CC BY
44
4. Сундучков, А. К. Межканальная интерференция и метод оценки ее влияния на прием сигнала [Текст] / А. К. Сундучков, Е. А. Остропуцкая, Е. А. Фадеева, К. С. Сундучков // Электроника и связь. - 2010. - № 4. - С. 202-206.
5. Пелшок, В. О. Вибiр виду модуляцй' для забезпечення основних вимог в безпровщних системах [Текст] / В. О. Пелшок // Наую^ записки УНД1З. - 2009. - № 2 (10). - С. 25-31.
6. Васильев, В. Г. Технология широкополосного безпровщного доступа WiMAX стандарта IEEE 802.16-2004 [Текст] / В. Г. Васильев. - Юнидата, 2009. - 91с.
7. Михалевський, Д. В. Дослщження потужност сигналу приймачiв стандарту Wi-Fi [Текст] : матер. мiж. наук.-практ. конф. / Д. В. Михалевський // Актуальные проблемы современной науки и пути их решения. - Знания Украины, 2014. - C. 29-31.
8. Wescott, D. A. CWAP Certified Wireless Analysis Professional Official Study Guide: Exam PW0-270 [Text] / D. A. Wescott, D. D. Coleman, P. Mackenzie, B. Miller. - Wiley Technology Pub., 2011. - 712 p.
9. Гепко, И. А. Современные беспроводные сети: состояние и перспектвы развития [Текст] / И. А. Гепко, В. Ф. Олейник, Ю. Д. Чайка, А. В. Бондареко // Киев: ЭКМО, 2009. - 672с.
10. IEEE Std 802.11-2007. Wireless LAN Medium Access Control (MAC) and Physical Layer (PHY) Specifications [Text] / Int.2007-06-12. - IEEE, 2007. - 1076 р.
11. Карпов, А. В. Методика визначення загального рiвня опромшення персоналу в сучасному шформацшному просторi [Текст] / А. В. Карпов, Г. Ф. Кнахович, Г. С. Конахович, Р. С. Одарченко // Наукоемш технологи, Науковий журнал НАУ. -2010. - № 2. - С. 116-121.
12. Мелихов, С. В. Оценка чувствительности радиоприемников с настренными антенами [Текст] / С. В. Мелихов, В. А. Коло-гривов // Доклады ТУСУРа. - 2006. - № 6. - С. 63-67.
-□ □-
В данш cmammi розглянутi фiзичнi основи спо-co6ie створення структур кремнш на iзоляторi (КН1) та арсетдгалт) на iзоляторi (АГН1) pÍ3-ними методами. Основна увага надана методу «DeleCut» (ion irradiated Deleted oxide Out). Останнш по сутi справи e модифтащею вiдомо-го методу «SmartCut» i призначений для усунення недолту базового методу
Ключовi слова: метод DeleCut, метод SmartCut, К-МОН, багатозарядна iмплантацiя, оксиштрид,
азотна сушка
□-□
В данной статье рассмотрены физические основы способов создания структур кремний на изоляторе (КНИ) и арсенидгалия на изоляторе (АГНИ) различными методами. Основное внимание уделено методу «DeleCut» (ion irradiated Deleted oxide Out). Последний, по сути дела, является модификацией известного метода «SmartCut» и предназначен для устранения недостатка базового метода
Ключевые слова: метод DeleCut, метод SmartCut, К-МОП, многозарядная имплантация,
оксинитрид, азотная сушка -□ □-
УДК 621.382
|DOI: 10.15587/1729-4061.2014.31582]
ОСОБЛИВОСТ1 ТЕХНОЛОГИ КРЕМН1Й-ТА АРСЕН1Д ГАЛ1Ю НА 1ЗОЛЯТОР1
С. П. Новосядлий
Доктор техычних наук, професор* E-mail: nsp@mail.pu.if.ua Л. В. Мельник
Астрант* E-mail: lj-3d@rambler.ru *Кафедра комп'ютерно!' шженери' i електронки Прикарпатський Нацюнальний ушверситет ím. В. Стефаника вул. Шевченка, 57, м. 1вано-Франмвськ, Украша, 76025
1. Вступ
Метод DeleCut дозволяе суттево знизити температуру ввдпалу та концентращю радiацiйних дефекпв в структурах КН1 i АГН1, зменшити товщину ввдаче-ного шару кремшю чи арсешду галж та перехвдного шару мiж шаром (КН1) або (АГН1) i захованого оксиду (оксиштриду). Одночасно досягаеться зб^ьшення однорвдност товщини шарiв КН1 або АГН1 i дiелек-трика (напiвiзольованого натвпроввдника) до деюль-кох нанометрiв.
