Введение к работе
Актуальность темы.
Развитие микроэлектроники, приборостроения, новых отраслей металлургии, производства композитных материалов требует тщательного сонтроля технологии производственного процесса. Для анализа тонких іленок, распределения легирующих примесей, однородности адгезии, при выявлении центров коррозии, изучения адсорбции, состава ВТСП осо-їенно важны исследования, проводимые методами рентгеновской фотоэлектронной и Оже-электронной спектроскопиями. Спектроскопические нетоды позволяют получить информации как об элементном составе по юверхности, глубине, так и по значительному числу химических характеристик.
Однако, сам по себе спектр не дает полной информации о состояниях элементов на поверхности, поскольку является уширенным за счет ширины линии возбуждающего излучения и конечной разрешающей способности анализатора, а также искаженным фоном и ошибками измерений. В результате сложных процессов, происходящих на поверхности, атомы одного и того Же элемента могут находиться в различном состоянии, и поэтому наблюдаемый спектр будет состоять из нескольких перекрывающихся пиков различных интенсивности и формы.
Чтобы понять, что же действительно происходит на поверхности, необходимо расшифровать спектр. Одним из способов расшифровки являются методы деконволюции или обратной свертки. Существует много алгоритмов деконволюции, но многие из них не всегда применимы к реальным спектрам или же дают хорошее разрешение в отсутствие шума, либо при малых шумах. Важно создать такие алгоритмы, которые позволяли бы выделять верную информацию об истинном спектре на фоне значительного шума и при этом не ухудшали разрешение в спектре. С этой целью был создан пакет прикладных программ "REGUL", содержащий в себе в качестве одной из основных компонент оптимальную
фильтрацию шума функцией специального вида.
Системы металл-оксид-полупроводник (МОП) и металл-полупроводни (МП) нашли широкое применение как элементы полупроводниковых микросхем. Важнейшей задачей является создание новых МОП-структур на основе кремния и полевых транзисторов на основе МП. С этой целью изучались процесс термического напыления меди на поверхность оксида и оксинитрида кремния, а также процесс термического напыления палладия на полярную грань GaAs(lOO).
Целью работы является:
1) усовершенствование алгоритмов деконволюции с учетом понимания
физических процессов, происходящих на поверхности, и идентификации
всех факторов уширения и искажения спектра; улучшение разрешения
алгоритмов деконволюции.
-
создание оптимального фильтра, позволяющего расшифровывать спектры при наличии шума.
-
изучение процессов, происходящих на поверхностях полупроводников и их границах раздела.
Научная новизна.
В настоящей работе показана опасность предварительного сглаживания спектров, возможность потери информации о состояниях элементов на поверхности. Результат подтвержден экспериментально.
Впервые для расшифровки сильно зашумленных спектров разработан фильтр вида f(a,u) — exp(-a2w2). Строго математически показано существование единственного параметра фильтра aopt, при котором подавляется шум и достигается максимальное разрешение спектра. Найдены формулы для вычисления acpt, выраженные через параметры исходной задачи и характеристики шума. Фильтр проверен на модельных экспериментах и применен к обработке реальных спектров.
Впервые с целью создания новых структур металл-оксид-полупроводш и металл-бинарный полупроводник методами Оже-, рентгенофотоэлек-тронной спектроскопии и вторичной ионной масс-слектрометрии изуче-
ны термическое напыление атомов меди на поверхность оксида и оксини-трида кремния, а также термическое напыление палладия на полярную грань GaAs(W0). Осуществлялось последующее улучшение предельного разрешения полученных экспериментальных спектров путем обработки математическими методами для восстановления сигналов из зашумлен-ных спектров.
Практическое значение.
Для изучения качественного и количественного состава поверхностей и их границ раздела был разработан пакет прикладных программ "REGUL для персонального компьютера. Пакет применялся к расшифровке сложных рентгенофотоэлектронных спектров в присутствии шумов для следующих систем: O2/W(W0), С2/графит, Cu/SiO2/Si(100), Cu/(Si02 + SiaN4,)/Si(W0), Pd/GaAs(W0). Последние три системы интересны с точен зрения создания новых МОП-структур и омических контактов. В на-:тоящее время пакет "REGUL" используется лабораторией микроэлектроники фирмы "Hewlett Packard" (USA) и в секторе электронной спектроскопии НИФХИ им. Л.Я. Карпова. Апробация работы.
Результаты работы докладывались на Международной конференции to проблемам фундаментальных наук, (Москва, 1991 г.); Международ-гой конференции "Микроэлектроника-94", (Москва, 1991 г.); семинаре [аборатории микроэлектроники фирмы "Hewlett Packard" (США, Кали-)орния, Palo Alto, 1993 г.); семинаре факультета "Computer Science" ^тенфордского университета (США, Калифорния, 1993 г.); научной кон-іеренции НИФХИ им. Л.Я. Карпова (Москва, 1995 г.). Публикации.
По теме диссертации имеется семь печатных работ. Объем и структура диссертации.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка итературы из 159 наименований. Работа изложена на 166 страницах ашинописного текста, содержит 24 рисунка и 9 таблиц.
