарушенных слоев в кристаллах кремния, имплантированных протонами. Дисс. … канд. физ.-мат. наук. М., 2004. 172 c.

16. Сорокин К.В. Исследование и разработка методов защиты поверхности кремниевых фотодиодов с применением ионной имплантации. Дисс. … канд. техн. наук. М., 2000. 145 с.

17. Александров П. А., Баранова Е. К., Баранова И. В., Бударагин В. В., Литвинов В. Л. Влияние температуры отжига на выход имплантированного водорода из блистеров в кремнии // XII Международное совещание «Радиационная физика твердого тела». М.: НИИ ПМТ МГИЭМ (ТУ), 2002. С. 149—160.

18. Буренков А. Ф., Комаров Ф. Ф., Кумахов М. А., Темкин М. М. Таблицы параметров пространственного распределения ионно-имплантированных примесей. Минск: БГУ, 1980. 352 с.

19. Posselt M. Crystal-TRIM and its application to investigations on channeling effects during ion implantation // Radiation Effects and Defects in Solids. 1994. N 1. P. 87—119. DOI: 10.1080/10420159408219774

20. Афанасьев А. М., Александров П. А., Имамов Р. М. Рентгенодифракционная диагностика субмикронных слоев. М.: Наука, 1989. 152 с.

21. Пинскер З. Г. Динамическое рассеяние рентгеновских лучей в идеальных кристаллах. М.: Наука, 1974. 368 с.

22. Боуэн Д. К., Таннер Б. К. Высокоразрешающая рентгеновская дифрактометрия и топография. СПб: Наука, 2002. 274 с.

23. Вавилов В. С., Киселев В. Ф., Мукашев Б. Н. Дефекты в кремнии и на его поверхности. М.: Наука, 1990. 216 с.

24. Грехов И. В., Костина Л. С., Ломасов В. Н., Юсупова Ш. А., Белякова Е. И. Формирование профилей распределения мелких доноров при протонном облучении кремния // Письма в ЖТФ. 2014. Т. 40, Вып. 23. С. 67—73.

25. Емцев В. В., Иванов А. М., Козловский В. В., Лебедев А. А., Оганесян Г. А., Строкан Н. Б. Сравнительной изучение изменения электрических свойств кремния и карбида кремния при облучении протонами // ФТП. 2010. Т. 44. № 5. С. 706—712.


Для цитирования:


Асадчиков В.Е., Дьячкова И.Г., Золотов Д.А., Кривоносов Ю.С., Бублик В.Т., Шихов А.И. О связи протонного облучения и термической обработки монокристаллического кремния с его структурой. Известия высших учебных заведений. Материалы электронной техники. 2019;22(1):18-26. https://doi.org/10.17073/1609-3577-2019-1-18-26

For citation:


Asadchikov V.E., Dyachkova I.G., Zolotov D.A., Krivonosov Y.S., Bublik V.T., Shikhov A.I. On the relationship of proton irradiation and heat treatment of monocrystalline silicon with its structure. Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering. 2019;22(1):18-26. (In Russ.) https://doi.org/10.17073/1609-3577-2019-1-18-26

Просмотров: 85


Creative Commons License
Контент доступен под лицензией Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1609-3577 (Print)
ISSN 2413-6387 (Online)