Методами DeleCut та багатозарядною iмплантацi-ею створенi структури КН1 з бездислокацiйними ша-
рами КН1 товщиною 0,1-0,5 мкм iз захованим оксидом (оксинiтридом) (0,05-0,3 мкм) на пластинах Чохраль-ського дiаметром до 150 мм. Структури КН1 (АГН1) мають високi електрофiзичнi характеристики, як тд-тверджуються виготовленням на них субмжронних (0,5-0,7 мкм) транзисторiв КМОН та тестових iнте-гральних схем (тестових структур).
2. Аналiз дослiджень i публiкацiй
Ввдомо що перехiд вiд кремнieвих пластин, в тому з еттаксшним шаром, на структури КН1 при
©
виробництвi великого класу натвпровщникових при-ладiв i мжросхем дае великi переваги в порiвняннi з об'емним матерiалом, зокрема зниження спожива-но' потужноси, пiдвищення радiацiйноi стiйкостi та швидкоди. З початку сiмдесятих рокiв розвиток мь кроелектронноi технiки iде за законом Мура - про-дуктившсть мiкропроцесорiв подвоюеться кожнi 1518 мкящв, а мiнiмальний розмiр елеменпв швидко наближаеться до 50 нм та перемикаючий заряд зни-жуеться до 800-1000 електрошв [1, 2]. Незважаючи на успiхи окремих фiрм (Intel, NEC, Lecent Technology, Philips) в зменшенш розмiрiв елементiв (<150нм), фь зичнi межi (квантовi ефекти i невизначенiсть в по-ведшщ малих струмiв через тунелювання) та техно-логiчнi проектнi норми КТО (обмежена потужшсть розсiювання, щiльнiсть топологи та величина тунель-ного струму) можуть суттево загальмувати процес мiнiмiзацii на основi масштабного зменшення розмiрiв елеменпв в рамках стандартноi технологii разом з над-мiрно зростаючими витратами на розвиток радiацiйноi стiйкостi К-МОН - технологи на арсенвдгалт рiзко зменшують бар'ери по впровадженнi альтернативних приладних концентрацш на базi нових матерiалiв, (GaAs) та нових технолопчних процесiв [3].
Використання КН1 зменшуе дожину каналу МОН - транзистора до 15 нм, а дiапазон подвшного затвору дозволяе досягти каналу на рiвнi 10 нм. Сьо-годнi у свiтi використовуються два основних методи створення пластин КН1 (Silicon on Isolation - SOI), iмплантацiйний метод - впровадження на глибину кристалу юшв кисню ( O+ ) - Silicon Implanted by Oxygen - SiMOX з наступним синтезом захованого оксиду при вiдпалi та метод водневого переносу кремшю з оксидом (SmartCut SOI), який полягае в прямому зрощуванш опромiненоi воднем донорноi окисленоi пластини кремшю з отрною пiдкладкою з наступним майже повним видаленням донорноi пластини шляхом ii сколу iмплантацiйним вiдпалом [4].
Пластини КН1, як виготовленi за допомогою цих двох методiв, знайшли комерцiйне застосування незважаючи на те, що '¿х цiна 5-6 разiв е бшьшою цiни пластин кремнiю того е дiаметру. Справа в тому, що пльки цими методами вдаеться забезпечити вимоги субмжронно' технологii при товщиш вiдсiченого шару КН1 менше 100 нм [5].
Найб^ьш близькими до застосованого нами способу створення КН1 е вщомий метод SmartCut, який був запропонований М. Брюелем. Фшшними опера-цiями в методi Брюеля пiсля переносу шару кремшю з оксидом на отрну тдкладку е високотемпературна обробка-вiдпал при Т=1100-1200 °С, яка покращуе па-раметри структур КН1 за рахунок вщпалу радiацiйних дефектiв в кремнii, як захороненi в SiO2, видаленням захованого водню та закршлення зв'язюв нам межi зрощування[6, 7].
Остання операщя полягае в прицезiйному поль руваннi структури КН1 до чистоти V14 , що видаляе 0,1-0,25 мкм верхнього шороховатого, але е дефектами шару монокремшю.
