Исследование закономерностей формирования волнообразных микро- и наноструктур ионными пучками на поверхности кремния тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.27.01, кандидат физико-математических наук Лепшин, Павел Анатольевич

• Лепшин, Павел Анатольевич
• кандидат физико-математических наук
• 1999

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Лепшин, Павел Анатольевич

СОДЕРЖАНИЕ

Введение

Глава 1. Волнообразный микрорельеф на поверхности полупроводниковых материалов, инициируемый ионной бомбардировкой

1.1. Волнообразный микрорельеф на поверхности кремния

1.2. Волнообразный микрорельеф на поверхности арсенида галлия

1.3. Волнообразный микрорельеф на поверхности других материалов

1.4. Анализ модельных представлений образования волнообразного микрорельефа

Глава 2. Зависимость процесса образования волнообразного микрорельефа на поверхности кремния от условий воздействия ионов Ог и N2+

2.1. In situ регистрация стадий модификации поверхности кремния

при ионной бомбардировке

2.2. Зависимость процесса образования волнообразного микрорельефа от энергии ионов и угла бомбардировки

2.3. Температурная зависимость процесса образования волнообразного микрорельефа

2.4. Морфология волнообразного микрорельефа и геометрия волны

в системе N2+ - Si

2.5. Взаимосвязь длины волны волнообразного микрорельефа с глубиной распыления

Глава 3. Волнообразный микрорельеф и процессы взаимодействия

ионов N2+ с поверхностью кремния

3.1. Состав поверхности в системе N2+ - Si

3.2. Угловая зависимость коэффициента распыления

кремния ионами азота

3.3. Область существования волнообразного микрорельефа в координатах "энергия - угол бомбардировки"

3.4. Влияние исходной топографии поверхности на процесс образования волнообразного микрорельефа

3.5. Исследование модифицированного слоя в системе N2+ - Si

3.6. Обсуждение свойств волнообразного микрорельефа

Глава 4. Волнообразный микрорельеф, инициируемый пучком ионов

N2+, в тонкослойных структурах на основе кремния

4.1. Волнообразный микрорельеф в структуре кремний- на-диэлектрике

4.2. Волнообразный микрорельеф в тонкослойных структурах диэлектрик/кремний

4.3. Волнообразный микрорельеф на заданном микроучастке поверхности кремния

4.4. Пространственная когерентность волнообразного микрорельефа

Выводы

Приложение №

Определение зависимости угла бомбардировки ионной пушки G

от угла наклона плоскости образца Р в РЭОС РШ 660

Приложение №

ИОС и ЭОС регистрация стадий модификации поверхности

кремния ионными пучками

Приложение №

Закономерности изменения оже- эмиссии электронов с поверхности

кремния при формировании волнообразного микрорельефа

Литература

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование закономерностей формирования волнообразных микро- и наноструктур ионными пучками на поверхности кремния»

ВВЕДЕНИЕ

Задача формирования волнообразных микро- и наноструктур на поверхности кремния ионными пучками возникла под влиянием двух основных факторов.

Первым фактором явился возрастающий интерес к физике и технологии структур субмикронного и, в особенности, нанометрового масштаба [1]. Однако минимальные размеры элементов при использовании традиционных литографических методов их формирования ограничены ~ 100 нм. В случае создания наноструктур в диапазоне 10 -нЮО нм с помощью техники остро сфокусированных ионных пучков или зондовой сканирующей микроскопии (АСМ, СТМ) имеются серьезные ограничения, связанные с производительностью. Более того, применение указанных способов становится нереальным для формирования массивов наноструктур с высокой плотностью элементов. Альтернативный вариант решения проблемы создания массивов наноструктур на поверхности полупроводниковых материалов может базироваться на явлении самоорганизации, т.е. на спонтанном формировании наноструктур, происходящем при определенных условиях воздействия на поверхность [2,3].

Явление самоорганизации поверхности твердых тел в виде волнообразного микрорельефа (ВМ) под действием низкоэнергетичной ионной бомбардировки и стало вторым фактором, стимулирующим появление настоящего исследования. Однако, несмотря на то, что одно из первых упоминаний о ВМ на кремнии датируется 1977 годом [4], интерес к нему и, соответственно, информация были крайне ограничены. Определенное оживление картины произошло через 10 лет в 1988 году [5], когда данный тип топографии поверхности попал в поле зрения специалистов, использующих ионные пучки в методах послойного анализа полупроводниковых материалов. Арсенал пучков от ионов инертных газов расширился до химически активных ионов (Cs+, 02+, N2+), а наряду с кремнием

объектами изучения стали ваАэ, А3В5 и другие материалы. Вместе с тем, к началу настоящей работы (1996г.) представленные в литературе экспериментальные данные были весьма неполными и не позволяли судить о степени управляемости процессом образования ВМ. Более того, оставался открытым вопрос о существовании волнообразного нанорельефа (ВНР), т.е. о возможности достижения нанометрового масштаба периода структуры.

Понятие "структура" подразумевает достаточно высокую степень управления процессом ее формирования и параметрами. Поэтому в качестве одной из основных задач работы ставится получение совокупности данных о зависимости процесса формирования ВМ и ВНР от основных экспериментальных параметров воздействия потока ионов на поверхность кремния: типа ионов, энергии, угла бомбардировки и температуры образца. Актуальным является не только изучение условий создания периодических анизотропных микро- и наноструктур (ВМ и ВНР) во всей области ионной бомбардировки, но и установление внутреннего строения отдельных элементов структуры - индивидуальных волн. Естественным и важным этапом работы должно стать детальное исследование с привлечением широкого набора аналитических методов таких фундаментальных аспектов взаимодействия с поверхностью низкоэнергетических химически активных ионов как формирование модифицированного слоя и распыление. Эти процессы играют важную роль в формировании топографии поверхности.

Выбор кремния в качестве объекта изучения вполне закономерен. Он был и в обозримом будущем остается одним из базовых материалов высоких технологий. Основное внимание в работе планируется сосредоточить на волнообразном рельефе с пространственным периодом структуры в диапазоне от 10 до 100 нм. Это обусловлено, в частности, результатами работ [6,7]. Авторам [6] удалось сформировать кремниевые квантовые проволоки с поперечным сечением около 100 нм, на их основе создать транзистор и при температурах жидкого гелия

наблюдать квантовые эффекты. В исследовании [7] отмечается важность создания квантовых приборов именно на кремнии и их функционирования при комнатных температурах. Последнее условие может быть реализовано только при достижении характерного размера около 10 нм. Следует отметить, что наноструктуры на основе кремния представляют интерес не только для наноэлектроники, но и оптоэлектроники. В последние годы значительное развитие получили работы по созданию на базе кремния материалов оптоэлектроники. Так, например, в публикациях [8, 9] представлены результаты исследования оптоэлектронных свойств оксидных слоев кремния, содержащих включения кремния нанометрового масштаба.

В обзоре [3] явления самоорганизации с образованием квантовых точек и проволок рассматриваются исключительно для материалов А3В5. В настоящее время и тем более к началу данной работы примеры формирования массивов периодических анизотропных наноструктур на кремнии в литературе отсутствуют. Поэтому новизна исследования не вызывает каких - либо сомнений.

Оригинальность подхода к решению проблемы создания наноструктур на кремнии заключается в использовании низкоэнергетичных ионных пучков, что в технологическом плане представляется достаточно выигрышным. Легко получаемые и управляемые ионные пучки являются привлекательным инструментом, а сами наноструктуры в перспективе могут быть интегрированы в элементы традиционной кремниевой микротехнологии. По этой причине представляет интерес, не ограничиваясь только кремнием, расширить исследование до тонкослойных структур на его основе. Положительные результаты в данном случае должны усилить практическую значимость работы в целом.

