Введение к работе
Актуальность проблемы. На новом этане развитая микроэлектроники при перехода на сусмккроняыэ и нзнсметровае рзз-мери л новую элементную базу' стандартные технологические приемы в значительной мере себя исчерпывают. Сказывается недостаточным прежний подход, когда дефекты рассматривались только как недостаток, которой необходимо устранить. Возникает необходимость в разработке, исследованкии и внедрении новых физико-технологичоских подходов, основанных на целенаправленном формировании и управления свойствами примесно-дефектной подсистемы' полупроводников как "единого целостного образования. Важным компонентом этого' подхода является генерация и управление потоками вакансия и собствеїшкх междо-узельных атомов, их направленное взаимодействие с примесями^ и другими дефектам с целью "конструирования" примесных распределений нужных конфигураций. В частности в качестве источника, стимулирукдего генерацию вакансий и междоузельных атомов может выступать атмосфера на стадии термосбработок.
Цель» работа явилось исследование и разработка способов управления параметрами примесно-дефектной подсистемы кремния . и поведением ионно-имплантированного бора.с помощью терма-обработок в водороде.
В качестве базовой легирующей примеси был выбран бор. Это связано с тем, что в силу ряда специфических свойств, атом бора в кремнии исключительно -сильно взаимодействует с собственными точечными дефектами кристалла: вакансиями и мовдоузольными атомами, являясь, таким . образом, самым подходящим материалом для исследования и конструирования примесно-дефектной подсистемы кремния.
Для достижения поставленной цели решались следующие научные задачи:
1. Исследование влияния атмосферы отжига на распределение ионно-имплантированного бора в кремнии. .Выявление влия-
тш водородной среда отжига на электрофизические параметры и распределение примесного Сора по глубине.
2. Изучение влияние отжига в среде водорода на перерас
пределение иоішо-имплантировзіиого бора и его миграция к
поверхности в образцах кремния, предварительно отожженных в
различных (нейтральной - Ng и инертной - кг) сродах.
-
Изучение влияіпш на распределение бора в кремнии процессов предварительной аморфизащв: и отжига в разных средах, влияния движения фронта твердофазной ыштаксиальной рокристаллизащга (ТФЭР) на перераспределение бора в кремнии, а также пассивирущая роль водородного отжига. Разрабатывались способы получения свертонких легированных бором слоев кремния.
-
'.-'зтодамв просгечиванцей электронной микроскопии исследовалась роль атмосфери отжигов в эволюции дефектной структуры кремния.
Научная новизна работы состоит в том, что в ней:
1. Впервые предложен способ термообработки, при котором
часть атомов бора но диффундирует вглубь пластины, а "подтя
гивается" к поверхности. Предложен возможшй механизм этого
яшшния.
2. Экспериментально исследован механизм воздействия
химически активной атмосферы водорода на распределение
примесного бора в кремнии.
-
Установлено, что предварительный отжиг в атмосфере осота "фиксирует" status quo, и последующи? отжиг в водороде практически не влияет чна распределение примеси. Предлотаю объяснение отого явления, заключающееся в том, что проникающий в приповерхностную область азот образует соединения с атомами бора и кремния, а также оксинитрдщае кластеры, снижающие подвижность точечных дефектов.
-
Установлено, что отжиг в водорода потле предварительного -отжига в инертной атмосфере приводит к заметному "подтягиванию" профиля бора к\ поверхности я' уменьшению глубина залегания р-n перехода. ;
Ь. Разработан способ создания сверхтонких (0,12 мкм).
- 2'-
легированных бором слоев кремния. "^
6. Обнаружено, что термообработка в среде водорода . приводит к исчезновению кругліше дислокационных петель междо-узельной природы, что можно использовать для улучшения качества приповерхностной области кремния.
На защиту вшюсятсл:
1. Ыехзиисм воздействия отжига в среде водорода на перераспределение бора, заключающийся в следующем: Отжиг в определеіпшх нами режимах в среде водорода приводит к генерацій потока вакансий с поверхности кремния вглубь пластины, который стимулирует встречный поток атомов борз, мигрирующего по вакансиям.
2.Результаты исследования роли предварительного отжига показавшие в частности, что отзеиг в среда азота нейтрализует описанный выше механизм, т.к. азот, проникая в кремний, образует комплексы с атомами бора и кремния, а также окси-нлтридные кластеры, которые снижают подвижность точечных дефектов.
J. Результаты изучения эффекта "подтягивания" профиля примеси к поверхности и уменьшения глубины залогашш р-п перехода с помощью отжига в среде, водорода после предварительного отжига в инертной среде.
4. Результата исолэдовшшя изменения .качества приповер-. хностного слоя, уменьшения размеров дислокационных петель почти на порядок с помощью потока вакансии^ генерируема на поверхности кремния при отжиге в водороде.
Научно-практическая значимость работы: v
Влияние градиентов тачечных дефектов, вознюшвдих в результата внешнего воздействия, на трансформацию примесно-дефектной подсистемы полупроводников можно использовать не только для создания мелких р-п переходов. Направленное изменение потоков вакансий и/или собственных мекдоузельных атомов открывает возможность для практического внедрения в мик-" роэлектронную технологию так называемой "инженерии дефектов". С помощь» этого метода стаїювятся доступными процессы "конструирования" примесных распределений нужной' конфигура-
цих, организация новой форш активного гетгерирования и т.п.
В качестве внешіего источника мож>т выступать не только среда водорода, как в данной работе, но и другие активные среды или стимулированные твердофазные реакции на поверхности полупроводника (например, реакции '.при иоино-ицдуцированном синтезе силицидов).
Предлсяєіпше и исследовашше методы формирования и управления примеско-дефектной подсистемой крешшя могут быть использованы в постановке новых подходов при разработке элементной базы СЕКС. В суомикронноЯ технологии практическую ценность представляет способ создания мелких р*-п переходов, а также способ "очистки" прішоверхностних слоев кремния от ичкродефектов о применением термообработки в водороде.
Апробация работы.
Результаты работы обсуждались на всесоюзных конференциях в городах Тбилиси, Минске и Каунасе, огг/бликсааш в журналах "Микроэлектроника" и "Электронная промышленность".. Получено авторское свидетельство на изобретение.
Публикации. По теме работы имеется G публикация.
Объем работы. Диссертация состоит из введения, 5-ти глав, основных выводов, заключения и,списка цитируемой литературы. Представлена на 117 страницах машинописного текста, содержит 12 рисунков. 5 таблиц и библиографический список, включающий 110 ішимоіюЕаниа литературных источников.