Метод даних дослщжень - розробка методiв фор-мування пластин КН1 або АГН1 iз властивостями вщ-сiченого шару кремшю чи арсешду галiю i захованого дiелектрика чи напiвiзолюючого натпровщника, якi б не уступали властивостям еттаксшного чи об'емного
матерiалу i термiчного оксиду, а також розробка сучас-но' технологii i виготовлення субмжронних (0,25-0,6) мкм КН1 КМОН транзисторiв для вивчення особли-востей технолопчного процесу i дiагностування елек-трофiзичних параметрiв на основi тестових структур технолопчно' САПР.
3. Формування цшей i задач
Виходячи iз лiтературних джерел сьогоднi основною проблемою технологи кремнш на iзоляторi е низька вiдтворюванiсть параметрiв при використанш високотемпературно' технологи синтезу i вщшаруван-ня шару моно Si в атмосферi водню.
Для формування шарiв арсенiд галiю на iзоляторi дослiджена i запропонована технологiя багатозарядно' iмплантацii хрому, що формуе мiжшарову iзоляцiю та багатозарядна iмплантацiя, H++, B++ та O++ забезпечуе локальну iзоляцiю.
Цi двi високоефективнi технологи забезпечують формування КМОН на Si i КМДН на арсенвд галж як з використанням МДН-транзистора так i транзисторiв Шотткi.
3. 1. Дослщження процесiв та MexaHi3MiB зрощу-вання, вiдшарування i переносу в пластинах кремнш на iзоляторi
Процес зрощування пластин кремнiю можна подати у виглядi двох еташв:
1) з'еднання пластин планарними сторонами все-редину за рахунок сил Ван-дер-Вальса та дипольно' взаемодii абсорбованих на поверхш радикалiв;
2) на^в цiеi з'еднано' пари при шдвищенш тем-пературi (800-1200 °С) для замши слабких мжромо-лекулярних зв'язюв мщними ковалентними.
Найбiльш важливою проблемою в проце« зрощування е вщсутшсть областей контакту, в локальних мкцях (макро -i мiкропустоти та нерiвностi поверх-нi), якi зменшують силу взаемоди мiж пластинами кремшю i вихiд придатних. А друга вимога до процесу зрощування - це висока чистота поверхонь пластин, що зрощуються. Щ вимоги особливо актуальнi сьо-годнi для великих дiаметрiв пластин >76 мм.
1снуе багато способiв хiмiчноi очистки пластин Si, але найб^ьш поширеною е так звана RCA-очи-стка, тобто обробка в перикисно-амiачному розчинi (NH4OH: H2O2: H2O = 1:1:4), зняття природнього оксиду в розбавленш плавжовш кислотi НF (буферний травник) i обробка в перекисно кислотному розчиш (HCl:H2O2:H2O = 1:1:4). RCA обробка застосовува-лась в данш роботi. Пiсля кожно' операцГ' виконува-лась фiнiшна промивка киснем в деюшзованш водi марки А та центрифужнш азотнiй сушцi. Зрощування проводилось мiж гiдрофiльними поверхнями, отри-маними обробкою в перекисно-амiачних розчинах рiзного спiввiдношення, якi б мали контактний кут змочування для кремшю i для SiO2 вiд 0 до 6-8°. Шс-ля гiдрофiлiзацii проводилась, як вiдмiчалось вище, сушка на центрифузi в азотнiй атмосферi та з еднання пластин в пари на спещальнш установщ зрощування «Радикал-2». Якiсть зрощування контролювалась по зображенню на просви в ближньому 1Ч^апазош за допомогою ПЗС - камери.
Основою технологи водневого переносу е ефект формування на глибиш проектного пробку юшв вод-ню RP мжротрщин розмiром до 80-100 нм, в яких при наступнш термообробцi проходить вже накопи-чення газоподiбного водню, що приводить до тд-вищеного тиску в мiкротрiщинi, ïï росту i до ввдо-кремлення плiвки кремнiю вiд решти кристалу. В нарушеному iонами водню шарi кремшю пiсля вiдпалу при 450-820 °С утворюються уже мiкротрiщини до 0,8-1 мкм. Характерною особливштю водню е його активна взаемодiя з домшками i дефектами. В результат! водень захоплюеться на вже розтягнут та ослаблен зв'язки Si-Si на краях мжротрщин. Розм!ри таких трь щин збшьшуються по м!р! накопичення водню, проходить повний розрив зв'язюв i формування так званих купол1в (блiстерiв) на поверхнi розмiрами 10-45 мкм (рис. 1) (шби пузир!в).