Таким образом, целью настоящей работы является исследование закономерностей управляемого формирования на поверхности кремния массивов волнообразных микро- и наноструктур, а также изучение процессов, происходящих

при взаимодействии низкоэнергетических химически активных ионных пучков с кремнием и лежащих в основе образования данных структур.

При постановке задачи о формировании наноструктур на кремнии с помощью ионных пучков публикации в литературе в основном носили экспериментальную направленность. Это объективно отражало тот факт, что представления о волнообразном микрорельефе находились лишь на стадии аккумуляции экспериментальных данных. Учитывая сложность явления, цель исследования могла быть достигнута только в ходе прямых экспериментов, что и определило в целом экспериментальный характер настоящей работы.

Изложенный в диссертационной работе материал является аргументированным обоснованием следующих основных научных положений, выносимых на защиту:

1. Динамика и морфология волнообразного микро- и нанорельефа при распылении кремния низкоэнергетичными пучками ионов и кислорода. In situ регистрация процесса рельефообразования по изменению эмиссии оже-электронов с поверхности.

2. Зависимости процесса рельефообразования и периода структуры от основных экспериментальных параметров: типа ионов, их энергии, угла бомбардировки, температуры образца кремния. Существование в случае пучка ионов азота устойчивой к распылению структуры и управление ее периодом в нанометровом масштабе размеров.

3. Угловые зависимости состава поверхности и процесса распыления кремния ионами азота. Строение модифицированного бомбардировкой ионами азота приповерхностного слоя кремния. Взаимосвязь процессов взаимодействия ионов азота с кремнием и свойств волнообразного рельефа.

4. Формирование волнообразных наноструктур на заданном микроучастке поверхности кремния. Контролируемое создание массивов кремниевых проволок с нанометровым масштабом поперечного сечения на материале кремний на диэлектрике.

Защищаемые положения в значительной степени отражают научную новизну

работы, которая состоит в том, что в ней впервые:

1. Исследован процесс развития волнообразного нанорельефа и его морфология при распылении поверхности кремния пучком ионов азота. Регистрация процесса образования волнообразного нанорельефа осуществлялась in situ по изменению эмиссии оже-электронов с поверхности.

2. Получены зависимости процесса рельефообразования и периода структуры при бомбардировке поверхности кремния ионами азота от энергии ионов, угла бомбардировки и температуры образца.

3. Измерены угловые зависимости состава поверхности и процесса распыления кремния ионами азота. В широком диапазоне экспериментальных параметров исследован приповерхностный слой кремния, модифицированный ионной бомбардировкой, и определено внутреннее строение индивидуальной волны.

4. С помощью пучка ионов азота сформированы волнообразные наноструктуры на заданном микроучастке поверхности кремния и на материале кремний на диэлектрике (КНД). Структуры на КНД представляют собой массив кремниевых проволок с нанометровым масштабом сечения.

Глава 1 Волнообразный микрорельеф на поверхности полупроводниковых материалов, инициируемый ионной бомбардировкой.

Волнообразный микрорельеф (ВМ), инициируемый ионной бомбардировкой, представляет собой структуру на поверхности твердого тела периодическую в направлении плоскости падения ионного пучка с ориентацией гребней волн перпендикулярной данной плоскости (см. рис. 1.1.). ВМ возникает при отличном от нормали угле бомбардировки 0. В случае скользящих углов (0~8О°) может наблюдаться микрорельеф с ориентацией структуры параллельно плоскости падения ионного пучка [10]. Последний тип микрорельефа не входит в рамки интереса данной работы.

Под понятием ВМ ("wave - like") в настоящем исследовании понимается периодическая, пространственно когерентная структура. Наряду с "wave - like" в иностранной литературе для обозначения волнообразной топографии поверхности широко используется выражение "ripple structure" [10]. Это также периодический анизотропный микрорельеф, но в отличие от ВМ не обладающий пространственной когерентностью. "Ripples" - это ВМ, возмущенный наличием холмов ("hillocks"). Такое возмущение является крайне негативным фактором в плане структурирования поверхности ионными пучками. Именно ВМ будет уделено основное внимание в работе.

Существующее к началу настоящего исследования разнообразие типов пучков и матриц было обусловлено главным образом методами послойного анализа и в первую очередь вторично- ионной масс- спектрометрией (ВИМС). В дальнейшем изложении сочетание типа пучка и облучаемой матрицы будем

называть системой (например, система 02+-81 ). Наряду с ионами инертных газов пучки ионов 02 и Св+ являются штатными зондами в ВИМС [11]. В их арсенал в последнее время вошел и пучок ионов Ы2+ [12].

Наибольшее количество публикаций по ВМ относится к системе пучок - 81. Далее следует ОаАэ. Определенное число работ посвящено соединениям А3В5 и другим материалам. В соответствии с указанной последовательностью систем излагается обзор литературы в главе. Последний ее параграф посвящен существующим представлениям о природе ВМ. Формулировка задачи исследования и ее деталей основана на состоянии литературных данных на начало 1996 года.

1.1. Волнообразный микрорельеф на поверхности кремния.

Система инертный пучок ионов - Si. Исследование топографии поверхности в данной системе выполнено преимущественно в группе Дж. Картера. Основные экспериментальные результаты, полученные в последнее время, изложены в публикациях [13-16]. Авторы описали поведение поверхности

монокристаллического Si (100) под влиянием высокодозного (1017 - Ю20 ион/см2) воздействия пучков ионов Ne+, Ar+, Хе+ и Si+ с энергией Ер от 5 до 40 кэВ. Температуру образца варьировали в достаточно широком диапазоне от 100 до 700 К. Угол бомбардировки во всех работах [13-16] оставался постоянным и равным 9 = 45°. Это в определенной степени ограничило полноту информации о процессе рельефообразования в системе инертный пучок ионов - Si.

С точки зрения природы образования ВМ интерес к работам группы Дж. Картера обусловлен химической инертностью рассматриваемой системы. Условие инертности системы определяется содержанием на поверхности кислородсодержащих примесей непосредственно в процессе ионной бомбардировки. В работе [14] специально отмечается, что уровень базового давления в камере мишени был не хуже 10~б Topp, а содержание кислорода было на два порядка величины ниже. Выполненная на основании экспериментальных параметров облучения оценка показала, что поток распыляемых за счет ионной бомбардировки частиц преобладал над потоком частиц, осаждаемых на поверхность из остаточной атмосферы. Более того, в случае кислорода данное превышение составило более двух порядков величины. Эти оценки снимают вопросы о чистоте экспериментов с инертными пучками и о возможном влиянии химических реакций на процесс образования ВМ в работах группы Дж. Картера.

Общими чертами рельефообразования на кремнии для пучков ионов Ne+, Ar+, Хе+ и Si+ являются следующие. Во-первых, для всех типов ионов появление топографии требует достаточно длительного распыления поверхности. Так, при комнатной температуре доза воздействия составляет от 3-1018 до 1-Ю20 ион/см2. Доза несколько снижается (1018 - 1019 ион/см2) при пониженных температурах. Во-вторых, при низкой температуре образца (Т=120 К) в случае всех указанных ионных пучков наблюдается микрорельеф в виде периодической структуры.

Следует отметить, что областью низких температур (Т=120 К) ограничено существование периодического микрорельефа для легких ионов Ne+ и Si+. При

20 0 4-

комнатной температуре вплоть до дозы 4-10 ион/см в случае ионов Ne на поверхности фиксируются лишь отдельные бугорки и ямки травления, а для ионов Si+ топография слабо выражена в виде хаотически распределенных неоднородностей нанометрового масштаба. В экспериментах с ионами Ne+ (Ер = 20

1Q 9

кэВ, доза - 3-101У ион/см ) снижение температуры образца до 120 К приводило к появлению периодического микрорельефа, представляющего собой сильно возмущенный ВМ (картина типа ряби, "ripples"). Использование пучка ионов Si+ при аналогичных условиях вызывает образование периодического микрорельефа несколько иного качества. На фоне ВМ присутствует большое количество, как изолированных ямок травления, так и слившихся в протяженные цуги. Весьма низкие температуры формирования микрорельефа и указанные дефекты делают проблематичным применение ионов Ne+ и Si+ для структурирования поверхности кремния.

