Исследование физических процессов ионного отщепления ("SMART-CUT") оптическими методами тема автореферата и диссертации по физике, 01.04.07 ВАК РФ

Российский научный центр "Курчатовский институт"

На правах рукописи

БУДАРАГИН Владимир Владимирович

ИССЛЕДОВАНИЕ ФИЗИЧЕСКИХ ПРОЦЕССОВ ИОННОГО ОТЩЕПЛЕНИЯ ("SMART-CUT") ОПТИЧЕСКИМИ МЕТОДАМИ

Специальность: 01.04.07 - физика конденсированного состояния

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

МОСКВА—2004

Работа выполнена в Институте Информационных Технологий Российского Научного Центра "Курчатовский Институт11 г.Москва

Научные руководители кандидат физико-математических наук,

Баранова Е.К.

(РНЦ "Курчатовский Институт")

доктор физико-математических наук, Литвинов В.Л.

(РНЦ "Курчатовский Институт")

Официальные оппоненты

доктор физико-математических наук, профессор Герасименко Н.Н. (Московский институт электронной техники (ТУ))

доктор физико-математических наук

Мартыненко Ю.В.

(РНЦ "Курчатовский Институт")

Ведущая организация

Научно-исследовательский институт Материаловедения (г. Зеленоград)

Защита состоится_

_2004 года в_

заседании диссертационного совета Д520.009.01 при РНЦ КИ по адресу: 123182 Москва, пл. Курчатова, 1.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке РНЦ "Курчатовский Институт"

Автореферат разослан_

_2004 года.

Ученый секретарь диссертационного совета

Д520.009.01 при РНЦ КИ

кандидат физико-математических наук

А.В. Мерзляков

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Основу современной микроэлектроники составляют структуры кремний-на-изоляторе (КНИ), которые являются базовым материалом для производства интегральных схем. Одним из наиболее перспективных методов изготовления таких структур является метод ионного отщепления ("Smart-Cut").

Физической основой метода "Smart-Cut" являются процессы отслаивания в имплантированном водородом поверхностном слое кремния в ходе термического воздействия, приводящие к термически стимулированному блистерингу или отщеплению. Существующие физические представления, исходящие из аналогии процессов термического и радиационного блистеринга, позволяют в целом описать отслаивание при термообработке с помощью механических критериев разрушения. Однако, такое описание недостаточно для повышения эффективности использования, дальнейшего развития и реализации потенциальных возможностей метода ионного отщепления.

Актуальность данной работы определяется потребностью в более глубоком исследовании процессов водородного термически стимулированного блистеринга и отщепления в кремнии, нацеленным на понимание физических механизмов, лежащих в основе зарождения и роста микротрещин в этих процессах. Целью данной работы

является исследование физических процессов отслаивания при термически стимулированном блистеринге и отщеплении, и определение возможных способов целенаправленного воздействия на эти процессы. Основные задачи данной работы включают:

1) развитие и практическую реализацию эффективных экспериментальных методик исследования тонких поверхностных (имплантационных) слоев и определения их параметров на основе оптических (спектрофотометрических) методов и послойного анализа, применяемого в сочетании с оптическими измерениями, для получения распределений параметров по глубине.

2) экспериментальное исследование закономерностей водородного радиационного и термически стимулированного блистеринга в кремнии, в частности, влияния режимов имплантации водорода и термообработки на (а) накопление поверхностных нарушений и водородных состояний в кремнии, (б) формирование макроскопической слоистой структуры поверхности, (в) параметры блистеров (высоту, диаметр и глубину залегания);

3) практическое осуществление переноса пленки кремния на опорную пластину для исследования экспериментальных структур КНИ на опытных образцах;

4) развитие феноменологиче

формы

^ИБЛИОТСКЛ .

и

ориентации плотных газовых включений в твердом теле, и его конкретное применение в условиях формирования водородных включений в кремнии; 5) разработку физической модели отслаивания в процессах термически стимулированного блистеринга и отщепления. Научная новизна работы заключается в том, что впервые:

1. Предложены оригинальные решения для анализа экспериментальных спектров отражения и пропускания: (а) разложение полос колебательного поглощения, с использованием сглаживающей сплайн-аппроксимации для дифференцирования экспериментального спектра, выделения составляющих по второй производной спектра и оптимизации спектра совместно с его второй производной; (б) использование двухслойной модели для определения параметров поверхностной слоистой структуры путем анализа интерференционных спектров отражения и их оптимизации; (в) сочетание послойного стравливания с оптическими измерениями.

2. На основе расчета и анализа спектров интерференции модельных структур, обосновано применение двухслойной оптической модели для описания поверхностной слоистой структуры, формируемой при отщеплении (блистеринге), и предложен метод реконструкции трехмерного изображения поверхности при блистеринге (восстановления рельефа вдоль выделенного направления и объемной визуализации) по микрофотографиям, получаемым с помощью оптического микроскопа.

3. С использованием оптических (спектрофотометрических) методов получены следующие экспериментальные результаты.

(а) Установлено, что при имплантации водорода в кремний с дозами выше критической 2х1016 ЬГ/см2), граница скола образуется до появления микротрещин при термообработке и проявляется в виде характерной интерференционной картины в спектре отражения.

(б) Определены основные закономерности и выделены главные отличия термически стимулированного и радиационного блистеринга (положение границы скола по глубине, формирование двойной структуры нарушений в имплантированном слое, зависимость диаметра блистеров от глубины залегания).

(в) При высокотемпературной термообработке (от > 600 до 1050 °С) образцов кремния, имплантированного водородом, обнаружено образование мелкопористых областей под крышками блистеров, залегающих ниже границы скола. Это эффект объясняется особенностями поведения водорода в кремнии.

4. На основе термодинамических соотношений определена зависимость устойчивой формы водородных (газовых) включений в кремнии от характера взаимодействия на границе раздела и влияние боковых напряжений в имплантированном слое (двухосной нагрузки) на ориентацию несферических включений. Получена величина критического

значения параметра (отношения упругой и поверхностной энергии), при котором сферическая форма газовых включений становится неустойчивой. Поскольку этот параметр можно считать определяющим в процессах термического отслаивания, основная роль водорода состоит не только в накоплении в виде газа внутри микрополостей, но и, что более важно, в уменьшении поверхностной энергии за счет захвата на их внутренних поверхностях.

5. Предложена модель для описания термически стимулированного отслаивания (при блистеринге или отщеплении), в результате термодинамической трансформации газовых включений, которая отличается от модели механического разрушения межпузырьковых перегородок при радиационном блистеринге. Она не только определяет роль химической природы водорода в кремнии, но позволяет также обосновать возможность отщепления при имплантации гелия в других материалах.

Практическая значимость работы

1. Оптические методики, разработанные в данной работе, применимы для исследования различных поверхностных слоев и тонких пленок.

2. Образование границы скола, непосредственно после облучения регистрируется в виде характерной интерференционной картины в спектре отражения. На этом может быть основана методика неразрушающего контроля имплантированных пластин, для оценки возможности отщепления при последующей термообработке (в том числе, при наличии поверхностного окисла).

3. Развитые модельные представления могут быть непосредственно использованы на практике для целенаправленной оптимизации метода ионного отщепления.

Основные положения, выносимые на защиту

1. Необходимым условием отщепления является образование после имплантации границы скола, предшествующей отслаиванию при термообработке. Возникающая при этом интерференция в спектре отражения количественно и качественно отличается от случая неоднородно нарушенной поверхности, когда отщепление не происходит (например, при недостаточных дозах водорода или при имплантации Не в кремний).

2. Оптическая модель слоистой структуры поверхности, согласно которой поверхностная структура, формируемая при отслаивании, представляется в виде поверхностного слоя, отделенного от подложки внутренним слоем (плоскопараллельной трещиной) с коэффициентом преломления

3. Принципиальное отличие между радиационным и термически стимулированным водородным блистерингом в кремнии, установленное на основе экспериментальных данных и состоящее в различной глубине залегания границы отслаивания в этих процессах. Это качественно небольшое отличие определяет различные механизмы отслаивания.

4. Применение феноменологического подхода для определения энергетически наиболее выгодной формы и ориентации газовых (жидкофазных) включений в сплошной упругой среде, в условиях действия двухосной нагрузки. В его основе лежат термодинамические соотношения, учитывающие: специфику поведения газа как упругого тела, уравнение состояния реального (плотного) газа, влияние химически активного газа на поверхностную энергию на границе раздела фаз, а также действие боковых напряжений в имплантированном слое. Общий подход может использоваться для различных газовых включений в твердом теле, в данной работе он применяется для анализа водородных включений в кремнии.

5. Физическая модель отслаивания при термически стимулированном блистеринге (отщеплении), определяющая различные механизмы отслаивания при радиационном и термическом блистеринге.

Апробация работы

Основная часть материала и основные результаты диссертации отражены в публикациях [1-18].

Результаты проведенных исследований были представлены на конференциях:

"Workshop on Physical and Technical Problems of SOI Structures and Devices" (Ukraine, Gurzuf, 1994); 1997 Joint International Meeting of 192-nd Meeting ES and 48-th Annual Meeting ISE (Paris, 1997, September 31 - October 05); IX Межнациональном Совещании "Радиационная физика твердого тела" (Севастополь, 28 июня - 3 июля 1999 г.); V Всероссийском семинаре "Физические и физико-химические основы ионной имплантации" (Нижний Новгород, 11-13 октября 2000 г.), а также X, XI, XII и XIII Международных Совещаниях "Радиационная физика твердого тела" (Севастополь, 3-8 июля 2000 г., 25-30 июня 2001 г., 1 - 6 июля 2002 г. и 30 июня - 5 июля 2003 г.). Структура и объем диссертационной работы

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения и списка цитируемой литературы. Объем диссертации составляет 171 страницу машинописного текста, включая 54 рисунка и 1 таблицу. Список литературы содержит 179 наименований.

ОСНОВНОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Во введении

приводится обоснование выбора и актуальности темы диссертационной работы. Сформулированы цель, научная новизна и практическая значимость работы, изложены основные положения выносимые на защиту и дается общая характеристика работы. Первая глава

представляет собой анализ литературных данных, на основе которого изложено современное состояние проблемы и определено место данной работы среди основных направлений исследований.

Рис. 1. Принципиальная схема применения метода '^шаЛ-СиГ для

получения структур КНИ.

На основе метода '^шаЛ-СиГ (Рис. 1) излагается идея и физические основы метода ионного отщепления. Обсуждаются физические процессы на различных стадиях: формирование распределений внедренных атомов и нарушений по глубине при имплантации водорода, перераспределение и перестройка водородных состояний при термообработке, влияние химической природы водорода на развитие микроструктуры имплантированного слоя, механизмы отслаивания при блистеринге и отщеплении.

Существующие представления [1] позволяют в целом описать процесс отщепления, но вместе с тем, остаются вопросы, определяющие два основных направления исследований: (1) развитие методов связывания пластин и (2) более глубокое изучение механизмов термически стимулированного отслаивания. Проблема связывания определяется развитием методов химической обработки и очистки соединяемых поверхностей, и относится преимущественно к технологической сфере.

Основной целью данной работы является изучение физических механизмов отслаивания. Предлагаемые в литературе подходы обычно исходят из аналогии между отщеплением, происходящим в результате термообработки (термически-стимулированным блистерингом), и известным радиационным блистерингом [2]. Несмотря на сходство, между этими явлениями имеются явные различия: дозовый диапазон, тип ионов, влияние температуры, глубина залегания границы скола. Модели развития трещины [3] позволяют объяснить образование магистральной трещины и отщепление

в условиях жестко закрепленной поверхности, но их применение обосновано лишь на завершающей стадии отслаивания. Ключевые вопросы, относящиеся к начальной стадии зарождения и докритического роста микротрещин, а также конкретной роли химической природы водорода в процессах отслаивания, пока остаются открытыми. Предлагаемые механизмы - развития водородных пластинчатых дефектов (hydrogen induced platelets - HIPs) или роста дефектов путем коалесценции (Ostwald ripening) - не являются бесспорными или, по меньшей мере, требуют уточнения. Во второй главе

описаны экспериментальные методы, используемые для решения задач, поставленных в данной работе.

Рис. 2. Схема применения оптических методик для исследования процессов отслаивания.

Основу экспериментальных исследований в данной работе составляют измерения методами оптической спектрофотометрии относительного отражения и пропускания в области от ближнего УФ (0.2 мкм) до края ИК диапазона (25 мкм). Разработанные методики анализа спектров в различных диапазонах позволяют получать обширную информацию, в частности: о нарушениях кристаллической структуры решетки, слоистой структуре поверхности и состояниях внедренного водорода (Рис. 2).

Изменение морфологии поверхности образцов исследовалось с

помощью оптического микроскопа. Для количественной оценки микронеровности (шероховатости) поверхности использовалась также величина рассеяния вблизи края видимого диапазона 0.4 мкм) в спектрах относительного отражения.

Для исследования распределений исследуемых параметров по глубине использовалась методика послойного анализа - анодного окисления в сочетании с химическим стравливанием поверхностного окисла. В третьей главе

приведены результаты экспериментального исследования формирования слоистой структуры, морфологии поверхности и отслаивания (блистеринга и отщепления) при имплантации водорода в кремний и термообработке. Представлена оптическая модель слоистой структуры поверхности, используемая для анализа интерференционной картины в спектрах отражения. Описаны установленные закономерности развития поверхностного слоя в зависимости от режимов облучения и термообработки.

ОПТИЧЕСКАЯМОДЕЛЬ слоистой СТРУКТУРЫПОВЕРХНОСТИ

следует из схематического представления блистера (Рис. 3). Параметры такой двухслойной структуры определяются путем согласования

экспериментальных и расчетных спектров отражения. Доля поверхности т|, занимаемая блистерами, определяется по оптическим микрофотографиям. Имплантация водорода не приводит к значительному нарушению кристаллической структуры кремния, поэтому в расчетах используются оптические параметры исходного материала.

Рис. 3. (а) Схема отдельного блистера (щ и (б) оптическая модель для расчета эффективных параметров поверхностной структуры Si при блистеринге.

Из модельных расчетов было установлено, что толщина поверхностного слоя существенно влияет только на положения

интерференционных полос (Ктт, ктах), в то время как, увеличение высоты блистера приводит к росту амплитуды интерференционной картины в видимом диапазоне. При этом, в первом случае, амплитуда остается постоянной, а во втором, практически не меняются положения полос. Интерференция в такой структуре отличается от интерференции в свободной пленке.

Анализ интерференционных полос показывает, что при выгибании крышки блистера до ~ 10 % от ее толщины, интенсивность отраженного

света в этих полосах возрастает линейно (причем почти вдвое). При большем прогибе линейная зависимость нарушается и в модельных спектрах возникает хорошо заметная асимметрия между интерференционными максимумами и минимумами. Практически такого искажения полос обычно не наблюдается, так как крышка блистера раньше разрушается из-за изгиба. РЕКОНСТРУКЦИЯТРЕХМЕРНОГО ИЗОБРАЖЕНИЯПОВЕРХНОСТИ

Интенсивность отраженного света и яркость блистеров, наблюдаемых на поверхности с помощью оптического микроскопа, представляют по сути одну и ту же величину. Так как эта величина прямо пропорциональна высоте блистера, то по оптическим микрофотографиям может быть реконструировано 3-х мерное изображение поверхности с использованием яркости (интенсивности) в качестве третьей координаты (Рис. 4). Помимо наглядной визуализации, такая реконструкция позволяет получать профиль поперечного среза вдоль произвольного направления и определять параметры поверхностных микронеровностей (аналогично анализу поверхности методом атомно-силовой микроскопии).

ФОРМИЮВАНИЕСЛОИСТОЙСТРУКТУРЫПРИИМШАНТАЦИИИТЕРМООБРАБОТКЕ

Профиль нарушений кристаллической решетки после имплантации водорода с энергиями от 6.5 до 40 кэВ исследовался по интенсивности пика межзонных переходов в Si (Я, ~ 370 нм) при послойном стравливании. Было установлено, что глубина максимума нарушений зависит не только от

энергии, но также от дозы облучения. При энергии 40 кэВ и невысоких дозах облучения (— 5x1014 см'2) его положение хорошо согласуется с расчетным максимумом упруго выделенной энергии (~ Лд). С уменьшением энергии до 6.5 кэВ пик нарушений смещается на глубину £ Кр - максимума распределения внедренного водорода. Такое увеличение концентрации дефектов в максимуме распределения, особенно значительно при энергиях водорода ниже 20 кэВ. При дозах выше ~ 2х1017 см'2, с началом радиационного блистеринга наблюдается насыщение и уширение профиля

Рис. 5. Спектры, оптического Рис. 6. Интерференционная картина в

отражения от поверхностного слоя 81, спектрах отражения 81,

облученного водородом (Н*, 8-Ю17 имплантированного различными

см'2) с различными энергиями (6.5,13 дозами Н* (40 кэВ), и после отжига

и 20 кэВ). при разных температурах.

нарушений от в сторону поверхности.

Существенно, что характерная интерференционная картина возникает сразу после облучения при дозах 2: Зх1016 Н7см2. При термообработке от ~ 200 С до ~ 600 °С, ее качественный характер сохраняется, а интенсивность полос монотонно возрастает с увеличением температуры (Рис. 6). Появление (при ~ 370 °С) наблюдаемых в оптический, микроскоп блистеров на поверхности заметно не сказывается на поведении спектров отражения. Рост и вскрытие блистеров при более высоких температурах вызывает увеличение рассеяния. Небольшое смещение полос при 600 °С связано с началом образования окисного слоя при термообработке на воздухе.

При дозах облучения ниже ~ 2х1016 Ы/см2, наблюдается очень слабая интерференционная картина, которая соответствует отражению от неоднородно нарушенного поверхностного слоя, когда оптически резкие границы не образуются. Термообработка таких образцов не приводит ни к качественному изменению интерференционной картины, ни к ее заметному усилению (Рис. 6).

Полученные данные свидетельствуют, что граница скола, вдоль

которой происходит отщепление, формируется при имплантации. Отслаивание наблюдается с началом термообработки при £ 200 °С еще до появления блистеров, и состоит (согласно оптической модели) в монотонном увеличении высоты зазора (и>) между поверхностным слоем и подложкой. Критическая доза отслаивания ~ (2 - 3)хЮ16 1^/см2 согласуется с литературными данными. При меньших дозах образуется неоднородный нарушенный слой, практически не подверженный действию термообработки. ГЛУБИНА ЗАЛЕГАНИЯГРАНИЦЫСКОЛА ПРИРАДИАЦИОННОМИТЕРМИЧЕСКОМ БЛИСТЕРИНГЕ

Глубина максимума нарушений хорошо согласуется с толщиной поверхностного слоя (/), определяемой по интерференционной картине (Рис. 5, Рис. 6), а также с толщиной слоя, переносимого на опорную пластину при отщеплении . Из анализа интерференции было установлено, что толщина (или глубина залегания блистеров) отличается при радиационном и термически стимулированном блистеринге (Рис.7). В первом случае, она составляет ¡> Яр, а во втором, смещается от ~ Дд к /?р с ростом дозы облучения от ~ ЗхЮ16 до 1хЮ17 см'2 (Рис.8).

н*->а

- «Ьп -(0

1 —* -ю № •С'' С'»

/ У,*

10 20 30 40 £«эВ

Рис.7. Зависимость толщины поверхностного слоя 81 (глубины залегания блистеров) от энергии облучения.

ДхЮПсм"1 0.5 1.0

залегания и высоты блистеров от дозы имплантации водорода в 81, после отжига.