Поява таких купол!в спостер^аеться при вiдпалi iмплантованого воднем кристал^ починаючи з дози 1-10 мккул /см2 при енергп 30-85 кеВ. Под1бний рельеф на поверхш може також утворюватись при !мп-лантацп багатозарядними iонами H++ . Таким чином, iснуе деякий штервал доз i енергiй, всередиш якого не проходить порушення поверхш, в процеа опромiнення i в той же час концентращя водню вже е достатньою для вщшарування кремнiю при вiдпалi. Такий штер-вал доз водню як однозарядних, так i двозарядних залежить ввд температури опромiнення (250-380 °С).
Якщо поверхня опромiненого воднем кристалу по-крита механiчно мщнлю пл!вкою (типу ХСЛ) або з'еднати з другою пластиною, то формування високих купол1в (пузир!в) буде подавлено, а трщини будуть розвиватись переважно паралельно поверхш, що приводить до повного вщшарування пл1вки ввд решти кристалу [8].
Розглянемо кшетику процесу формування блк-терiв i вщшарування пл!вок при наступному ввдпа-л! зпдно даними 1Ч-спектрографп. Дослщжувались при цьому спектри 1Ч-поглинання Si-H - зв'язками в кремнiï, який опромшений iонами водню H+ або H++. Пластини кремнiю p-типу (КДБ-10) з концентрацiею бору 1014 см-3, товщиною 400 мкм, дiаметром 100 мм, орiентацiею (100) опромiнювалась юнами водню з енергiями 35-120 кеВ (проектний пробк RP = 0,6мкм до доз в iнтервалi (0,1 -8) 1016 см-2).
Рис. 1. Змша концентраци Si-H — зв'язюв при вiдпалi iмплантованого воднем ( H++ ) кремшю КДБ-10 (см-2): 1 — мЫмальне значення; 2 — 8-1014, 3 — 2-1015, 4 - (1 —2)-1016, 5 - (6—7)-1016
Спектри поглинання опромшеного кремнiю мш-тять велике число лшш в обласи 1800-2300 см-1. Цi лiнii звичайно зумовлен поглинанням пружними модами Si- Н - зв'язкiв атомiв водню, який насичуе обiрванi зв'язки рiзних вакансiйних i мiжвузлових компонентiв. Трансформащя спектру 1Ч в областi поглинання Si - Н зв'язюв вказуе на змiну концентрацii iх при вiдпалi iмплантованого воднем кремшю протя-гом 30 хв, що подано на рис. 1.
При дозах > 8 1016см-2 тсля ввдпалу при Т=300 °С протягом 1год практично весь iмплантований водень вже е хiмiчно зв'язаний з кремшем.
При вибраних умовах опромшення та вiдпалу бль стери спостер^аються тiльки на пластинах кремнiю, опромшеними дозами бiльшими 4 1016см-2. Саме в iнтервалi ( (1 - 5) 1016см-2) при високотемпературних прогрiвах (Т=450-580 °С), на установцi «1мпульс-3» протягом 30-70 хв в спектрах 1Ч поглинання появля-ються лiнii моногiдридiв, якi покривають поверхню трiщин всередиш пластин кремшю.
Порiвняння положень лшш спектру моногiдридiв для пластин з орiентацiею (111) та (100) дозволяють стверджувати, що при даних дозах iмплантацii трщи-ни орiентуються в основному паралельно поверхш.
3. 2. Особливос™ технологи формування КН1 МОН-транзисторiв
Виготовленi методом DeleCut пластини КН1 структур тестувались шляхом формування на них тран-зисторних структур. Для цього була розроблена то-пологiя тестового кристалу. Сам тестовий кристал включае в себе 26 теспв п- i р-канальних транзисторiв як з лшшною, так i кiльцевою геометрiею. Транзи-стори мали 3 варiацii за довжиною каналу: 15; 0,5; 0,3 мкм, щоб можна було зафжсувати субмiкроннi ефекти. Змiнювались також доза iмплантацii в базо-вий шар транзистора.
Для формування короткоканальних транзисторiв були виготовлеш ПФО, що забезпечували довжину каналу 0,5 i 0,3 мкм тсля фотолггографп по полжрем-нiевому затворi. На рис. 2 подано зображення поль Si затвору, отриманого в скануючому електричному мь кроскопi. Як бачимо iз рис. 2 затвор мае Т-подiбну форму. Злiва за вертикальною перемичкою р+ - область контакту до базово'! областi я-канального транзистора. Перемичка мае ширину 3 мкм. Для вибору рiвня ле-гування базового шару було проведене комп'ютерне моделювання проектуючих короткоканальних тран-зисторiв в системi САПР TCAD.