Несмотря на существование периодического микрорельефа в системе Ar+ - Si при комнатной температуре (Ер = 20 кэВ, доза - 3-1019 ион/см2) его качество отвечает ВМ только на ограниченных участках поверхности (~ 5 мкм). Картину портит наличие ямок травления размером до 10 мкм, образование которых предшествует появлению ВМ. Более того, при Т = 400 К ВМ не наблюдается, а на поверхности присутствуют лишь ямки травления.

В случае тяжелых ионов Хе+ при Ер = 40 кэВ ВМ в виде квазисинусоидальных волн малой амплитуды регистрировался вплоть до

17 "7

максимальной температуры экспериментов Т = 700 К, начиная с дозы 10 ион/см . Развитие ВМ с увеличением дозы облучения сопровождалось не только ростом его амплитуды и в меньшей степени длины волны, но и определенной трансформацией его строения. Она заключается в переходе от квазисинусоидального ВМ к

фацетированной структуре топографии, для которой локальный угол бомбардировки на гранях, обращенных к ионному пучку, близок к 0°, а на противоположных составляет ~ 90°. На стадии существования ВМ в системе Хе+ -фактором его возмущения по-прежнему являются ямки травления.

Несмотря на широкий диапазон изменения Ер, заявленный в работах [13-16], экспериментальные данные представлены для Ер = 20; 30; 40 кэВ. При этом отмечается, что в случае пучка ионов Аг+ ВМ или периодический микрорельеф типа ряби не образуется при Ер = 5 и 10 кэВ, т.е. существует энергетический порог порождения ВМ.

В случае пучков ионов Ые+, Аг+, 8Г значения периода формируемых структур лежали в интервале 0,8 - 1,0 мкм и слабо зависели от типа ионов. В экспериментах с ионами Хе+ длина волны ВМ была несколько меньше и достигала 0,44 мкм. Однако, в процессе развития фацетированной структуры ее период возрастал до 1,0 мкм. Указанные значения периода существенно превышают интересуемый диапазон его изменения - 10 ^ 100 нм. Кроме того, в плане перспективности использования данных пучков для структурирования поверхности кремния негативным фактором является высокодозовый характер воздействия ионов на поверхность. Последнее выражается не только в длительности процесса формирования периодического микрорельефа, но приводит, по-видимому, и к появлению серьезных нарушений структуры - ямок травления. В работах [13-16] высказывается предположение о том, что высокие дозы, а в случае легких ионов и низкие температуры, способствуют аккумуляции критической концентрации дефектов в приповерхностном слое, необходимой для образования ВМ.

Система 0/ - Л7. Как отмечалось ранее интерес к данной системе обусловлен широким применением пучка ионов 02+ в методе ВИМС. Это обстоятельство в известной степени определило как направленность исследований, так и условия проведения экспериментов по изучению ВМ в системе 02+-81

Микрорельеф поверхности - негативный фактор послойного ВИМС - анализа, ограничивающий разрешение по глубине [17]. С позиции метода ВИМС актуальной задачей была разработка способов его подавления.

Первой публикацией, где, в частности, рассматривался микрорельеф в системе 02+-Si была работа [18]. Однако, целенаправленное и последовательное изучение периодического микрорельефа началось с 1988 года после выхода в печати результатов исследования [5]. Авторы статьи [5] обнаружили повышение уровня эмиссии вторичных ионов Si+ и As+ на определенной стадии распыления (глубине от исходной поверхности) монокристаллов Si и GaAs пучком ионов 02+ с энергией 2,5-^-8 кэВ. С помощью растровой электронной микроскопии (РЭМ) была установлена корреляция указанного изменения эмиссии с образованием микрорельефа в виде периодической структуры.

Несколько позже были выявлены причины роста эмиссии вторичных ионов при возникновении периодической структуры в системах 02+-Si [19] и 02+-GaAs [20]. Авторы работ [19, 20] связывают увеличение выхода вторичных ионов с сильной нелинейной зависимостью его от содержания кислорода в приповерхностном слое матрицы и, в свою очередь, изменение содержания кислорода определяется углом бомбардировки. Локальный угол бомбардировки на склонах волн (микрорельеф типа ряби, "ripples"), обращенных к ионному пучку, близок к нормальному, а на противоположных гранях - скользящий. Насыщение кислородом склонов с нормальным падением ионов вызывает повышение выхода вторичных ионов по сравнению с исходной поверхностью. Наоборот, в случае граней со скользящими условиями бомбардировки выход ионов несколько понижается. Результирующее изменение эмиссии на топографической поверхности выражается в увеличении выхода вторичных ионов. Реакция вторично- ионной эмиссии на образование периодического микрорельефа на определенной глубине распыления дала в распоряжение исследователей способ in situ контроля процесса

рельефообразования. Это существенным образом упростило получение зависимости данного процесса от экспериментальных условий. Так, в работе [19] при энергии пучка ионов 02+ Ер = 10 кэВ был определен диапазон углов бомбардировки, в котором существует периодический микрорельеф в системе 02-Si: 9 = 32°^58°.

К началу настоящего исследования основные результаты по системе 02+-Si были представлены в статье [21]. В более подробном и расширенном варианте данные приведены в диссертационной работе [22]. Эксперименты выполнены при постоянных Ер = 8 кэВ и угле бомбардировки 0 = 37°, что является существенным недостатком, т. к. не позволяет судить о зависимости процесса рельефообразования от таких важных экспериментальных параметров как Ер и 0. Исследования в работах [21,22] осуществлялись на магнитном секторном ВИМС IMS - 4F, в котором угол 0 зависит от энергии пучка Ер и соответственно отсутствует возможность независимого изменения этих параметров. В качестве фактора воздействия на процесс рельефообразования авторы [21,22] использовали напуск кислорода в камеру образца от фонового уровня до 10~4 Topp. Основной направленностью работ было изучение влияния состава модифицированного слоя на образование периодического микрорельефа.

В работах [21,22] выделены области глубин распыления, отвечающие различным стадиям модификации поверхности в системе 02+-Si: стадии зарождения и медленного развития ВМ (предпереходная область); стадии быстрого его роста (постпереходная область). Данные области разделяет интервал глубин, получивший название переходного, середина глубины которого определена как глубина перехода (transition depth - dT). Глубина dT in situ фиксируется по сигналу вторичных ионов Si+. Ей соответствует интенсивность равная половине от уровня сигнала на постпереходной стадии распыления.

Выбор глубины dx в качестве интегральной характеристики процесса рельефообразования нельзя признать удачным в плане ВМ. Как показали исследования эволюции топографии поверхности в системе 02+-Si методами атомно - силовой микроскопии (АСМ) [22] и РЭМ [23], зародившийся достаточно когерентный ВМ в процессе роста подвержен прогрессирующему возмущению. На фоне ВМ появляются бугры и складки, и он трансформируется в периодический микрорельеф типа ряби. Такой микрорельеф и наблюдается на глубине dx. С формированием данного микрорельефа связывают изменение сигнала вторично-ионной эмиссии и в работе [24]. Существованию ВМ отвечает более ранний этап распыления поверхности по отношению к глубине dx- Признаком завершения перехода является не только выход на насыщение вторично- ионной эмиссии. Локальный угол наклона склонов волн достигает стационарного значения около 40° [22]. Учитывая, что в экспериментах угол бомбардировки 9 ~ 37°, это означает реализацию близкого к нормальному локального угла бомбардировки на склонах волн, обращенных к ионному пучку. На постпереходной стадии при постоянстве локального угла наклона склонов волн наблюдается интенсивный рост периода и амплитуды структуры, а микрорельеф приобретает черты фацетированной поверхности. Таким образом, неустойчивость ВМ в процессе его роста, приводящая к прогрессирующему возмущению, является отрицательной характеристикой системы 02 -Si.