ЗАВИСИМОСТЬ ДИАМЕТРОВ БЛИСТЕРОВОТГЛУБИНЫЗАЛЕГАНИЯ

Образование купола блистера становится энергетически выгодным, когда размер (диаметр) лежащей в его основании микротрещины достигает в процессе роста некоторой критической величины, определяемой соотношением упругой энергии микротрещины в матрице, энергии деформации (изгиба) поверхностного слоя и поверхностной энергии.

Из энергетических соображений следует, что зависимость определяется не только жесткостью поверхностного слоя £) = £/3/12(1-уг), но также связана с механизмом блистеринга [2]. При исследовании радиационного блистеринга была установлена характерная зависимость с1 ~ (Рис. 9, кривая 1), отражающая вклад в отслаивание боковых напряжений,

Рис. 9. Зависимость диаметра блистера й от толщины I поверхностного слоя Si в случае термически стимулированного блистеринга (Ен+ = 40 кэВ, термообработка 450 °С /30 мин.).

связанных с радиационным распуханием

имплантированного слоя и деформацией подложки [4, 5]. Без учета боковых напряжений, основным фактором

отслаивания остается давление газа внутри микротрещины, и получаемая зависимость имеет вид [6]: d ~ f3/4 (Рис. 9, кривая 2).

В данной работе зависимость d{t) исследовалась при термически

стимулированном блистеринге. Глубина залегания границы скола (толщина крышек блистеров, определяется

пробегом ионов. Однако, если больших энергиях ионов (выше 40 - 50 кэВ) t~Rp, то есть хорошо совпадает с глубиной проникновения, то меньших энергиях величина / может в несколько раз превышать Rp. Поэтому, исследования проводились на образцах кремния, имплантированного водородом с одной энергией (40 кэВ), а изменение толщины поверхностного слоя достигалось при послойном стравливании. Диаметр блистеров определялся по микрофотографиям поверхности.

Представленные на Рис. 9 результаты свидетельствуют, что термически стимулированный блистеринг связан с действием боковых напряжений. Это согласуется с тем, что величина боковых напряжений ~ (108 - 109) Па [7] сравнима с давлением газа внутри водородных включений. ПЕРЕСТРОЙКА ВОДОРОДНЫХСОСТОЯНИЙИРОСТБЛИСТЕРОВПРИТЕРМООБРАБОТКЕ

Состав и перестройка водородных состояний в кремнии при термообработке исследовались путем разложения и анализа полос колебательного поглощения ~ 640 см"1 и ~ 2100 см"1. Были выделены два основных состояния оптически активного водорода, связанные с "объемной" составляющей ~ 660 см"1 и суммарной поверхностной составляющей (компоненты ~ 630 и 615 см"1). К первому типу состояний относятся многовакансионные водородные комплексы неоднородно распределенные в нарушенной области, то есть водород "растворенный в объеме" кремния. Поверхностная составляющая относится к водороду, захваченному на внутренних поверхностях пор или полостей.

Молекулярный водород не является оптически активным и не проявляется в ИК спектрах пропускания. Однако о выделении молекулярного водорода и накоплении его внутри блистеров можно косвенно судить по

увеличению их высоты, что связано с ростом внутреннего давления в этом процессе.

Полученные зависимости полного содержания водорода и его отдельных состояний от температуры термообработки при изохронном (30 мин.) отжиге представлены на Рис. 10 (а). Из сопоставления этих зависимостей с ростом (увеличением высоты) блистеров при термообработке (Рис. 10, б) следует:

1. Рост блистеров начинается уже при температуре ~ 250 °С, при которой не наблюдается существенной перестройки состояний оптически активного водорода. Резкое увеличение высоты блистеров начинается вблизи характерного температурного диапазона, обычно используемого для

отщепления (400 - 600 °С). Однако, при достижении температуры 450 °С высота блистеров перестает

увеличиваться и даже начинает уменьшаться.

2. Наибольшая высота блистеров сохраняется в диапазоне температур (400 -600) °С, в котором концентрация поверхностных состояний достигает максимального значения. Рост поверхностных состояний совпадает с уменьшением водорода растворенного в решетке и общего содержания водорода в имплантированном слое. Это означает, что водород, высвобождающийся из ловушек в решетке, либо вообще выходит из образца, либо захватывается на внутренних поверхностях. Выделение водорода внутри полостей должно было бы привести к увеличению давления и, следовательно, высоты блистеров, что не наблюдается.

3. При температурах выше 600 °С, остаются только поверхностные водородные состояния,

высвобождаясь из которых водород окончательно уходит из образца при 750 °С. Высота блистеров при этом уменьшается.

В целом, полученные результаты согласуются с литературными данными. Вместе с тем, важно отметить, что температурный диапазон

а >

Изменение

полной

интенсивности и составляющих полосы 640 см'1 при термообработке, (б) Изменение высоты блистеров при отжиге (1); соответствующий спектр термодесорбции (2) по данным [8].

наиболее эффективного отщепления (400 - 600) °С в больше степени отвечает максимальной концентрации поверхностных водородных состояний, чем увеличению содержания газообразного водорода внутри блистеров. На значительное увеличение концентрации поверхностных состояний и реконструкцию внутренних поверхностей в момент отслаивания указывалось также в работе [9].

РАЗВИТИЕМИКРОСТРУКТУРЫИМПЛАНТИРОВАННОГО СЛОЯ

при термообработке исследовалось с помощью оптического микроскопа в

сочетании с послойным стравливанием.

Несмотря на проявление в спектрах отражения характерной интерференционной картины сразу же после имплантации водорода, блистеры на облученной поверхности обнаруживаются только после термообработки не менее ~ 350 °С. При энергии ионов Н* 40 кэВ их размеры ~ 1-2 мкм. С ростом температуры, при пошаговом изохронном (30 мин.) отжиге, до 450-500 °С блистеры проявляются более отчетливо, а их размеры увеличиваются до нескольких мкм.

Некоторые блистеры вскрываются по контуру, образуя трещину, через которую выходит содержащийся внутри водород. Такие блистеры составляют небольшую часть от общего числа, и дальнейшая термообработка на них не влияет. Однако, увеличение температуры не приводит также к росту невскрытых блистеров (как диаметра, так и высоты). Более того, невскрытые блистеры начинают "исчезать" с поверхности так, что после термообработки при ~ 1000 °С на поверхности остаются только ранее вскрытые блистеры.

"Исчезновение" блистеров связано с образованием под их крышками скоплений мелких 0.3 мкм) пор, которые рассеивают свет,

отражающийся от основания блистеров, и подавляют интерференцию. В результате, блистеры не проявляются как светлые области, но при использовании длиннофокусного объектива микроскопа видно, что рельеф на поверхности сохраняется.

При одношаговом высокотемпературном отжиге (1020 °С, 30 мин.) наблюдаемые блистеры заметно крупнее и все вскрыты. На глубине ~ Кр также наблюдаются скопления мелких пор, однако число блистеров (включая скопления) на единице поверхности значительно меньше, чем при многошаговом отжиге.

Послойный анализ показывает, что мелкопористые скопления залегают на глубине несколько большей, чем основания блистеров. Это позволяет связать образование мелких пор с максимумом распределения внедренного водорода, в котором (или несколько глубже) при дефиците вакансий образуются мелкие газовые пузырьки (водородные преципитаты). Так как глубина залегания блистеров находится ближе к поверхности (между Яц и то это указывает что отслаивание связано не только с имплантационным распределением водорода, но и нарушений (вакансий). Формированием двойной структуры нарушений в имплантированном слое объясняется

накопление молекулярного водорода в двух дефектных областях, расположенных на разной глубине. В четвертой главе.

развит феноменологический подход для определения формы и ориентации газовых (водородных) включений в твердом теле (кремнии) в условиях действия двухосных (боковых) напряжений. На основе теоретического анализа и экспериментальных закономерностей, как установленных в данной работе, так и описываемых в литературе, предложена физическая модель отслаивания при водородном термически стимулированном блистеринге и отщеплении.

МАСШТАБНЬтУРОВНИРАЗРУШЕНШПРИОТСЛАтАНИИ

Исходя их того, что отслаивание представляет собой частный случай процесса разрушения, и следуя общему подходу физической теории разрушения [10], этот процесс необходимо рассматривать как последовательное прохождение основных стадий или масштабных уровней развития дефектов. Имеющиеся экспериментальные данные приводят к выводу, что ключевой стадией термически стимулированного отслаивания является стадия формирования наноразмерных дефектов (газовых включений, пузырьков ~ 1-100 нм). На этой стадии проявляется роль химического взаимодействия внедренного газа, в частности, отличие дефектной структуры при имплантации водорода и гелия. В первом случае, образуются пластинчатые дефекты, которые при термообработке развиваются в микротрещины параллельные поверхности образца, что в конечном счете приводит к отщеплению. Во втором случае, наблюдается укрупнение газовых пузырьков (пор), приводящее к образованию захороненного термически стабильного пористого слоя.

Различная форма включений определяется соотношением упругой и поверхностной энергии системы. Когда преобладает поверхностная энергия, включение стремится принять сферическую форму, минимизируя площадь поверхности. При обратном отношении, минимизируется упругая энергия и включение принимает форму пластинки (диска) [11]. Концентрацией напряжений на краях таких дефектов можно объяснить образование микротрещин, в тех случаях когда не выполняются критерии разрушения перегородки между соседними (сферическими) пузырьками [10]. ФЕНОМЕНОЛОГИЧЕСКИЙ подход

Известно, что стабильному состоянию включений другой фазы в твердом теле, соответствует минимум свободной энергии системы, которая в числе прочего зависит от формы включения. Для определения этой зависимости включение удобно описывать сфероидальной формой, характеризуемой аспектом сфероида (отношение высоты вдоль оси вращения к диаметру). Во-первых, с помощью сфероидов можно моделировать основные типы дефектов: дискообразные (а « 1), сферические (а = 1) и цилиндрические (а » 1), наблюдаемые в имплантированном водородом кремнии [12]. Во-вторых, упругая энергия

сфероидального включений выражается в аналитическом виде через элементарные функции [13].