Також була розроблена програма, що давала роз-в'язок двовимiрного рiвняння Пауссона. За допомогою дашл програми знаходилась величина потенщалу ф у всiх точках вщичення шару моно-Si мiж витоком i стоком МОН-транзистора. Дальше обчислювалась концентращя вшьних носiiв заряду i провiднiсть даного шару моно^ при отриманих малих струмах .
На основi розрахунку був вибраний рiвень легу-вання в я-канальному транзисторi атомiв бору (В+), а в ^-канальному атомiв фосфору (Р+), чи миш'яку (As+), при якому провiднiсть шару не перевищува-ла 2 10-11 см/мкм при нульовiй напрузi на затворi i довжинi каналу 0,5 мкм. Така величина вщповщае струму втрат, що не перевищував 4 10-10А при ширинi каналу 20 мкм.
Рис. 2. Зображення КН1 МОН — транзистора в скануючому електронному мкроскош (Po3Mip зображення 20x20)
Для створення шару вщиченого моно-Si товщиною 100 нм на пластинах КН1 декшька pa3iB вирощував-ся термiчний оксид, який поим видалявся. Товщина шару дюксиду кремнiю вимiрювалась елiпсометром ЛЕМ-3.
Найбiльш очiкуваним результатом стало зниження ефективност рухливостi електронiв i дiрок по мiрi зменшення довжини каналу. На контрольнш плас-тинi, на якш транзистори виготовлювались вже в об'емному матерiалi також спостерiгалось зниження ефективност рухливостi цеф вiд 550 до 175 см2/В■ с при зменшенш довжини каналу вщ 15 до 0,3 мкм. Рух-ливють в об'емному матерiалi зменшувалась в 3 рази, а на пластинах КН1 в 6 разiв. Така рiзниця пояснюеться рiзними умовами для дифузшних процесiв та ввдпалу дефектiв в КН1 та об'емному моно-Ä Тому причиною зниження рухливосп носив заряду в КН1 е залишко-вi дефекти, шо дифундують при вiдпалi iз областей витоку i стоку в обласп каналу транзистора. Тут до-цiльно було б використовувати гетерну технолопю при формуванш пiдзатворного дiелектрика, замiнивши термiчний SiO2 на оксинiтрид кремнiю, а поль^г на силiцид кремнiю.
4. Особливост багатозарядно!' iмплантащï: технологи багатозарядно!' iмплантащï азоту i кисню для формування структур кремнш на iзоляторi.
Метою дослщжень була розробка технологи формування КН1 структур, в якш були б вщсутш не-долiки, якi були викладенi вище та зменшення цiни на таю структури, а саме використання для цього багатозарядноï iмплантацiï : вибiр джерела iмплан-тацiï та оптимiзацiя технологiчних процесiв iонного легування ^мплантаци i вiдпалу) для формування якюних iзолюючих захованих та гетеруючих областей оксиштриду кремнiю для його можливого використання як для дiелектричноï iзоляцiï КН1 структур, так i для спейсерiв.
Вперше оксинiтрид був сформований автором висо-кочастотним магнетронним розпиленням кремнieвоï мiшенi в азотно-аргоннш плазмi для формування
зовнiшнього гетера при формуванш структур при-цезшних операцiйних пiдсилювачiв. В данiй стати оксинiтрид повинен виконувати не пльки гетеруючу роль домiшок i дефекпв, але i iзолюючу роль як дiе-лектрика.
Тому для його формування був вибраний метод високоенергетично! багатозарядно! iмплантащi кисню i азоту, щоб за допомогою енерги iонiв формувати захо-ванi шари на рiзнiй глибини кремнieвих пiдкладок, на яких формуються субмiкроннi структури В1С. [8]
Ввдповвдно для зменшення енергГ! та дози опромь нення автори вибрали газоподiбне джерело у виглядi молекулярного оксиду азоту (^О), бо е неотруйною i неспалахуючою сумiшшю. Як i кисень чи азот за допомогою технологи очистки можна досягти високо! степеш чистоти як за точкою роси (-75 °С) так i вмю-том газоподiбних домшок (<10-4 %) [6]. Крiм цього, га-зоподiбне джерело дозволяе формувати багатозарядш молекулярнi пучки, якi складаються iз однозарядних радикалiв (N2O+), або двозарядних (^О++). В чому полягають переваги багатозарядно! iмплантацii ?