Наряду с исследованием микроскопии поверхности в системе 02+-Si в работе [22] детально изучено влияние напуска кислорода на процесс рельефообразования. Установлено, что увеличение давления кислорода в камере образца вызывает уменьшение глубины dT. Переход наступает при меньших амплитудах зародившегося ВМ. Ростом микрорельефа можно управлять за счет изменения состава поверхности. Адсорбция кислорода в определенных пределах приводит к ускорению развития ВМ. При этом автор [22] не отмечает какого- либо влияния

напуска на длину волны А, ВМ на предпереходной стадии, которая составляла ~ 0,4 мкм. Увеличение давления кислорода до 10~4 Topp полностью подавляло рост ВМ. В экспериментальных условиях работ [21, 22] данный уровень давления обеспечивал полное окисление до фазы Si02.

Следует отметить, что слой диоксида кремния может быть сформирован не только посредством соответствующего напуска кислорода, но и при углах бомбардировки меньших определенного критического угла 9кр = 30° [25, 26]. На основании обобщения данных по изучению зависимости состава поверхности от угла бомбардировки в системе 02 -Si [25, 27] и по угловому диапазону регистрации перехода [19], авторы работ [21, 22] пришли к следующему заключению. Область экспериментальных параметров, определяющих формирование приповерхностного слоя SiOx, является одновременно и областью развития ВМ. Кроме того, в работе [22] показано, что для зарождения ВМ необходимо наличие протяженного по

глубине модифицированного оксидного слоя кремния, в то время как для роста ВМ

\

достаточно покрытия поверхности адсорбированным кислородом.

Важным результатом исследований [21, 22] явилось создание модели роста ВМ из исходной малоамплитудной периодической структуры. В основу модели положены зависимости коэффициента распыления и состава поверхности от угла бомбардировки. Она известна как модель локального связывания кислорода (Local incorporation model [22]). Моделирование роста ВМ дало удовлетворительное согласие расчетной глубины dT с экспериментальным значением. Вопросы зарождения ВМ авторами [21, 22] не рассматриваются и остаются открытыми.

Хорошим дополнением к информации о влиянии состава поверхности в системе 02+-Si на рост ВМ [21, 22] может являться эффект, обнаруженный в работе [28]. Авторы наблюдали подавление роста зародившегося ВМ в системе 02+-Si при облучении поверхности электронным пучком. Последний как известно [29] приводит к восстановлению поверхности окисного слоя, т.е. к обеднению ее

кислородом. Следует отметить, что электронное воздействие не вызвало изменения величины А, зародившегося ВМ.

Заслуживают внимания усилия авторов работ [21, 22] по определению влияния температуры на глубину перехода с1т. С ростом температуры образца (до ~ 150°С) наблюдается увеличение с!т. Эти результаты, однако, носят чисто качественный характер, так как температура в процессе ионной бомбардировки непосредственно не контролировалась. Нагрев образца осуществлялся вне установки, а измерение температуры выполнялось до установления и после извлечения образца из прибора. Отсутствием на приборах ВИМС технической возможности вариации температуры образца, по-видимому, обусловлена прозаическая причина фактического отсутствия в литературе данных о температурной зависимости процесса рельефообразования в системе 02+-8ь

Столь пристальное внимание к работам [21, 22] объясняется тем, что изложенным выше практически была ограничена информация о системе 02-81 к началу настоящего исследования. Результаты, изложенные в работе [30], лишь незначительно дополнили картину. В целом литературные данные не позволяли судить об управляемости процессом образования ВМ в системе 02+-81. Требуется установление зависимости процесса рельефообразования и характеристик ВМ от основных экспериментальных параметров: энергии пучка ионов, угла бомбардировки, температуры образца.

Система Су+ - Л7. Наряду с пучком ионов 02+, пучок ионов Сб+ является штатным зондом в послойном ВИМС- анализе. Однако для целей структурирования поверхности кремния с учетом использования структур в перспективе как объектов электроники, применение ионов щелочного металла представляется весьма проблематичным. Вместе с тем информация по системе Сз+-81 представляет интерес с точки зрения общих закономерностей рельефообразования на кремнии при ионном облучении.

В работах [5, 18] при облучении ионами ВМ или микрорельефа типа ряби не было обнаружено. В исследовании [15] по поводу системы Сз+-81 содержится только краткое замечание о том, что пучок ионов образует волнообразные структуры аналогичные наблюдаемым в системе Хе+-81 Определенную ясность в процесс рельефообразования в системе Сз+-81 внесла работа [31], авторы которой проводили поиск перехода (¿г) в диапазоне углов 0 от 0° до 75° с интервалом в 15° при Ер = 17,5 кэВ. Переход и микрорельеф типа ряби наблюдался только в интервале углов 0 от 45° до 75°. В экспериментах работ [5, 18] 0 < 45 и по этой причине микрорельеф не развивался. Следует отметить определенный сдвиг области развития микрорельефа в сторону больших углов 0 по сравнению с системой 02+-81 (0 = 32°-58° [19] ).

Особую ценность на наш взгляд имеет следующий результат работы [31]. Из анализа сколов образцов с помощью РЭМ была установлена зависимость локальных углов бомбардировки склонов волн от угла 0 при 45°, 60° и 15°. Локальный угол бомбардировки на склоне волны, обращенном к ионному пучку (01), изменялся в диапазоне от 10° до 15°, а в случае противоположного склона локальный угол бомбардировки 02 варьировался около 80°. По мнению авторов указанные величины угла 01 и 02 и их малые вариации при изменении угла 0 смогут, вероятно, найти объяснение в характере зависимости коэффициента распыления У(9) для системы Сз+-8т

Для полноты картины по рельефообразованию на кремнии следует упомянуть о пучках 1+ и С1+. Информация о результатах их применения ограничена буквально предложением в статье [15]. Так, в случае ионов СГ отмечается некоторая аналогия с системой Аг+-81. По той же причине, что и пучок ионов Сз+, данные типы пучков не представляют особого интереса для настоящего исследования.

Система N2+ - Si. Несмотря на то, что информация по системе ограничена четырьмя публикациями [32-35], которые обобщены в работе [7], пучок ионов N2+ представляется достаточно привлекательным для целей настоящего исследования. При одинаковых экспериментальных условиях (Ер, 9) глубина перехода в случае пучка ионов N2+ существенно меньше по сравнению с таковыми при использовании пучка ионов 02+. Для формирования волн с нанометровым масштабом длины волны (волнообразного нанорельефа - ВНР) это свойство системы N2 -Si является весьма ценным. Так, например, при Ер = 3 кэВ и 9 = 47° значение dx « 50 нм [34, 35] и можно ожидать образования ВНР при данных условиях.

Вместе С тем основной направленностью работ [34, 35] было изучение влияния топографии поверхности на результаты послойного ВИМС- анализа с помощью пучка N2+ мелкозалегающих монослоев легирующей примеси в кремнии (5- легирование). В отношении процесса рельефообразования в системе N2+-Si информация представлена только двумя публикациями [32, 33]. Все эксперименты в работах [32-35] выполнены на установке ВИМС IMS - 4F, где угол 9 зависит от энергии пучка Ер. Это является негативным фактором, так как не позволяет проводить опыты с независимым изменением Ер и 9.

Таким образом, в отношении обоих систем 02+-Si и N2+-Si актуальным является проведение исследования процесса образования ВМ, его динамики развития и микроскопических характеристик в зависимости от основных параметров эксперимента Ер, 9 и Т. Более того, параллельное изучение двух систем позволит выявить роль типа пучка в данном процессе при близких атомных массах химически активных ионов 02+ и N2+.