Газовые пузырьки или полости, в которые выделяются частицы имплантированного плохо растворимого газа, можно рассматривать как упругие включения. В отличие от твердофазных включений их модуль сдвига ц' = 0, а модуль объемного расширения определяется из уравнения состояния газа р(У), К1 =-р[(дСущественной особенностью образуемых при имплантации включений является высокая плотность газа (фактически, жидкости), при которой потенциальная энергия взаимодействия частиц значительно превышает их кинетическую энергию. Поэтому для расчета к! необходимо использовать уравнение состояния реального газа [14], которое отличается как от идеального, так и от ван-дер-ваальсовского. Объем полостей и число частиц (давление) содержащегося в них газа получаются исходя из энергии их образования с учетом химической энергии системы, а также кинетических процессов [5].

В данной работе, для оценок использовались известные типичные параметры водородных включений в кремнии, а основная задача заключалась в определении формы и ориентации включений в поле внешней двухосной нагрузки, создаваемой боковыми напряжениями в имплантированном слое. Такая задача решается путем минимизации свободной энергии системы (матрица + включение) ¥, включающей в себя полную упругую энергию системы и поверхностную энергию на границе раздела Ртф

Полная упругая энергия системы состоит их трех членов = ^ + Гц + где - собственная упругая энергия (релаксации) включения, энергия взаимодействия внешнего и собственного полей упругих напряжений внутри включения, и - энергия взаимодействия внешнего поля с упругой неоднородностью в матрице. Упругая энергия неоднородного сфероидального включения определяется с помощью метода эквивалентного включения Эшелби [13]. Поверхностная энергия у хА, где у ~2 Дж/м2 -удельная поверхностная энергия ^ и большинства других материалов), А -площадь поверхности границы раздела.

Расчеты показывают (Рис. На, б), что в сплошной изотропной среде1 в отсутствие внешней нагрузки энергетически выгодная форма упругого включения, отвечающая минимуму полной энергии зависит от

параметра

I р2К,г _ 1 Р2Ло

В =_-_г - и "Ц , П

р 2(36я)1/3 у*' б ук' ' 11}

который представляет собой отношение упругой и поверхностной энергии

1 Для рассматриваемых включений, с размером £ 10 нм и непосредственно не связанными с кристаллической структурой матрицы, эффекты анизотропии не очень существенны, особенно в кристаллах обладающих кубической симметрией.

системы, при объеме включения Ко (с радиусом /?<>)• При критическом значении р = ро, сферическая форма включения, теряет устойчивость, и включение принимает форму сплюснутого ("диска") или вытянутого ("цилиндр") сфероида (Рис. 11, б). Общее выражение для Ро получается из условия. /'(а)=0, и зависит от коэффициента Пуассона матрицы V и от отношения упругих модулей включения и матрицы к = К1 /К. Когда объемные упругие модули матрицы и включения совпадают (к= 1), Ро = 8/3.

Сфера

(а) (б)

Рис. 11. Зависимость нормированной упругой, поверхностной и полной механической свободной энергии системы от формы включения.

Когда система подвержена действию внешней нагрузки, к собственной энергии включения Р,1 добавляются члены F¿^ И Рла- Для определения роли внешнего воздействия, в данной работе был рассмотрен случай двухосных боковых напряжений, который качественно отличается- от обычно рассматриваемого случая одноосной нагрузки [13]. Полученное решение сводится к виду:

РеМ)

)К =

-1 £1 2 к'

- Ф/«1 ')

(2)

Первый, второй и третий члены в ( 2) представляют собой 7*/, ^ И ^п, соответственно. Функции у(а) (Рис.11), фу (а) и флп (а) (Рис. 12) являются факторами формы включения, а также зависят от параметров и Знак второго слагаемого зависит от направления приложенной нагрузки (Оо < 0 -сжимающие, Сто > 0 - растягивающие напряжения).

ФОРМАИОРИЕНТАЦИЯ ВОДОРОДНЫХВКЛЮЧЕНИЙ В ИМПЛАНТИРОВАННОМСЛОЕ КРЕМНИЯ

Для водородных включений в Si интервал внутренних давлений р ~ 108 - Ю10 Па [3, 15], тогда получаемая из уравнения состояния [14] величина К1 ~ 2x109 Н/м2, что меньше модуля объемного расширения кремния (K$i = 9.8х1010 Н/м2), а диапазон значений параметра к = К1 /Ksi ~ (0.01 - 0.1).

Изменение к в этих пределах качественно не влияет на вид функции Да) (Рис. И), хотя приводит к смещению минимума (в сторону меньших значений а для "диска") и некоторому увеличению Ро.

Наиболее существенным для водорода является его химическое взаимодействие с атомами решетки, то есть захват и образование Si-H связей на внутренних поверхностях в кремнии, что приводит к значительному уменьшению поверхностной энергии у (до ~ 0.1 и менее [3] от поверхностной энергии чистого кремния ysi ~ 2-3 Дж/м2). За счет уменьшения поверхностной энергии, происходит увеличение параметра Р > Ро ( 1), что приводит к неустойчивости сферической формы водородных включений, и при заданных величинах и они принимают дискообразную форму, превращаясь в зародыши микротрещин. Наличие минимума при а > 1 (Рис. 11) объясняет появление также цилиндрических дефектов [12].

Рис. 12. Суммарный вклад в энергию системы от

взаимодействия с упругим полем внешней нагрузки, при различных отношениях

сжимающих боковых

напряжений < 0 к давлению газа р > 0. Двухосная нагрузка Сто'2 действует в плоскости (12), перпендикулярной оси

вращения сфероида; о0" - в плоскости (13), параллельной оси вращения сфероида. На рисунке изображены

энергетически предпочтительные ориентации в предельных случаях (для дискообразных и цилиндрических включений).

В принципе, аналогичное изменение формы может происходить и в процессе роста включений (например, путем коалесценции - Ostwald ripening). В этом случае увеличение параметра Р (1) связано с ростом объема Уо, при сохраняющемся давлении газа р. Последнее условие очень

существенно, и важно, что именно такой характер роста подтверждается экспериментальными исследованиями [12]. Однако, в отсутствие химического взаимодействия, из-за высокой собственной поверхностной энергии кремния, такое превращение невозможно. Это подтверждается ростом газовых пузырьков и крупных вакансионных пор вместо микротрещин при имплантации гелия.

При типичных значениях боковых напряжений в имплантированном слое (сто ~ несколько единиц х 10е Н/м2 [7]) и давления внутри газовых пузырьков, отношение (сто/р)й\. Следовательно, при к ~ 0.1, вклад боковых напряжений в упругую энергию ( 2) невелик, то есть действие боковых напряжений практически не влияет на форму включения, которая преимущественно определяется энергией упругой релаксации. Но независимо от этого, боковые напряжения оказывают ориентирующее воздействие на несферические включения, которые при располагаются

в плоскости боковых напряжений, то есть параллельно имплантированной поверхности (Рис. 12).

ФИЗИЧЕСКАЯМОДЕЛЬ ОТСЛАИВАНИЯПРИТЕРМИЧЕСКОМБЛИСТЕРИНГЕИ ОТЩЕПЛЕНИИ

Особенности поведения водородных включений в кремнии, связанные с изменением их формы и ориентацией в плоскости боковых напряжений (параллельно поверхности) являются основой модели термодинамической трансформации для описания отслаивания при термически стимулированном блистеринге и отщеплении.

Механизмы отслаивания в имплантированном водородом слое кремния связаны с распределениями нарушений по глубине, которые целесообразно представить в виде трех характерных областей, определяемых имплантационными профилями (Рис. 13): (I) - область крупных вакансионных пор в области максимума радиационных дефектов (~ Дд), (II) -область неравновесных водородных включений (между Яр и Яр), и (III) -область кластерирования или "преципитации" водорода (¿.Яр). В области (I), из-за большого размера пор, попадающий в них водород не создает значительных внутренних напряжений. Поэтому, с точки зрения отслаивания наибольший интерес представляют области (II) и (III).

В области (III) образуются мелкие газовые пузырьки нерадиационного происхождения, возникновение которых обусловлено концентрацией газа выше предела растворимости. В таких пузырьках содержится всего несколько молекул Н^ но внутреннее давление в них максимально (до ~ Ю10 Па [2]), так как в условиях дефицита вакансий число частиц газа на одну вакансию достигает наибольшей величины [4]. В результате, именно в этой области располагается максимум распределения напряжений, определяющий границу отслаивания при радиационном блистеринге [4, 5]. Механизм разрушения связан с уменьшением расстояния между пузырьками при облучении (за счет увеличения либо их концентрации, либо размера). Энергетический критерий разрушения в этом случае можно представить в

виде [10]: (Д///)< (///<;), где /

- размер пузырьков, ДI размер перегородки между пузырьками, 1в = 2уЕ/а 2 размер Гриффитса; ¡о ~ (0.5

- 1) мкм, при а ~ р ~ 109 Н/м2 и у ~ 2 Дж/м2.

При термически стимулированном блистеринге, в отличие от радиационного, граница скола располагается в области (II)

имплантационных нарушений (Рис. 13). Физическим механизмом отслаивания в этом случае является изменение формы (термодинамическая трансформация) включений, вследствие уменьшения

поверхностной энергии на границах включений из-за химического

взаимодействия водорода с кремнием. Локальный критерий разрушения определяется концентрацией напряжений а^ж вблизи краев водородных включений [10]: а^" 2:0 А» где Оц, » ОЛЕ, Е- модуль Юнга (1.66x10" Па для 81), р - внутреннее давление газа, г и / - радиус кривизны вершины (полувысота) и радиус дискообразного включения, соответственно.

Отслаивание за счет концентрации напряжений вблизи краев несферических (дискообразных) включений может происходить при значительно меньших 10 раз) внутренних напряжениях (давлениях газа), чем напряжения удовлетворяющие механическому критерию разрушения перегородок между (сферическими) газовыми пузырьками. Ориентация включений и направление развития трещины параллельно поверхности определяется полем боковых напряжений. Взаимодействие соседних взаимно ориентированных включений приводит к усилению локальных напряжений между их вершинами [16] и существенно способствует разрыву перегородок.