- енерпя iмплантованих багатозарядними юна-
ми Е = (ивит - иприск) ■ n, де ивит - витягуюча наПPУга,
иприск - прискорююча напруга, п - кратнiсть заряду юна, дозволяе iмплантувати не пльки iони, але i ради-кали на досить велик глибини >0,5 мкм.
- дози iмплантованих юшв визначаються ствввд-ношенням Dn = D ■ Я, де D- доза однозарядних iонiв.
- струм массепаратора при легуваннi багатозарядними юнами визначаеться як, 1п = 1с/-\/п , де 1с - струм сепаратора однозарядним юшв.
Ввдхилення заряджено! частини в магнiтному полi сепаратора визначаеться виразом :
R =
143,95 /MU H
(1)
де R - траекторiя юна, H - напружешсть магштного поля сепаратора; U - витягуюча напруга у В; М - маса юна у ввдносних одиницях; n - кратшсть заряду елек-трона [7].
Багатозарядна iмплантацiя радикальних iонiв дозволяе використовувати iснуючi iмплантатори «Везу-вiй-9» чи «Лада-30» i дозволяе створювати ретроградш (неоднорiднi) концентраци домiшок. Для експеримен-ту авторм вибирались пiдкладки моно-Si КЕФ 4,5 (100) дiаметром 100 мм. Для iмплантацii використовувались молекулярш (радикальнi) пучки N2O+ та N2O++ з енергiями 150-400 кеВ. 1онна iмплантацiя проводилась в центральну частину пластини з дiаметром опро-мiненоi областi 25-30 мм з метою порiвняння електро-фiзичних параметрiв до i пiсля iмплантацii та ввдпалу.
Таким чином, багатозаряднi радикальш iони N2O++ вибранi автором, бо забезпечують синтез оксиштриду кремшю при менших енерпях i дозах, шж однозаряднi iони кисню чи азоту, а для '¿х вiдпалу потрiбна вже мен-ша енергiя активаци, що е важливим для зменшення часу дифузшних процеив.
Струм пучка однозарядних радикалiв N2O+ скла-дав 150 мкА (густина в 1,5 мкА / см2 ) i для двозарядних радикалiв N2O++ <25 мкА (<1 мкА/см2). Доза iм-плантаци вартвалась в дiапазонi 11016 - 2,8 1017см-2. Перед iмплантацiею пiдкладки моно-Si покривались захисним шаром SiO2 товщиною 10 нм (100 A). Ввдпал
100
80
60
700 800
Т,%
100
80
60
40
700
структур для активаци синтезу проводився як високо-температурною обробкою, так 1 швидким 1мпульсним вщпалом за допомогою установки фотонного вщпалу «1мпульс-3» в атмосфер1 аргону.
Властивост отриманих захованих оксиштридних шар1в дос.гпджувались методами шфрачервошл спектроскопы (14), електронно'! Оже-спектроско-пп, вторинно'! масспектроскопп (В1МС) та вим1рювання вольтам-перних характеристик. 1Ч - спек-три зшмались для досить великого температурного д1апазону (-60-+150 °С) на установщ Spi-соМ-82 в д1апазош хвильових чисел 650-1250 см-1. Для отримання концентрацшних проф1л1в атом1в кисню 1 азоту ЕОС з пошаровим травленням визначалась глиби-на формування захованих шар1в. За допомогою штерфорометра МИИ-11 та елшсометра ЭМ ви-значався коефщ1ент заломлення отриманих, захованих шар1в [9].
Анал1з спектр1в 1Ч-поглинан-ня, що поданий на рис. 3, а пока-зуе, що безпосереднш результат 1мплантацп однозарядних моле-кулярних юшв N30+ в Si - шд-кладки через оксид Si02 дае шт-рид кремшю Si3N4, а фаза оксиду була практично вщсутня. В результат! вщпалу при Т=1000 °С протягом 1 год вихщ дано'! фази спостер1гаеться вже утворюеть-ся д1електрична фаза оксишт-риду SiX0YNZ. Максимальний вих1д дано'! фази спостер1гаеть-ся вже при доз1 (8 -10) 1016см-2 рис. 3, б при зм1ш коефщ1ента заломлення в1д величини 2,1 до 1,75-1,95. Пор1внюючи амп-л1туди спектр1в пропускання SiX0YNZ (1з рис. 3, в) видно, що зб1льшення дози не веде до про-порцшного росту ампл1туди, а значить фази SiX0YNZ .
