Разработка методов структурного и фазового анализа характеристик тонких диэлектрических, металлических и полупроводниковых слоев субмикронных интегральных микросхем с проектными нормами 0,5 - 0,18 мкм на базе просвечивающей электронной микроскопии и комбинационного рассеяния света : отчет о научно-исследовательской работе (заключительный) / БГУ ; научный руководитель Л. А. Власукова

Abstract

Объектом исследования являются структуры SiNx/Si с избыточным в сравнении со стехиометрией содержанием кремния в нитридном слое, а также имплантированные высокими дозами ионов олова структуры SiO2/Si. Цель работы - создание методов и методик анализа элементов субмикронных интегральных микросхем (тонких и сверхтонких диэлектрических, металлических, силицидных и полупроводниковых слоев), используемых в базовой технологии микроэлектроники с проектными нормами до 0,18 мкм, на базе методов просвечивающей электронной микроскопии и комбинационного рассеяния света. Методами химического осаждения из газовой фазы изготовлен набор пластин SiNx/Si с нитридными пленками различного стехиометрического состава толщиной от 58 до 950 нм. Проведены отжиги изготовленных образцов в диапазоне температур (800 – 1200) °С в среде азота. Изучены элементный, химический и фазовый состав, структура и излучательные свойства образцов SiNx/Si и влияние термообработок на характеристики нитридных пленок. С помощью разработанной методики регистрации и анализа спектров комбинационного рассеяния света установлено, что в исходных пленках нитрида кремния с избытком кремния 7 % и 26 % присутствуют аморфные кремниевые кластеры. Показано, что температура кристаллизации кремниевых кластеров зависит от избытка кремния. Процесс кристаллизации аморфных кластеров начинается после отжига при 1000 °C и 1200 °C для образцов с избытком кремния 7 % и 26 %, соответственно. Показано, что для пленок нитрида кремния с большим избытком кремния (Si изб. = 26%) часть избыточных атомов кремния остается в атомарной сетке, создавая дефекты типа оборванных связей кремния. Методом просвечивающей электронной микроскопии изучены структурно-фазовые характеристики слоев SiO2 (600 нм), имплантированные ионами олова с энергией 200 кэВ дозами 5×1016 и 1×1017 см–2 и отожженные при 800 и 900 ºС в течение 60 минут на воздухе. Как показали результаты просвечивающей электронной микроскопии, в слоях SiO2 после имплантации ионов олова и термообработки формируются нанокластеры, предположительно, фазы металлического олова (β-Sn). Зоны серого контраста вокруг нанокластеров дают основания предположить частичное оксидирование нанокластеров в ходе отжига в кислородсодержащей среде.