Отличительной чертой предлагаемой модели является то, что в качестве движущей силы термически стимулированного отслаивания рассматривается не непосредственно рост внутреннего давления или уменьшение поверхностной энергии [3, 15], а отношение упругой и

нелкие гвзойие ] ■зырьки

•С V/ ^ I Термический • н /см

Радиационный' БЛИСТЕРИНГ

Рис. 13. Схема областей имплантационных нарушений с точки зрения развития дефектов при отслаивании.

поверхностной энергии ф), определяющее изменение формы водородных включений (при Таким образом, основная функция водорода связана

не с накоплением его внутри полостей, а с захватом на их внутренних поверхностях.

Предложенная термодинамическая модель естественным образом учитывает роль химической природы водорода, определяет различие термического и радиационного блистеринга, и дает принципиальное физическое объяснение процессам отслаивания в различных случаях, а именно:

1) отсутствие отщепления в кремнии при имплантации Не;

2) снижение полной дозы облучения при двойной имплантации водорода и гелия [17];

3) возможность введения водорода в кремний не имплантацией, а путем гидрогенизации [16] (из низкотемпературной плазмы или электрохимическим способом [18]);

4) отщепление немонокристаллических материалов (поликристаллического кремния, при имплантации водорода [19]);

5) использование Не (без имплантации водорода) для отщепления и переноса пленок некоторых оксидов металлов (керамических сверхпроводников типа [20]).

Отслаивание в последнем случае также объясняется уменьшением поверхностной энергии на внутренних поверхностях при термообработке, но не за счет химического взаимодействия внедренного газа, а за счет структурной перестройки самой нарушенной полиморфной матрицы.

Особый практический интерес в рассмотренной модели представляет роль боковых напряжений. На величину боковых напряжений при ионном отщеплении можно влиять на стадии связывания опорной и донорной пластин путем: (а) - подбора материалов или (б) -целенаправленной модификации связываемых поверхностей (плазменной обработкой, нанесением окисла различной плотности и т.д.). Важно учитывать, что структурная перестройка материалов при нагреве и различная температурная зависимость их коэффициентов расширения также может приводить как к усилению, так и ослаблению боковых напряжений. В общем заключении

сформулированы основные результаты работы и сделаны практические выводы.

Основные результаты и выводы В МЕТОДИЧЕСКОЙ ЧАСТИ

На основе стандартного оборудования развиты оптические методики для исследования тонкопленочных поверхностных структур оптическими методами.

1. Для измерения спектров относительного отражения (в ближнем УФ - ближнем ИК диапазоне) дополнительно была разработана и изготовлена приставка на отражение к спектрофотометру СФ-20.

2. Разработаны методики обработки экспериментальных спектров отражения и пропускания, а также микрофотографий поверхности, получаемых с помощью оптического микроскопа. Проведено совмещение оптических измерений с послойным стравливанием, что позволяет получать профили исследуемых параметров по глубине. ВЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЙЧАСТИ

1. Установлено, что слоистая структура поверхности образуется непосредственно после имплантации водорода в кремний с дозами выше ~ 2x1016 см'2. Возникающая структура не претерпевает качественных изменений при термообработке до ~ 600 °С.

2. Показано, что глубина залегания границы скола в кремнии зависит от дозы облучения и смещается от ~ Rpm до £ Rpm С ростом дозы облучения от ~ 2хЮ17 до £ 10'7 HVcm2. Это смещение связано с механизмом отслаивания и его изменением при переходе от термически стимулированного к радиационному блистерингу.

3. Проведено измерение и сравнение параметров радиационных и термических блистеров. Показано, что в обоих случаях важную роль в их образовании играют боковые напряжения. Принципиальное значение имеет различная глубина залегания, что указывает на отличие механизмов их зарождения.

4. Практически реализовано ионное отщепление (процесс "Smart-Cut") на имплантированных водородом пластинах кремния, при связывании их с опорной пластиной Si через слой SiCb. Толщины переносимых слоев совпадают с глубиной залегания границы скола при термическом блистеринге. Это подтверждает сходство механизмов термически стимулированного блистеринга и отщепления. ВТЕОРЕТИЧЕСКОЙЧАСТИ

1. Развит феноменологический подход для описания водородных (газовых) включений в кремнии. На основе метода Эшелби для таких сфероидальных включений в получены соотношения, определяющие их форму и ориентацию, в зависимости от внутренних параметров состояния газа, поверхностной энергии на границе раздела и внешней двухосной нагрузки Изложенный подход применим не только для водорода в кремнии, но и в общем случае, для различных газовых включений в твердом теле.

2. Полученные результаты были применены в конкретном случае, для оценки параметров водородных включений в кремнии. Показано, что захват атомов водорода (образование Si-H связей) на внутренних поверхностях приводит к трансформации включений за счет уменьшения поверхностной энергии. Включения принимают сфероидальную, а в предельном случае, дискообразную (пластинчатую) форму. Внешняя сжимающая нагрузка в плоскости пластины, роль которой играют боковые напряжения, приводит к ориентации дискообразных водородных включений параллельно поверхности.

3. Предложена модель отслаивания при термически стимулированном

блистеринге и отщеплении, согласно которой следует различать механизмы отслаивания при радиационном и термическом блистеринге. Модель позволяет объяснить известные экспериментальные закономерности и особенности ионного отщепления. Список цитированной литературы

1. Aspar D., Brael M., Moriceau H., e.a.// Microelectronic Engineering 36, 233-240(1997)

2. Шерцер Б. // В кн."Распыление тел ионной бомбардировкой. Вып.11."/Под ред. Р. Бериша. М.: Мир, 488 с, 360-469 (1986)

3. Han W., Yu J.//J.Appl.Phys. 89(11), 6551-6553 (2001)

4. Мартыненко Ю.В. // В кн.: Физика плазмы, т.З, с.119-175. М.: ВИНИТИ (1982)

5. Martynenko Yu.V. // RadEffects 45,93-102 (1979)

6. Mitani К., Gosele U.M. // Appl.Phys. A 54(6), 543-552 (1992)

7. Zheng Y., Lau S.S., Hochbauer Т., e.a.// JAppl.Phys. 89(5), 2972-2978 (2001)

8. Нага Т., Kakizaki Y., Oshima S., e.a.// The 1997 Joint International Meeting. Paris (31.08-05.09)1997. Meeting Abstracts v.97-2. Abs.No.1988, pp.2306-2307(1997)

9. Киланов Д.В., Попов В.П., Сафронов Л.Н., и др.// ФТП 37(6), 644-648 (2003)

10. Владимиров В.И. "Физическая природа разрушения металлов". М.: Металлургия, 280с. (1984)

11. Nabarro F.R.N. // Ргос. Phys. Soc. 52 (1), 90-93 (1940)

12. Grisolia J., Cristiano F., Ben Assayag G., Claverie A.// Nucl.Instr.Meth. В 178,160-164(2001)

13. Эшелби Дж. "Континуальная теория дислокаций". М.: ИЛ, 248 с. (1963)

14. Tkacz M., Litwiniuk A. // Journal of Alloys and Compounds 330-332, 89-92 (2002)

15. Weldon MX, Marsico V.E., Chabal Y.J., е.а.// J.Vac.Sci.Technol. В 15(4), 1065-1073 (1997)

16. Usenko A.Y., Carr W.N., Bo Chen// J.Mater.Sci.:Mater.Electronics 14, 305309 (2003)

17. Agarwal A., Haynes Т.Е., Venezia V.C., e.a. // Appl.Phys.Lett. 75(9), 1086-1088(1998)

18. Usenko A.Y., Carr W.N.// Mat.Res.Soc.Symp.Proc. 681E, I3.3.1-I3.3.6 (2001)

19. Yun C.H., Quitoriano N.. Cheung N.W.// Appl.Phys.Lett. 82(10), 1544-1546 (2003)

20. Moran P.D., Levy М.//J.Appl.Phys. 94(5), 3045-3050 (2003)

ПЕРЕЧЕНЬ РАБОТ, ОПУБЛИКОВАННЫХ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИИ

1. Aleksandrov P.A., Baranova E.K., Baranova I.V., Budaragin V.V., Litvinov V.L., "Optical investigation of silicon implanted with high doses of Oxygen and Hydrogen ions". Workshop on Physical and Technical Problems of SOI

Structures and Devices. Gurzuf, 1994. NATO ASJ Series 3-4, pp. 163-168. Dopdrecht. Kluwer Acad. Publishes (1995)

2. Александров П.А., Баранова Е.К., Баранова И.В., Бударагин В.В., Литвинов В.Л., "Определение толщин анодных окислов на кристаллической и нарушенной кремниевой подложке методом интерференционной спектроскопии отражения", ПТЭ 1995(4), 167-176 (1995)

3. Aleksandrov P.A., Baranova E.K., Baranova I.V., Budaragin V.V., Litvinov V.L., "The influence of the target surface on the defects formation at low-energy

ion implantation of silicon". Meeting Abstracts of the 1997 Joint International Meeting of 192-nd Meeting ES and 48-th Annual Meeting ISE, Paris (31.09 - 05.10) 1997, v.2, p.1825, Abs.No.1582 (1997)

4. Александров П.А., Баранова Е.К., Баранова И.В., Бударагин В.В., Литвинов В.Л. "Метод измерения распределений по глубине оптически активных состояний, созданных в кремнии ионной имплантацией". ПТЭ 1997(5), 115-118(1997)

5. Александров П.А., Баранова Е.К., Баранова И.В., Бударагин В.В., Литвинов В.Л., Шемардов С.Г., "Применение ионной имплантации в КНИ технологии". Изв.ВУЗов, сер. Электроника, 1998 (5), 17-21 (1998)