1.2. Волнообразный микрорельеф на поверхности арсенида галлия.

ОаАв не является объектом исследования в настоящей работе, однако, информация о рельефообразовании на его поверхности крайне интересна и полезна, так как содержит данные о зависимости процесса от основных экспериментальных условий Ер, 0 и Т. •

Система О/ - ОаА$. Несмотря на то, что одним из первых ВМ в системе Ог -ОаАв наблюдали авторы работ [5, 18], основной объем экспериментальных результатов получен в последовательном цикле исследований группы А. Ишитани. [28, 36-41].

Системы Ог -ОаАБ и 02 -81 объединяет то обстоятельство, что при одинаковых экспериментальных значениях Ер и 0 они имеют на глубине перехода ¿г близкий по масштабу субмикронный ВМ. Так, при Ер = 8 кэВ и 0 = 39° длины волн достаточно близки: X - 0,40 мкм и 0,25 мкм в случае и ваАв, соответственно. В то же время принципиальным образом отличается характер эволюции зародившегося ВМ. В системе 02+-0аАз наблюдается определенное постоянство X до и после перехода. Более того, не происходит и существенного увеличения амплитуды волны ВМ на постпереходной стадии распыления поверхности, т. е. можно говорить, что сформированный ВМ в определенной степени стабилизирован. Он не подвергается такому прогрессирующему возмущению как в случае системы 02 -81.

В интервале энергий ионов Ер = 5,5-ИЗ,0 кэВ и ограниченном диапазоне углов 0 (30° - 45°) изучена зависимость глубины перехода (1т от этих параметров [38, 41]. При постоянном значении угла 0 наблюдается близкий к линейному рост ¿г с увеличением Ер. В то же время <1т больше при меньших углах 0. Совокупность экспериментальных данных была обобщена в зависимости X от величины Ер-соэВ, характер которой также близок к линейному. Важным результатом явилось

установление корреляции между длиной волны А, и глубиной перехода dp, регистрируемой in situ по сигналу вторичных ионов As+. В изученном интервале dx зависимость dx(A-) достаточно неплохо апроксимируется линейной функцией. Таким образом, интегральный параметр процесса рельефообразования dx несет информацию о микроскопической характеристике (А.) ВМ.

Подтверждением линейного характера зависимости А(ЕР) в системе C>2+-GaAs в интервале Ер от 3 кэВ до 9 кэВ служат данные работы [42]. Вышеизложенное позволяет рассматривать энергию пучка в качестве параметра управления процессом образования ВМ.

Следует отметить факт влияния электронного облучения на длину волны в системе 02+-GaAs [28]. В отличие от системы 02 -Si, где воздействие электронного пучка приводило к подавлению роста ВМ без изменения А-, в данном случае дополнительное электронное облучение поверхности вызывало как уменьшение глубины перехода dx, так и А,. При плотности потока электронов 1,2 тА/см2 относительное уменьшение А, составило ~ 20%.

Заслуживает внимания оригинальный эксперимент с изменением ориентации образца на 90° относительно направления ионной бомбардировки после формирования ВМ [36, 37]. Возобновление ионной бомбардировки поверхности GaAs с ВМ в измененных условиях вызывало достаточно быструю реконструкцию микрорельефа. Вновь образованный ВМ имел ориентацию гребней волн перпендикулярную направлению падения ионного пучка. Осуществился поворот волнового вектора ВМ в плоскости поверхности на 90°. Трансформация ВМ нашла адекватное отражение в поведении сигнала вторичных ионов As+. Аналогичный эксперимент и результат описаны в статье [33] для системы N2+-Si.

Если разовый поворот образца в плоскости поверхности на 90° сопровождается сменой ориентации ВМ, то вращение образца GaAs в процессе

ионной бомбардировки приводило к существенному подавлению топографии поверхности [40, 41]. В случае систем 02+- Si и 02+-AlGaAs/GaAs устранение ВМ за счет вращения образца наблюдалось в работе [43]. Отсутствие выделенного направления бомбардировки мишени при ее вращении способствует равномерному распылению неровностей поверхности. Вращение образца применяется в методах послойного анализа для подавления развития микрорельефа и соответственно повышения разрешения по глубине. Способ послойного анализа с вращением образца впервые был применен в методе электронной оже спектроскопии и известен в литературе как Zalar rotation [44-46].

В отношении упомянутой выше системы 02+-AlxGai_xAs/GaAs следует отметить эффект значительного влияния состава эпитаксиального слоя (х = 0^-0,4) на процесс рельефообразования [47]. Глубина перехода dx, регистрируемая по сигналу вторичных ионов As+, уменьшалась с увеличением величины х. Аналогичный результат сообщается в работе [48], известной, к сожалению, только в виде абстракта конференции. Если для GaAs глубина dx составляла 0,85 мкм, то в случае состава Alo^Gao^As она уменьшилась до 0,10 мкм. Авторы также подтверждают факт стабилизации ВМ в системе 02+-GaAs на постпереходной стадии распыления поверхности.

С точки зрения природы ВМ значительный интерес представляет установленная в работе [24] корреляция между длиной волны X ВМ, измеренной на глубине dx, и глубиной проникновения ионов т. Величина последней была получена из результатов моделирования с использованием программы TRIM. Авторы работы[24] дополнили данные группы Ишитани [36-40] по системе 02+-GaAs своими результатами по системам Cs+-Si и 02+-Si и представили совокупность данных в виде зависимости Х(т). Для каждой системы наблюдается близкий к линейному рост X с увеличением т, т.е. микроскопическая характеристика длина волны непосредственно связана и задается параметрами

модифицированного ионной бомбардировкой приповерхностного слоя материала. Это является серьезным аргументом в пользу того, что изучение модифицированного слоя в системах 02 -81 и ]\Г2+^ должно стать важной составной частью настоящего исследования.

Система Сб+ - ОаАя. Интерес к данной системе в основном обусловлен наличием в литературе информации о температурной зависимости процесса рельефообразования [49]. Эксперименты в работе [49] выполнены при Ер = 17 кэВ и угле 9 = 25° в диапазоне температур образца от - 110 до 200°С. Интервал температур, в котором наблюдалось формирование периодического микрорельефа типа ряби, оказался достаточно узким. Такой микрорельеф не был обнаружен при охлаждении образца до Т = - 30°С и при нагреве свыше 100°С. Определенное постоянство длины волны (Я- ~ 0,80 мкм) в диапазоне Т от 0° до 60°С сменяется ее интенсивным ростом до Х~2 мкм при Т=95°С. Система Сб+ - ваАв характеризуется резкой температурной зависимостью процесса рельефообразования. Ее можно рассматривать в качестве показательного примера того, что даже в случае тяжелых и энергетичных ионов процесс образования ВМ может быть крайне чувствителен к температуре образца.

Авторы работы [49] трактуют температурный рост длины волны с позиций модели [50], учитывающей поверхностную самодиффузию в образовании ВМ. В тоже время для системы 02+-А1 о,5бОа о^Ав обнаружено увеличение глубины перехода с1т при охлаждении образца в диапазоне Т от комнатной до - 100°С [47]. Такое поведение (1т противоположно тому, что предсказывает модель [50]. Таким образом, в отличие от энергетической (Ер) температурную зависимость рельефообразования крайне трудно прогнозировать и для близких по массам ионов 02+ и 1Ч2+ вовсе не следует ожидать схожего характера ее поведения.

1.3. Волнообразный микрорельеф на поверхности других материалов.

Наряду с ОаАэ в работах [39, 41] исследована топография поверхности ряда других материалов А3В5 при воздействии пучка ионов 02+ сЕр= 10,5 кэВ и углом 0 = 37°. Информация представлена в виде таблицы № 1. Для сравнения приведены данные для СаАз.