Таким чином, при просторо-вому розд1ленш 1мплантованих юшв азоту 1 кисню, обумовлених р1зницею фаз, юнуе оптимальна доза 1мплантованих однозарядних радикальних юшв ^0+ ви-х1д реакцп синтезу SiX0YNZ вже е максимальним [10].
При тому не т1льки юльюсть 1мплантованих радикал1в визна-чае характер реакцп синтезу. На рис. 3, г приведений 1Ч - спектр пропускання в Si, 1мплантованого юнами N20+ з дозою 2,8 -1017см-2 та тдданому багатоступеневому 1зотопному в1дпал1 при 400, 600, 800 1 1000 °С.
В результат! такого вщпалу отримана сум1ш фаз Si3N4 1 Si02, але це не SiX0YNZ , як це мало мюце при одноступеневому в1дпал1 (рис. 4, а). Тобто, на реакщю синтезу оксиштриду кремшю впливае 1 сам режим вщпалу 1мплантованих радикальних юшв.
1 : :
. 1 1 1
ч-(—|'Т 1
11 1 1 1 1 1 ^,N0 1 1 1
1 1 1 1 1 1
V,
1 1
100
80
60
1
-. •К -7-± /
П У
у ) 1
1 : яо
1 •4-""" 1 1 1 1 V -1—»-
900 а
1000 1100
700 Ё00 900 1000 1100
А ! 1 !
- 1 V : 77 7 А / \ /
х 1 .4- V; ^ 1 V ' Л 1 / 1 --7®° ! 1 1 1 1
1 1 1 1 1 —
т, % А
100
80
¡7
! яо
800 900 1000 1100
в
700
800 900 1000 1100
Рис. 3. Спектр 1Ч-поглинання Si-пластин КЕФ-4,5 опромiнених радикальними
однозарядними молекулярними юнами N20+ , дозами см-2: а - 8'1016; б — 8,8'1015; в, г - 2,8'1017. Штрихована лiнiя — до вщпалу, суцiльна — пiсля вщпалу (а, б, в) — одноступеневий вщпал; г) багатоступеневий вiдпал (Е=195 кеВ)
Рис. 4. Спектр 1Ч-поглинання Si-пластин КЕФ-4,5 (100) опромiнених радикальними однозарядними молекулярними юнами ^0++ , дозами см-2: а - 1-1016; б - 41016; в, г - 1,4-1017. Штрихована лЫя - до вiдпалу, суцтьна - пiсля вiдпалу (а, б, в) - одноступеневий вщпал; г) багатоступеневий
вщпал (Е=390 кеВ)
г
а
в
г
Для порiвняння автором була проведена iмплан-тащя уже двозарядних радикальних юшв ^О++ при дозах в 2 рази менших, нiж для ^О+ рис. 4, б, але з енерпею в 2 рази б^ьшою, тобто при 380-400 кеВ [11].
Результати експерименту подаш на рис. 4, в. Як бачимо iз IЧ-спектрiв на даному рисунку, багатоза-рядна радикальна iмплантацiя iонiв ^О++ iз швид-ким фотонним ^мпульсним) вiдпалом при 1100 °С рис. 4, г протягом 1-3 с синтезуе високояюсний iзолю-ючий оксиштрид SiXOYNZ з коефiцiентами заломлен-ня п = 1,73-1,89, але на б^ьшш глибинi вщ поверхнi моно-5г пластин в порiвняннi з однозарядними моле-кулярними юнами N2O+ .
КТЛР для таких шарiв складае (3,2-3,5).10-6 град-1, що е дуже близьким до Si (310-6 град-1). Слiд звернути увагу на рiвень розтягуючих пружних напружень, яю вiдповiдають за гетернi властивост оксинiтридних плiвок, величина яких складае (80-120 ГПа) i теж можна змшювати цю величину за рахунок величини iмпульсного фотонного вiдпалу. При зб^ьшенш часу вiдпалу до 10-15 с величина пружних напружень зменшуеться.
Таким чином сформований захований оксиш-тридний шар виконуе двояку роль (як iзолюючий, так i гетеруючий) при формуванш субмжронних КН1 - структур [12]. Перевага дано! технологи полягае в тому, що ввдпадае необхщшсть в рекристалiзацii полiкремнiевого шару в моно - Si у водш, а формування iзолюючого та гетеруючого оксиштридного шару вiдбуваеться радикальною iмплантацiею N2O+, N2O++ з дозами < 3 1017см-3, якi не спричиняють ве-
лико! дефектност активних структур. Як бачимо така технолопя знижуе щну, як мiнiмум, на порядок, а ïï можна застосувати локально, формувати комбшоваш BiKMOH, КН1 структури.