6. Александров П.А., Баранова Е.К., Баранова. И.В., Бударагин В.В., Литвинов ВЛ. "Оптическое исследование кремния, имплантированного водородом". Неорг.мат. 34(10), 1230-1233 (1998)

7. Александров П.А., Баранова Е.К., Баранова И.В., Бударагин В.В., Литвинов В.Л. "Взаимодействие кислорода и водорода в кремнии, облученном большими дозами ионов кислорода и водорода". Неорг.мат. 34(10), 1234-1236 (1998)

8. Александров П.А., Баранова Е.К., Баранова И.В., Бударагин В.В., Литвинов В.Л., "Особенности образования дефектов в кремнии, имплантированном низкоэнергетическими ионами водорода". Вестник Нижегородского университета им. Н.И.Лобачевского 1998, вып.2, 17-24 (1998)

9. Александров П.А., Баранова Е.К., Баранова И.В., Бударагин В.В., Литвинов В.Л., Московкин П.Г., "Анализ профилей водорода, имплантированного в кремний большими дозами". Труды IX Межнационального Совещания "Радиационная физика твердого тела" (Севастополь, 28 июня - 3 июля 1999 г.) /под ред. Бондаренко Г.Г./, с.330-336. Москва, Изд-во НИИ ПМТ (1999)

Ю.Александров П.А., Баранова Е.К., Баранова И.В., Бударагин В.В., Литвинов В.Л.,'"Структурные нарушения и их трансформация в режиме "Smart-Cut" технологии". V Всероссийский семинар "Физические и физико-химические основы ионной имплантации" (Нижний Новгород, 1113 октября 2000 г.). Тезисы докладов, с.80-81. Министерство образования РФ, НГУ им. Н.ИЛобачевского, РФФИ (2000)

П.Александров П.А., Баранова Е.К., Баранова И.В., Бударагин В.В., Литвинов В.Л., "Исследование формирования пористого слоя в режимах

25

'Smart-Cut' технологии методом оптической спектроскопии на отражение". V Всероссийский семинар "Физические и физико-химические основы ионной имплантации" (Нижний Новгород, 11-13 октября 2000 г.). Тезисы докладов, с.81. Министерство образования РФ, НГУ им. Н.ИЛобачевского, РФФИ (2000)

12.Александров П.А., Баранова Е.К., Баранова И.В., Бударагин В.В., Литвинов В.Л., "Исследование процессов, происходящих при формировании захороненного пористого слоя в режимах SMART-CUT технологии. I. Структурные нарушения и трансформация дефектов". Труды X Международного Совещания "Радиационная физика твердого тела" (Севастополь, 3-8 июля 2000 г.) /под ред. Бондаренко Г.Г./, с.395-401. Москва, Изд-во НИИ ПМТ (2000)

13.Александров П.А., Баранова Е.К., Баранова И.В., Бударагин В.В., Литвинов В.Л., "Исследование процессов, происходящих при формировании захороненного пористого слоя в режимах SMART-CUT технологии. П. Формирование пористого слоя". Труды X Международного Совещания "Радиационная физика твердого тела" (Севастополь, 3-8 июля 2000 г.) /под ред. Бондаренко Г.Г./, с.402-405. Москва, Изд-во НИИ ПМТ (2000)

14.Александров П.А., Баранова Е.К., Баранова И.В., Бударагин В.В., Литвинов В.Л., Резвов В.А., Юдин Л.И., "Исследование процессов, происходящих при формировании захороненного пористого слоя в режимах 'Smart-cut' технологии". Труды XI Международного Совещания "Радиационная физика твердого тела" (Севастополь, 25-30 июня 2001 г.) /под ред. Бондаренко Г.Г./, с.351-362. Москва, Изд-во НИИ ПМТ (2001)

15.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". // Труды XII Международного Совещания "Радиационная физика твердого тела" (Севастополь, 1 - 6 июля 2002 г.) /под ред. д.ф.-м.н., проф. Бондаренко Г.ГУ, с. 149-160. Москва, Изд-во НИИ ПМТ МГИЕМ (ТУ), 473с. (2002)

16.Aleksandrov P.A., Baranova E.K., Baranova I.V., Budaragin V.V., Litvinov V.L., "Behavior of implanted hydrogen in thermally stimulated blistering in silicon". Rad.Effects 158,771-781 (2003)

17.Александров П.А., Баранова Е.К., Баранова И.В., Бударагин В.В., Литвинов В.Л. "Энергетически стабильная форма водородных включений в кремнии". // Труды XIII Международного Совещания "Радиационная физика твердого тела" (Севастополь, 30 июня - 5 июля 2003 г.) /под ред. д.ф.-м.н., проф. Бондаренко Г.Г./, с.144-153. Москва, Изд-во НИИ ПМТ МГИЕМ (ТУ), 473с. (2003)

18.Александров П.А., Баранова Е.К., Баранова И.В., Бударагин В.В., Литвинов В.Л. "Накопление и выход имплантированного водорода из блистеров в кремнии". Поверхность 2004(1), 78-86 (2004)

Подписано в печать 14.05.2004. Формат 60x90/16 Печать офсетная. Усл. печ. л. 1,625 Тираж 66. Заказ 26. Отпечатано в РНЦ «Курчатовский институт» 123182, Москва, пл. Академика Курчатова

И-88 15

ВВЕДЕНИЕ.

ГЛАВА 1. ПРАКТИЧЕСКОЕ ПРИМЕНЕНИЕ И ФИЗИЧЕСКИЕ ПРОБЛЕМЫ МЕТОДА ВОДОРОДНОГО ОТЩЕПЛЕНИЯ ("SMART-CUT").

1.1 Метод "Smart-Cut".

1.2 Физические основы ионного отщепления.

1.3 Состояние проблеммы и задачи исследований.

Выводы.

ГЛАВА 2. МЕТОДИКА ЭКСПЕРИМЕНТА.

2.1 Подготовка образцов.

2.2 Методы оптической спектроскопии отражения и пропускания.

2.3 Исследование структуры поверхности с помощью оптического микроскопа.

2.4 Методика анодного окисления и стравливания для послойного анализа.

Выводы.

ГЛАВА 3. ФОРМИРОВАНИЕ ПОВЕРХНОСТНОЙ СТРУКТУРЫ И

ОТСЛАИВАНИЕ В ИМПЛАНТАЦИОННЫХ СЛОЯХ SI:H.

3.1 Структурные нарушения в имплантированном слое.

3.2 Интерференция и рассеяние при блистеринге.

3.3 Оптическая модель слоистой структуры поверхности.

3.4 Формирование слоистой структуры при имплантации и термообработке.

3.5 Перестройка водородных состояний.

3.6 Развитие микроструктуры имплантированного слоя.

Выводы.

ГЛАВА 4. ФИЗИЧЕСКИЕ МЕХАНИЗМЫ ВОДОРОДНОГО

БЛИСТЕРИНГА И ОТЩЕПЛЕНИЯ.

4.1 Представление процессов отслаивания с позиции теории разрушения.

4.2 Форма и ориентация газовых включений в твердом теле. (Феноменологический подход).

4.3 Термодинамическая трансформация водородных включений в кремнии.

4.4 Физические модели процессов отслаивания при блистеринге и отщеплении.

Выводы.

Структуры кремний-на-изоляторе (КНИ) являются основой современной микроэлектроники. К настоящему времени разработано и применяется большое число методов для их изготовления. Среди основных методов и типов структур следует выделить: кремний-на-сапфире (КНС), BESOI, SIMOX и Smart-Cut, а также их различные модификации.

Новым и наиболее перспективным является метод ионного отщепления ("Smart-Cut"). На сегодняшний день это единственный метод, который позволяет получать высококачественные структуры, достигая минимальной толщины поверхностного слоя (до ~ 100 нм). Уменьшение, за счет дополнительной обработки, толщины рабочего слоя в конечных приборных структурах до ~ (45 -65) нм открывает возможность для перехода к совершенно новому поколению одноэлектронных приборов, качественно отличающихся от объемных приборов по своим параметрам и принципу работы.

В первоначальном варианте метод "Smart-Cut" был предложен и реализован для изготовления структур Si на Si02. В дальнейшем оказалось, что этот метод может быть распространен на значительно более широкий класс материалов, и использоваться в различных областях: для нанесения тонких оптических покрытий, пленок сверхпроводников, в микромеханике и т.д.

Развитие метода "Smart-Cut" привело к необходимости решения физических задач и детального исследования процессов, лежащих в его основе. Существующие представления оказываются недостаточными, так как не позволяют в полной мере воздействовать на процесс отслаивания и раскрыть потенциальные возможности метода ионного отщепления.

Общий подход исходит из аналогии с хорошо известным эффектом радиационного блистеринга. Вместе с тем, процесс ионного отщепления отличается тем, что происходит при меньших дозах облучения и требует дополнительной термообработки. Особенности такого термически стимулированного блистеринга изучены недостаточно.

Согласно существующим представлениям отслаивание определяется химической природой водорода, с которой связана перестройка водородных состояний, его миграция (диффузия) и накопление внутри микрополостей (микротрещин). Предполагается, что отщепление происходит в результате роста давления газа внутри микротрещин при достижении критического значения. При этом процесс отщепления обычно описывается как механическое разрушение в рамках теории Гриффитса, на основе которой даются некоторые количественные оценки.

Однако такой подход является слишком общим и не позволяет до конца понять особенности термического блистеринга. В частности, остается невыясненным один из наиболее важных вопросов, о конкретной роли химической природы водорода в отщеплении. Выделение имплантированного в кремний гелия происходит приблизительно в тех же режимах что и водорода, но не приводит ни к термически стимулированному блистерингу, ни к отщеплению.