Таблица № 1. Характеристика топографии поверхности материалов

при облучении пучком ионов 0?+.

Материал Тип микрорельефа Глубина перехода ¿г (мкм) Длина волны А, на глубине с!т (нм) Угол * а (град.)

ваАэ Волнообразный микрорельеф 1,34 270 26

ОаР Гладкая поверхность — — —

ваБЬ Микрорельеф в виде гранул с некоторой ориентацией, перпендикулярной направлению падения пучка ионов.

1пАз Волнообразный микрорельеф 0,48 160 29

1пР Крупномасштабный микрорельеф подобный ряби со средним периодом ~ 1мкм ~ 10

*Угол а - угол наклона склонов волн, обращенных к ионному пучку.

Волнообразный микрорельеф существует на поверхности только ОаАв и ЬзАв. Данные материалы характеризуются схожим поведением при распылении поверхности пучком ионов 02+. Меньшие размеры волны наблюдаются для ТпАб.

Следует отметить, что в отличие от системы 02-Si, локальный угол бомбардировки на склонах волн, обращенных к ионному пучку, отличен от 0° и составляет ~ 10°. Остальные материалы (GaP, GaSb, InP) проявляют индивидуальный характер микрорельефа. Для InP аналогичная картина микрорельефа наблюдалась в работе [18].

Кроме полупроводниковых матриц ВМ зафиксирован при распылении ионами инертных газов поверхности Si02 [51], стекла и ряда других аморфных твердых тел [52, стр. 339 - 343]. В случае Si02 бомбардировка осуществлялась

1 £\ —О

ионами Хе с Ер = 1 кэВ и 9 = 55°. При дозе — 1-10 см на фоне хаотично распределенных неоднородностей размером ~ 0,5 мкм с помощью АСМ обнаружен волнообразный нанорельеф с X ~ 30 нм и амплитудой волны ~ 1,3 нм.

Аморфные и полупроводниковые материалы объединяет следующее. В условиях ионного облучения поверхность последних и, в частности, Si становится аморфной при дозах на 2 - 3 порядка меньших тех, которые необходимы для развития заметного микрорельефа [53]. Авторы ряда работ [13-15, 24] высказываются в пользу того, что наличие аморфного приповерхностного слоя является необходимым условием образования ВМ или микрорельефа типа ряби. В этом находит объяснение, например, такой экспериментальный факт, как независимость ВМ от кристаллографической ориентации образца монокристалла Si. ВМ не образуется в условиях, обеспечивающих рекристаллизацию аморфного слоя [24].

ВМ, являющийся предметом изучения в настоящей работе, не следует смешивать с другими повторяющимися структурами такими как периодические террасы и фацетирование поверхности. Если ВМ имеет в поперечном сечении близкую к синусоидальной форму, то в случае последних явно выражен кристаллографический характер топографии. Иная соответственно и природа их образования. Сильное фацетирование поверхности монокристалла Си (100)

наблюдалось при его распылении ионами [54, стр. 315 - 319] и Аг+ [55]. Особенностью данного типа микрорельефа является крайне узкий диапазон углов бомбардировки 9(0 = 38°-г-40°), в котором обнаружено его возникновение. Это связано с механизмом рельефообразования, который по мнению авторов работ [54, 55] обусловлен эффектами каналирования ионов в монокристалле.

Наряду с ВМ в системе (100) установлено существование

крупномасштабного кристаллографического микрорельефа в виде повторяющихся террас в интервале углов 0 = 37° -ь 38° [12, 23, 33]. В работе [12] сделано заключение о схожем с системой пучок - Си (100) механизме образования данного микрорельефа.

Для полноты картины следует отметить случай регистрации периодической структуры с периодом 200 нм и амплитудой 1,1 нм при бомбардировке поверхности монокристалла Ое вдоль азимутального направления <100> пучком ионов Хе с Ер = 1 кэВ и углом 9 = 55° [56]. Важным условием ее возникновения является нагрев образца до температуры 523 К и выше. Анализ образца методом дифракции быстрых электронов показал, что при температурах, ниже указанной, поверхность аморфизирована, а выше - происходит ее отжиг и кристаллизация. Периодическая структура в системе Хе+-Ое наблюдается в условиях кристаллической поверхности. Этот экспериментальный факт указывает на то, что механизм ее зарождения отличен от случая ВМ.

1.4. Анализ модельных представлений образования волнообразного

микрорельефа.

Развитие модельных представлений об эволюции топографии поверхности в виде ВМ при ионной бомбардировке можно представить как последовательность этапов, каждый из которых привносил в общую картину процесса определенное явление, инициируемое ионным облучением твердого тела.

Общеизвестно, что отправным положением в теории распыления поверхности является модель Зигмунда [54, 57], которая трактует распыление как процесс хаотического удаления атомов твердого тела во времени и пространстве. Скорость удаления материала в точке на поверхности пропорциональна энерговыделению в данной точке, создаваемому падающими ионами. Последнее определяется такими пространственными параметрами, как средней глубиной а положения функции энергораспределения относительно поверхности, ее ширинами а и (3 по осям параллельным и перпендикулярным направлению падения ионов, соответственно. Обычно а, а и Р сравнимы по величине.

Модель Зигмунда предсказывает значения коэффициента распыления У0, его зависимость от угла 9 (Уо/собО) и описывает эволюцию распыления во времени в случае плоской поверхности. При этом топография поверхности представляет собой хаотически распределенные неоднородности атомного масштаба. Образование элементов топографии с размерами на несколько порядков величины больше, а тем более в виде периодической структуры из данной модели не следует.

В модельных представлениях об эволюции поверхности ее состояние часто представляют в виде спектра пространственных частот [50, 51, 56, 58]:

где g(r,t) - распределение высот точек на поверхности по отношению к среднему значению; д - волновой вектор поверхности; - спектр пространственных

частот, отражающий структуру поверхности. Измеряемое экспериментально на участке поверхности с размером Ь среднеквадратичное значение амплитуд топографических неоднородностей а связано со спектром пространственных частот следующим образом:

(1.1)

(1.2)

Поведение величины Ъ(ц,1) описывается линейным уравнением вида:

I 2

с/

—= (1.3)

где - суммарная константа скоростей процессов, протекающих на поверхности

при ионной бомбардировке; а - частотно независимый член, пропорциональный общему количеству распыленного материала. Он представляет процесс стохастического удаления атомов с плоской поверхности, результатом которого является Пуассоновское распределение высот топографических неоднородностей. После интегрирования по I уравнение (1.3) превращается в следующее выражение:

\КЧ4 =|/го(^)|2ехр(^-0 + -^[ехр(^-0-1] (1.4)

Кч

Здесь \(ц) - спектр исходной топографии поверхности.

Модель распыления Зигмунда, как отмечалось выше, не может объяснить образование периодической структуры на поверхности.

Появление периодических решений в уравнении, описывающем эволюцию поверхности с изначальным возмущением в виде слабо выраженной топографии хаотического характера, стало возможным при рассмотрении процесса распыления на микроскопическом уровне с учетом кривизны поверхности в локальной области какой-либо выбранной точки на поверхности [50]. Учет кривизны поверхности и процессов энерговыделения в локальном окружении приводит к тому, что точки, расположенные во впадинах между неоднородностями, будут распыляться более интенсивно по сравнению с их вершинами. Авторами работы [49] было получено выражение для первого слагаемого константы :

Ь^я2, (1.5)

где я=- ^ • у0 (е; • /т/е;+г2 (%)],

f - поток ионов; п - атомная плотность; Г] и Г2 - безразмерные функции утла 0 и параметров энергораспределения (а, а, (3), учитывающие зависимость

коэффициента распыления от кривизны поверхности. При углах 0 меньше значений, когда реализуются скользящие условия бомбардировки, Г1 « Г2 < 0. Выполнение последнего соотношения означает, во-первых, ориентацию волнового вектора структуры на поверхности параллельно направлению падения ионного пучка, во-вторых, 8>0, что отвечает согласно выражению (1.4) экспоненциальному росту структуры с соответствующим волновым вектором.