5. Висновки
Розроблена технолопя багатозарядно! молекуляр-но! iонноï iмплантацiï, яка дозволяе при низькiй тем-пературi формувати якiснi шари монокремшю на iзо-ляторi SixOyNz (оксиштриду).
1. Переваги технологи DeleCut в порiвняннi з тех-нологiею SmartCut зв'язаш з використанням в ролi захованого дiелектрика термiчного оксиду на неопро-мiненiй пластинi. Це дозволяе уникнути його радiа-цiйного ушкодження.
2. Матерiал затвору, час життя основних носив заряду, стан базово! области товщина вiдсiчного шару моно-Si; напруга на протилежному затвор^ довжина каналу.
3. Розроблена технолопя формування КН1 структур з використанням багатозарядно! радикально! iмп-лантаци, що дозволяе як мжмум, на порядок знизити щну КН1 - структур та забезпечити !х високу якiсть.
4. Проведеш порiвняльнi аналiзи електрофь зичних параметрiв рiзних технологiй формування КН1 - структур для оптимального вибору топологи !х формування, якi показали, що даш технологiï дозво-ляють значно пришвидшити процес !х виготовлення i цим самим здешевити виробництво.
Лиература
1. Коледов, Я. А. Конструктированые и технология мжросхем. Курсовое проектирование [Текст]: учеб. пос. для вузов / Я. А. Коледив, В. А. Волков, Н. К. Докучаев; под ред. П. А. Коледова. - М.: Высшая школа, 1992 - 231 с.
2. Чистяков, Ю. Д. Технология СБИС [Текст]: в 2-х кн. / под ред. С. Зи; пер. с англ. Ю. Д. Чистякова. - М.: Мир, 1986. -Кн. 2. - 455 с.
3. Айнспрук, Н. У. Арсенид галлия в микроелектронике [Текст] / У. Уиссмен, У. Френсли, У. Дункан и др.; под ред. Н. Айнспру-ка, У. Уиссмена; пер. с англ. под. ред. В. Н. Мордковича. - М: Мир, 1988. - 554 с.
4. Ди Лоренцо, А. В. Полевие транзисторы на арсениде галлия. Принципы работи и технология изготовления [Текст] / под ред. А. В. Ди Лоренцо, Д. Д. Канделуола; пер с англ. под ред. Г. В. Петрова. - М.: Радио и связь, 1988. - 489 с.
5. Ватанаба, Н. Проектирование СБИС [Текст] / Н. Ватанаба, К. Асада, К. Кани, Т. Оцуки; пер с англ. под ред. Л. В. Поспелова. - М.: Мир, 1988. - 304 с.
6. Новосядлий, С. П. Суб-наномшрона технолопя структур В1С [Текст] / С. П. Новосядлий. - 1вано-Франгавськ: Мюто НВ, 2010. - 456 с.
7. Новосядлий, С. П. Ф1зико-технолопчш основи субмшронно! технологи В1С [Текст] / С. П. Новосядлий. - 1вано-Франгавськ: Омик, 2003. - С. 52-54.
8. Новосядлий, С. П. Рад1ацшна технолопя при формуванш, субмжронних структур В1С [Текст] / С. П. Новосядлий // Мета-лоф1зика 1 нов1тш технологи. - 2002. - № 7. - С. 1003-1013.
9. Новосядлий, С. П. Формування кремшевих ештаксшних структур для сумщених В1 - К - МОН 1 Д - МОН технологш В1С [Текст] / С. П. Новосядлий // Металоф1зика 1 новига технологи. - 2002. - Т. 24, № 3. - С. 353-365.
10. Березин, А. С. Технология конструирования ИС [Текст] / А. С. Березин, О. Р. Могалкин. - М.: Дис. - 1992. - 254 с.
11. Алексеенко А. Г. Основы микросхемотехники [Текст] / А. Г. Алексеенко. - М.: Лаб. баз знаний. - 2002. - 286 с.
12. Павлов, В. М. Схемотехника аналогових схем [Текст] / В. М. Павлов, В. М. Ночин. - М.:Гор.мик-техника. - 2001. - 320 с.