Для объяснения этого факта первоначально высказывалось предположение, что зародышами микротрещин являются специфические водородные пластинчатые дефекты (ВПД или HIPs -Hydrogen Induced Platelets), которые образуются в кристаллической решетке кремния при водородном облучении. Аналогичные дефекты наблюдались и в других кристаллических полупроводниках, где также предшествовали отслаиванию. Но последующие исследования показали возможность отщепления и в некристаллических материалах, в которых подобные дефекты, даже если и существуют, то не играют значительной роли (например, в поликристаллических материалах). Есть и другие факты, не согласующиеся с первостепенной ролью ВПД в отщеплении. Поэтому, в настоящее время, основной причиной образования и докритического роста микротрещин считаются процессы коалесценции (Ostwald ripening) водородных газовых пузырьков. С этой точки зрения, возможность растворения мелких пузырьков непосредственно связана с химическими взаимодействиями водорода, определяющими образование и распад водородных включений. На основе термодинамики, исходя из соотношения между внутренним давлением и поверхностной энергией, можно понять, почему укрупняющиеся полости принимают вид микротрещин. Однако пока не дано четкого объяснения того, почему эти микротрещины ориентируются параллельно имплантированной поверхности. Кроме того, как оказалось, объяснение специфического поведения водорода в кремнии ограничивает предлагаемые модели конкретной системой (Si:H). Были обнаружены материалы, в которых отщепление может быть реализовано при имплантации гелия вместо водорода.

Ряд вопросов связан с применением механических критериев хрупкого разрушения. Во-первых, механика разрушения принципиально не затрагивает стадии зарождения и докритического роста трещин, то есть ограничивается лишь завершающей стадией разрушения. Однако, по разным данным, характер отслаивания (в частности, различия при имплантации водорода и гелия) проявляются на более ранних стадиях. Во-вторых, неровность поверхности после скола свидетельствует, что разрушение происходит по системе микротрещин, а не в результате развития отдельной трещины. В-третьих, исследования показывают, что процесс отщепления носит кинетический характер; это не согласуется с его представлением как неустойчивого роста трещины. В-четвертых, для роста микротрещины необходимо поддержание высокого внутреннего давления, то есть постоянный приток газа (водорода).

Накопление водорода внутри полостей представляет собой отдельный вопрос. Это особенно существенно при высоких плотностях, когда водород характеризуется сильно нелинейным уравнением состояния. Обычно приток водорода в полость трещины связывают с его высвобождением из водородных центров в решетке, диффузией и захватом в микрополостях. Накопление водорода в полостях экспериментально подтверждается при температурах до ~ 450 °С. Но, при более высоких температурах, водород начинает выходить не только из внутренних полостей, но и вообще из образца через внешнюю поверхность. Однако эффективность отслаивания наоборот повышается (уменьшается энергия активации и время отщепления [1]).

Целью данной работы является исследование физических процессов отслаивания при термически стимулированном блистеринге и отщеплении, и определение возможных способов целенаправленного воздействия на эти процессы. Для достижения поставленной цели решаются следующие основные задачи:

1) развитие и практическая реализация эффективных экспериментальных методик исследования тонких поверхностных (имплантационных) слоев и определения их параметров на основе оптических (спектрофотометрических) методов и послойного анализа, применяемого в сочетании с оптическими измерениями, для получения распределений параметров по глубине.

2) экспериментальное исследование закономерностей водородного радиационного и термически стимулированного блистеринга в кремнии, в частности, влияния режимов имплантации водорода и термообработки на (а) накопление поверхностных нарушений и водородных состояний в кремнии, (б) формирование макроскопической слоистой структуры поверхности, (в) параметры блистеров (высоту, диаметр и глубину залегания);

3) практическое осуществление переноса пленки кремния на опорную пластину для исследования экспериментальных структур КНИ на опытных образцах;

4) развитие феноменологического подхода для описания формы и ориентации плотных газовых включений в твердом теле, и его конкретное применение в условиях формирования водородных включений в кремнии;

5) разработка физической модели отслаивания в процессах термически стимулированного блистеринга и отщепления.

Научная новизна работы заключается в том, что впервые:

1. Предложены оригинальные решения для анализа экспериментальных спектров отражения и пропускания: (а) разложение полос колебательного поглощения, с использованием сглаживающей сплайн аппроксимации для дифференцирования экспериментального спектра, выделения составляющих по второй производной спектра и оптимизации спектра совместно с его второй производной; (б) использование двухслойной модели для определения параметров поверхностной слоистой структуры путем анализа интерференционных спектров отражения и их оптимизации; (в) сочетание послойного стравливания с оптическими измерениями.

2. На основе расчета и анализа спектров интерференции модельных структур, обосновано применение двухслойной оптической модели для описания поверхностной слоистой структуры, формируемой при отщеплении (блистеринге), и предложен метод реконструкции трехмерного изображения поверхности при блистеринге (восстановления рельефа вдоль выделенного направления и объемной визуализации) по микрофотографиям, получаемым с помощью оптического микроскопа.

3. С использованием оптических (спектрофотометрических) методов получены следующие экспериментальные результаты. а) Установлено, что при имплантации водорода в кремний с дозами выше критическои (~ 2x1016 HVcm2), граница скола образуется до появления микротрещин при термообработке и проявляется в виде характерной интерференционной картины в спектре отражения. б) Определены основные закономерности и выделены главные отличия термически стимулированного и радиационного блистеринга (положение границы скола по глубине, формирование двойной структуры нарушений в имплантированном слое, зависимость диаметра блистеров от глубины залегания). в) При высокотемпературной термообработке (от > 600 до 1050 °С) образцов кремния, имплантированного водородом, обнаружено образование мелкопористых областей под крышками блистеров, залегающих ниже границы скола. Это эффект объясняется особенностями поведения водорода в кремнии.

4. На основе термодинамических соотношений определена зависимость устойчивой формы водородных (газовых) включений в кремнии от характера взаимодействия на границе раздела и влияние боковых напряжений в имплантированном слое (двухосной нагрузки) на ориентацию несферических включений. Получена величина критического значения параметра (отношения упругой и поверхностной энергии), при котором сферическая форма газовых включений становится неустойчивой. Поскольку этот параметр можно считать определяющим в процессах термического отслаивания, основная роль водорода состоит не только в накоплении в виде газа внутри микрополостей, но и, что более важно, в уменьшении поверхностной энергии за счет захвата на их внутренних поверхностях.

5. Предложена модель для описания термически стимулированного отслаивания (при блистеринге или отщеплении), в результате термодинамической трансформации газовых включений, которая отличается от модели механического разрушения межпузырьковых перегородок при радиационном блистеринге. Она не только определяет роль химической природы водорода в кремнии, но позволяет также обосновать возможность отщепления при имплантации гелия в других материалах.

Практическая значимость работы определяется тем, что:

1. Оптические методики, разработанные в данной работе, применимы для исследования различных поверхностных слоев и тонких пленок.

2. Образование границы скола непосредственно после облучения регистрируется в виде характерной интерференционной картины в спектре отражения. На этом может быть основана методика неразрушающего контроля имплантированных пластин, для оценки возможности отщепления при последующей термообработке (в том числе, при наличии поверхностного окисла).

3. Развитые модельные представления могут быть непосредственно использованы на практике для целенаправленной оптимизации метода ионного отщепления.

На защиту выносятся следующие основные положения:

1. Необходимым условием отщепления является образование после имплантации границы скола, предшествующей отслаиванию при термообработке. Возникающая при этом интерференция в спектре отражения количественно и качественно отличается от случая неоднородно нарушенной поверхности, когда отщепление не происходит (например, при недостаточных дозах водорода или при имплантации Не в кремний). Проявление такой интерференции на образцах непосредственно после имплантации водорода означает, что отслаивание (формирование внутренней границы скола) начинается еще до термообработки. Монотонное и плавное увеличение интенсивности интерференции с ростом температуры отжига означает, что в процессе отщепления граница скола не претерпевает качественных изменений.

2. Оптическая модель слоистой структуры поверхности, согласно которой поверхностная структура, формируемая при отслаивании, представляется в виде поверхностного слоя, отделенного от подложки внутренним слоем (плоскопараллельной трещиной) с коэффициентом преломления п — 1. Расчеты интерференционной картины при блистеринге в рамках этой модели и результаты согласования с экспериментальными спектрами показывают, что определяемые эффективные параметры поверхностной структуры хорошо совпадают с фактическими: высотой и толщиной крышек блистеров. Экстраполяция модели к начальной стадии отслаивания (до появления блистеров) позволяет определить глубину залегания границы скола (толщину отщепляемого слоя). Возможность такой экстраполяции подтверждается экспериментально тем, что толщина переносимого слоя в процессе "Smart-Cut" практически точно совпадает с первоначальной глубиной залегания границы скола.

3. Принципиальное отличие между радиационным и термически стимулированным водородным блистерингом в кремнии, установленное на основе экспериментальных данных и состоящее в различной глубине залегания границы отслаивания в этих процессах. Это качественно небольшое отличие определяет различные механизмы отслаивания.

4. Применение феноменологического подхода для определения энергетически наиболее выгодной формы и ориентации газовых (жидкофазных) включений в сплошной упругой среде, в условиях действия двухосной нагрузки. В его основе лежат термодинамические соотношения, учитывающие: специфику поведения газа как упругого тела, уравнение состояния реального (плотного) газа, влияние химически активного газа на поверхностную энергию на границе раздела фаз, а также действие боковых напряжений в имплантированном слое. Общий подход может использоваться для различных газовых включений в твердом теле, в данной работе он применяется для анализа водородных включений в кремнии. 5. Физическая модель отслаивания при термически стимулированном блистеринге (отщеплении), определяющая различные механизмы отслаивания при радиационном и термическом блистеринге. Работа состоит из следующих частей.

Основные результаты работы состоят в следующем. В методической части:

1. На основе стандартного оборудования развиты оптические методики для исследования тонкопленочных поверхностных структур.

2. Для измерения спектров относительного отражения (в ближнем УФ -ближнем ИК диапазоне) дополнительно разработана и изготовлена приставка на отражение к спектрофотометру СФ-20.