Согласно данной модели наиболее быстро будет расти периодическое возмущение с длиной волны X близкой к значению а (средней глубине положения функции энерговыделения). Действительно, параметр а задает пространственные размеры процесса распыления и, соответственно, определяет масштаб X. Однако, наблюдаемые значения X могут на два порядка величины превышать а.

Для исправления ситуации авторы работы [50] сделали следующий шаг и формально ввели в уравнение, описывающее эволюцию поверхности во времени (ЭЫсЯ:), член, учитывающий поверхностную самодиффузию атомов. Выражение для после этого дополнилось новым слагаемым и приобрело вид:

Я(1 = 8Ч2-ВЧ4, (1.6)

где В = 0,уу/п2квТ. Здесь - коэффициент поверхностной самодиффузии; у -свободная энергия поверхности на единицу площади; у - число атомов на единицу площади поверхности. Итоговым результатом статьи [50] стало выражение для X = 2%1<\\

X = 2тс(2пВЯ'-а-У0(6)-Г2)1/2, (1.7)

следствием которого явилась качественная зависимость X от Т в виде:

X ~ ({ Т)~1/2 ехр(-АЕ/2квТ), (1.8)

где АЕ - энергия активации поверхностной самодиффузии. В исследовании [49] данная зависимость была использована для объяснения увеличения X с повышением Т в системе Сз+-ОаА8.

Используя данные одной из экспериментальных работ, где наблюдалась периодическая структура сХ~ 0,3 мкм, авторы модели [50] выполнили оценку X по формуле (1.7) и получили более, чем на порядок величины завышенное значение X ~ 5 мкм. Это различие они отнесли на счет неопределенности Дополнительная критика в адрес модели [50] по ряду позиций содержится в работах [21, 22]. Она не объясняет как увеличения скорости роста структуры в условиях напуска кислорода в камеру образца, так и различий между системами 02+-81 и Аг+-8ь Не обнаружено и влияния потока ионов кислорода f на глубину перехода. По совокупности экспериментальных результатов сделано заключение о том, что поверхностная диффузия не является доминирующим механизмом развития ВМ в системе 02-81 [21, 22].

Важным этапом эволюции представлений о природе ВМ стало включение в модель такого явления как релаксация топографических неоднородностей, обусловленная индуцированной ионным пучком вязкостью приповерхностного слоя твердого тела. Поводом для этого послужили работы [59-61], где проявление вязких свойств поверхностных слоев 81 и 8Ю2 наблюдалось экспериментально для высокоэнергетичных пучков ионов (-100 кэВ, ~1 МэВ). Данное явление находит проявление и в случае ионов низких энергий (~1 кэВ), чему служат примером цитированные ранее работы [51, 56]. После введения слагаемого, ответственного за релаксацию через вязкость (г|) в выражение для константы оно приняло окончательный вид:

11<1 = -РЧ + 8Я2-0Ч4, (1.9)

где Б = у/г\. Fq - скорость релаксации топографических неоднородностей посредством вязких потоков, инициируемых ионной бомбардировкой.

Как из знака у первого и третьего членов выражения (1.9), так и из общих физических соображений следует, что вязкость и поверхностная диффузия

приводят к сглаживанию топографических неоднородностей поверхности. Движущей силой этих процессов является минимизация свободной энергии поверхности у. Различие между ними заключается в следующем. Коротковолновые структуры на поверхности релаксируют более быстро за счет диффузии, а в случае длинноволновых образований более эффективно действует вязкость. Согласно выражению (1.9) только процесс распыления обеспечивает рост топографии. Таким образом, следуя вышеизложенному, порожденная ионной бомбардировкой структура является продуктом соревнования между развитием топографии посредством как стохастического распыления, так и зависящего от локальной кривизны поверхности, с одной стороны, и процессами сглаживания поверхности в виде поверхностной диффузии и вязких потоков, с другой стороны.

Из уравнения (1.4) и выражения (1.5) для видно, что если положительная величина, то амплитуда Фурье компоненты с определенным волновым вектором q будет возрастать экспоненциально. В противном случае (^<0) амплитуда достигает стационарного значения | сх/К^, |. Максимальная величина будет определять преимущественный волновой вектор д* ВМ. Из уравнения (1.4) следует и другое важное в отношении динамики развития ВМ

положение. Если изначальная поверхность гладкая |(/г0(<7)|2 =0, то даже при

-г- 12

большом значении , к(ц,()\ первоначально нарастает линейно во времени

подобно чисто стохастическому процессу. Топографические неоднородности

Ь0(д)\ выступают в качестве "ускорителя" роста ВМ.

Достаточно наглядно действие релаксации топографии за счет вязких свойств приповерхностного слоя продемонстрировано для систем Н+, Не+, Хе+-81 в исследовании [51]. Наиболее впечатляющим примером, в котором представлено проявление всех трех указанных выше факторов развития ВМ, по-видимому, является работа [56]. Авторы на полукачественном уровне логично обосновали

поведение топографии в системе Хе-ве в различных температурных режимах при ионной бомбардировке.

Машинному моделированию процессов распыления и миграции возбужденных ионной бомбардировкой атомов поверхности при развитии регулярного рельефа с заданной длиной волны ~ 10 нм посвящен ряд публикаций в отечественной литературе [62-65]. Отмечается роль не только распыления, но и перепыления материала с соседних склонов волн в самоорганизации волнообразного рельефа с указанным размером периода. Дополнительный учет перепыления, с одной стороны, приводит к некоторому движению волн, а, с другой стороны, обеспечивает восстановление регулярности структуры в случае ее нарушения. Возможность жесткой самоорганизации крайне важна в плане когерентности структуры.

Следует отметить, что не только распыление может выступать в качестве фактора роста топографии поверхности в виде ВМ. Образование крупномасштабного волнообразного рельефа с X от нескольких мкм до ~ 25 мкм обнаружено при облучении и металлических стекол различными

высокоэнергетичными ( ~ МэВ) пучками (Хе+, Г, Ые+, Не+) [66-68]. Облучение образцов не сопровождалось потерей вещества. При воздействии ионов Хе+ и Г с

14 2

дозами 1-1(Г ион/см порожденная топография является результатом баланса процессов сглаживания за счет вязкости и роста, обусловленного сдвиговой деформацией. Последняя возникает в модифицированном слое образца из-за неизотропного распределения напряжений, вызванных ионным облучением при углах 0 > 0кр. « 20° [66]. Имплантация ионов Ые+ и Не+ при дозах ~ МО19 ион/см2 приводит к образованию на поверхности волнообразного рельефа даже при нормальном падении ионов на поверхность (0 = 0) [67, 68]. По мнению авторов работ [67, 68] причина явления заключается в упругих нестабильностях при достижении критического значения напряжения. Наблюдающийся при

высокодозном воздействии инертными ионами процесс подобный блистерингу способствует усилению образования волнообразного рельефа.

Таким образом, существующие к началу настоящей работы модельные представления не в состоянии как предсказать длину волны ВМ, так и корректно объяснить ряд экспериментальных фактов. Остановить выбор на какой- либо модели не представляется возможным. По-видимому, требуется дальнейшая аккумуляция экспериментального материала для большей определенности в представлениях о природе ВМ.

35

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Лепшин, Павел Анатольевич, 1999 год

ЛИТЕРАТУРА

1. Гуляев Ю. В., Сандомирский В. Б., Суханов А. А., Ткач Ю. Я. Физические ограничения минимальных размеров элементов современной микроэлектроники. -УФН, 1984, т. 144, вып. 3, с. 475-495.