3. Предложены методики обработки экспериментальных спектров отражения и пропускания, а также микрофотографий поверхности, получаемых с помощью оптического микроскопа. Проведено совмещение оптических измерений с послойным стравливанием, что позволяет получать профили исследуемых параметров по глубине.

В экспериментальной части:

1. Установлено, что слоистая структура поверхности образуется сразу после имплантации водорода в кремний с дозами выше ~ 2x1016 см"2. Возникающая структура не претерпевает качественных изменений при термообработке до ~ 600 °С.

2. Показано, что глубина залегания границы скола в кремнии зависит от дозы облучения и смещается от ~ RDm до > Rpm с ростом дозы облучения от ~ 2х1017 до > 10" FTVcm"2. Это смещение связано с механизмом отслаивания и его изменением при переходе от термически стимулированного к радиационному блистерингу.

3. Проведено измерение и сравнение параметров радиационных и термических блистеров. Показано, что в обоих случаях важную роль в их образовании играют боковые напряжения. Принципиальное значение имеет различная глубина залегания границы скола, что указывает на отличие механизмов ее зарождения.

4. Практически реализовано ионное отщепление (процесс "Smart-Cut") на имплантированных водородом пластинах кремния, при связывании их с опорной пластиной Si через слой Si02. Толщины переносимых слоев совпадают с глубиной залегания границы скола при термическом блистеринге. Это подтверждает сходство механизмов термически стимулированного блистеринга и отщепления. В части теории:

1. Развит феноменологический подход для описания водородных (газовых) включений в кремнии. Специфика таких включений состоит в особенностях поведения газа как упругого тела (в частности, газ характеризуется модулем сдвига ц = 0) , а также существенно связана с особенностями химических взаимодействий газа в матрице и изменением поверхностной энергии на внутренних границах раздела фаз.

При высоком внутреннем давлении газа в пузырьках (до ~ Ю10 Па), для его описания становятся некорректными как уравнение состояния идеального газа, так и уравнение Ван-дер-Ваальса. Корректное описание состояния газа возможно лишь с использованием некоторых модифицированных полуэмпирических уравнений состояния, из которых может быть получен его модуль упругого

1 (ар") расширения, „ ~

A \OV Jj

На основе метода Эшелби для сфероидальных включений в твердом теле получены соотношения, определяющие форму и ориентацию газовых включений в зависимости от внутренних параметров состояния газа {Р, V), поверхностной энергии на границе раздела (у) и внешней (двухосной ст* = оу = ст, стг = 0) нагрузки.

Изложенный подход применим не только для водорода в кремнии, но и в общем случае, для различных газовых включений в твердом теле.

2. Полученные результаты были применены в конкретном случае: для оценки параметров водородных пузырьков в кремнии. Из литературных данных (уравнения состояния плотного водородного газа, упругих и термодинамических параметров кремния) следует, что захват атомов водорода (образование Si-H связей) на внутренних поверхностях приводит к уменьшению поверхностной энергии кремния и трансформации водородных включений. Когда поверхностная энергия становится ниже упругой энергии, энергетически выгодным становится переход от сферической к сфероидальной (дискообразной и, в предельной случае, к пластинчатой) форме включений. Внешняя плоская нагрузка, роль которой играют боковые напряжения, приводит к ориентации дискообразных водородных включений параллельно поверхности пластины.

Само по себе соотношение между упругой и поверхностной энергией, определяющее форму включения хорошо известно и не является здесь предметом обсуждения. В данной работе, обращается внимание на то, что неустойчивость сферической формы включения может возникать как в результате увеличения упругой энергии системы (за счет повышения давления газа), так и в результате уменьшения поверхностной энергии на границе раздела фаз. Результаты данной работы приводят к выбору последнего варианта как более предпочтительного.

3. Предложена модель отслаивания при термически стимулированном блистеринге и отщеплении. В соответствии с этой моделью механизмы отслаивания при радиационном и термическом блистеринге отличаются.

В первом случае, образование микротрещин, являющихся зародышами блистеров, происходит в результате механического разрушения межпузырьковых перегородок в кремнии на глубине > RPm, где достигается наибольшая концентрация мелких пузырьков с максимальным внутренним давлением газа.

Во втором случае, отслаивание определяется термодинамическими процессами трансформации водородных включений в имплантированных слоях: переход от сферической к пластинчатой форме включений, ориентированных параллельно поверхности. За счет концентрации напряжений на их вершинах происходит развитие микротрещин.

Предложенная модель позволяет объяснить всю совокупность известных экспериментальных данных и может быть непосредственно использована на практике для контроля процессов отслаивания и целенаправленной оптимизации метода ионного отщепления. * *

В заключение автор выражает глубокую благодарность директору Института Информационных Технологий РНЦ "Курчатовский Институт" Александрову Петру Анатольевичу за постоянное внимание к работе, ценные замечания, полезные рекомендации и помощь в решении всех возникавших вопросов. Особую благодарность и искреннюю признательность автор выражает научным руководителям: Барановой Елене Константиновне и Литвинову Валерию Лазаревичу, принимавших непосредственное участие в экспериментах и обсуждениях, являющихся соавторами основных публикаций, и оказывавших всестороннюю поддержку в работе. Автор благодарит сотрудников РНЦ "Курчатовский Институт", принимавших участие и оказывавших содействие в выполнении данной работы, в частности: Демакова К.Д. и Шемардова С.Г. за помощь при проведении имплантации, Юдина Л.И. и Резвова В.А. за помощь в методических разработках.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

1. Bruel М. // Mat.Res.1.novat.-1999. - Vol.3 - P.9-13.

2. Bruel M. ,Aspar В., Auberton-Herve A.-J. // Jap.J.Appl.Phys. 1997. - Vol.36, Pt.l, No.3B. - P. 1636-1641

3. Bruel M. //Nuel.Instr.Meth. B. 1996. - Vol.108. - P.313-319

4. Попов В.П., Антонова А.И., Французов A.A., и др. // ФТП. 2001. - Т.35, вып.9. - С.1075-1083

5. Aspar D., Bruel М., Moriceau Н., е.а. // Microelectronic Engineering. 1997. -Vol.36. - Р.233-240

6. Gosele U., Tong Q.-Y., Schumacher A., e.a. // Sensors and Actuators. 1999. -Vol.74.-P.161-168.

7. Haisma J., Spierings G.A.C.M., Biermann U.K.P., Pals J.A. // Jap.J.Appl.Phys.-1989. Vol.28, N 8. - P.1426-1443

8. Stokbro K., Nielsen E., Hult E., e.a. // Phys.Rev.B. 1998. - Vol.58, N 24. -P.l 6118-16122

9. Krauter G., Schumacher A., Gosele U. // Sensors and Actuators.A. 1998. -Vol.70. - P.271-275

10. Xin Y.-B., Hsia K.J. // Acta Mater. 1996. - Vol.44, N 3. - P.845-853

11. Мартыненко Ю.В., Рязанов А.И., Фирсов О.Б., Явлинский Ю.Н. // Взаимодействие атомных частиц с твердым телом. / В кн.: Вопросы теории плазмы. Т. 12. - С.205-267. М.: Энергия. -1981.

12. Kinchin G.H., Pease R.S. // Rep.Prog.Phys. 1955 - Vol.18, N 1. - P.l-51

13. Tatarkiewicz J. //Physica.B. -1991. Vol.170, N 1-4. - P.186-196

14. Буренков А.Ф., Комаров Ф.Ф., Кумахов M.A., Темкин М.М. // Пространственные распределения энергии, выделенной в каскаде атомных столкновении в твердых телах. М.: Энергоиздат. - 1985. - 245 с

15. Буренков А.Ф., Комаров Ф.Ф., Кумахов М.А., Темкин М.М. // Таблицы параметров пространственного распределения ионно-имплантированной примеси. Минск: Изд-во БГУ им. Ленина.- 1980.- 352 с.16,17,1819,2021,22,23,24,25,26,27,28,29

16. X., Cheung N.W., Strathman M.D., e.a. // Appl.Phys.Lett. 1997. - Vol.71, N.13. - P.1804-1806

17. Chu W.K., Kastle R.H., Lever R.F., e.a. // Phys.Rev.B. 1977. - Vol.16, N 9. -P.3851-3859

18. Rinnert H., Vergnat M. // Thin Solid Films. 2002. - Vol.403-404. - P.153-156 Cerofolini G.F., Calzolari G., Corni F., e.a. // Phys.Rev.B. - 2000. - Vol.61, N 15. - P.10183-10193

19. Grisolia J., Ben Assayag G., Claverie A., Aspar В., Lagahe C., Laanab L. // Appl.Phys.Lett. 2000. - Vol.76, N 7. - P.852-854

20. Козловский B.B., Козлов B.A. // ФТП. 1999. - Т.ЗЗ, вып.12. - C.1409-1410 Choyke W.J., Irvin R.B., McGruer J.N., e.a. // MRS Soc.Symp.Proc. - 1984. -Vol.27. - P.359

21. Choyke W.J., Irwin R.B., McGruer J.N., e.a. // Nucl.Instr.Meth. 1983. -Vol.209-210. - P.407-412

22. Zheng Y., Lau S.S., Hochbauer Т., e.a. // J.Appl.Phys. 2001. - Vol.89, N. 5. -P.2972-2978

23. Arakawa K., Saitoh K., Mori H., Ono K. //Nucl.Instr.Meth.B. 2003. - Vol.206. -P.76-80

24. Мартыненко Ю.В. // Взаимодействие плазмы с поверхностями. / В кн.: Физика плазмы. (Итоги науки и техники ВИНИТИ АН СССР) Т.З. С.119-175. - М.: ВИНИТИ. -1982

25. Гусева М.И., Мартыненко Ю.В. // УФН. -1981. Т.135, N 4. - С.671-691 Berisch R., Bottiger J., Eckstein W., e.a. // Appl.Phys.Lett. - 1975. - Vol.27, N 4. -P. 199-201

26. EerNisse E.P., Picraux S.T. // J.Appl.Phys. 1977. - Vol.48, N 1. - P.9-1732