2. Routkevitch D., Tager A. A., Haruyama J., Almawlawi D., Moskovits M., Xu J. M. Nonlitographic Nano - Wire Arrays: Fabrication, Physics and Device Applications. - IEEE Transactions on Election Devices, 1996, v. 43, № 10, p. 1646-1657.

3. Леденцов H. H., Устинов В. М., Щукин В. А., Копьев П. С., Алферов Ж. И., Бимберг Д. Гетероструктуры с квантовыми точками: получение, свойства, лазеры. Обзор. - Физика и техника полупроводников, 1998, т. 32, № 4, с. 385410.

4. Carter G., Nobes М. J., Whitton J. L., Tanovic L., Williams J. S. Experimental and theoretical studies of bombardment induced surface morphology changes. - Proc. VII Intern. Conf. on Atomic collisions in solids, Moscow, 1977, p. 178-182.

5. Stevie F. A., Kahora P. M., Simons D. S., Chi P. Secondary ion yield changes in Si and GaAs due to topography changes during 02' or Cs+ ion bombardment. - J. Vac. Sci. Technol., 1988, v. A4, p. 76-80.

6. Colinge J. P., Baie X., Bayot V., Grivei E. A silicon- on- insulator quantum wire. -Solid- State Electronics, 1996, v. 39, № 1, p. 49-51.

7. Laobandung E., Guo L., Wang Y., Chou S. Y. Observation of quantum effects and Coulomb blokade in silicon quantum- dot transistors at temperature over 100 K. -Appl. Phys. Lett., 1995, v. 67, № 7, p. 938-940.

8. Качурин Г. А., Тысченко И. E., Скорупа В., Янков Р. А., Журавлев К. С., Поздников Н. А., Володин В. А., Гутаковский А. К., Лейер А. Ф. Фотолюминесценции слоев Si02, имплантированных ионами Si+ и

отожженных в импульсном режиме. - Физика и техника полупроводников, 1997, т. 31, №6, с. 730-734.

9. Качурин Г. А., Реболе Л., Скорупа В., Янков Р. А., Тысченко И. Е., Фреб X., Беме Т., Лео К. Коротковолновая фотолюминесценция слоев SiC>2, имплантированных большими дозами ионов Si+, Ge+ и Аг+. - Физика и техника полупроводников, 1988, т. 32, № 4, с. 439-444.

10. Lewis G. W., Nobes М. J., Carter G., Whitton J. L. The mechanisms of etch pit and ripple structure formation on ion bombarded Si and other amoiphous solids. - Nucl. Instr. and Methods, 1980, № 170, p. 363-369.

11. Wilson R. G., Stevie F. A., Magee C. W. Secondary Ion Mass Spectrometry. - New York, John Wiley & Sons, 1989, p. 852.

12. Смирнов В. К. Ионно- и электронно- зондовый анализ структур СБИС. -Диссерт. на соиск. уч. степени докт. физ.-мат. наук, Ярославль, 1995, с. 315.

13. Carter G., Vishnyakov V. Ne+ and Ar Ion Bombardment induced Topography on Si. - Surf, and Interf. Anal., 1995, v. 23, p. 514-520.

14. Carter G., Vishnyakov V., Martynenko Yu. V., Nobes M. J. The effects of ion species and target temperature on topography development on ion bombarded Si. -J. Appl. Phys., 1995, v. 78, № 6, p. 3559-3565.

15. Carter G., Vishnyakov V., Nobes M. J. Ripple topography development on ion bombarded Si. - Nucl. Instr. Methods (B), 1996, v. 115, p. 440-445.

16. Vishnyakov V., Carter G., Goddard D. Т., Nobes M. J. Topography development on selected inert gas and self-ion bombarded Si. - Vacuum, 1995, v. 46, № 7, p. 637643.

17. Magee C. W., Honig R. E. Depth Profiling by SIMS - depth resolution, dynamic range and sensitivity. - Surf, and Interf. Anal., 1982, v. 4, № 2, p. 35-41.

18. Duncan S., Smith R., Sykes D. E., Walls J. M. Surface morphology of Si (100), GaAs (100) and InP (100) following 02+ and Cs+ ion bombardment. - Vacuum, 1984, v. 34, № 1-2, p. 145-151.

19. Wittmaack K. Effect of surface roughening on secondary ion yields and erosion rates of silicon subject to oblique oxygen bombardment. - J. Vac. Sei. Technol., 1990, v. A 8 (3), p. 2246-2250.

20. Karen A., Okuno K., Soeda F., Ishitani A. A study of the secondary- ion yield change on the GaAs surface caused by the 02: ion- beam- induced rippling. - J. Vac. Sei. Technol. A, 1991, v. 9, № 4, p. 2247-2252.

21. Eist К., Vandervorst W. Influence of the composition of the altered layer on the ripple formation. - J. Vac. Sei. Technol., 1994, v. A 12 (6), p. 3205-3216.

22. Eist К. The analysis of Si-based structures with secondary ion mass spectrometry. Physical aspects related to the use of oxygen bombardment. - Ph.D. thesis, Antwerpen, Belgium, September 1993, p. 1-273.

23. Смирнов В. К., Курбатов Д. А., Потапов Е В. Исследование взаимодействия пучков ионов азота и кислорода с поверхностью кремния. - Известия РАН, Сер. физич., 1992, т. 56, № 3. с. 71-76.

24. Inoue Т., Awaji N., Kimura М., Yoshida М. Characterization of the topography of sputtered surfaces by atomic force microscopy. - Proc. of the 9-th Internat. Conf. on Secondary Ion Mass Spectrometry. SIMS IX / Eds. Benninghoven A. et al., Chichester: Wiley, 1994, p. 500-503.

25. Alay J. L., Vandervorst W. XPS Analysis of Ion-beam-induced Oxidation of Substrates. - Surf, and Interf. Anal., 1992, № 19, p. 313-317.

26. Beyer G. P., Patel S. В., Kilner J. A. A SIMS study of the altered layer in Si using 1S02 primaries at various angles of incidence. - Nucl. Instrum. and Meth. in Phys. Research, 1994, v. В 85, p. 370-373.

27. Eist К., Vandervorst W., Bender H., Alay J. Study of the Altered Layer Formation Under Oxygen Bombardment in Combination with Flooding. - Proc. of the 9-th Internat. Conf. on Secondary Ion Mass Spectrometry. SIMS IX / Eds. Benninghoven A. et al., Chichester: Wiley, 1994, p. 617-620.

28. Hatada M., Nakagawa Y., Saeda M., Karen A., Okuno K., Soeda F., Ishitani A. Effect of electron beam irradiation on micro roughening induced by ion bombardment. - Proc. of the 9-th Internat. Conf. on Secondary Ion Mass Spectrometry. SIMS IX / Eds. Benninghoven A. et al., Chichester: Wiley, 1994, p. 738-741.

29. Полонский Б. А., Протопопов О. Д. Пространственное разрешение в растровой оже-спектроскопии. - Поверхность, 1988, № 8, с. 122-126.

30. Okamoto Y., Akadi Y. Surface topographic change during SIMS measurement. -Proc. of the 9-th Internat. Conf. on Secondary Ion Mass Spectrometry. SIMS IX / Eds. Benninghoven A. et al., Chichester: Wiley, 1994, p. 496-499.

31. Matsuura Y., Shichi H., Mitsui Y. The effect of the primaiy ion incident angle on ripple formation in Si during Cs+ ion bombardment. - Proc. of the 9-th Internat. Conf. on Secondary Ion Mass Spectrometry. SIMS IX / Eds. Benninghoven A. et al., Chichester: Wiley, 1994, p. 734-737.

32. Смирнов В. К., Курбатов Д. А., Потапов Е. В. Исследование взаимодействия пучков ионов азота и кислорода с поверхностью кремния. - Известия РАН, сер. физич., 1992, т. 56, № 3, с. 71-76.

33. Смирнов В. К., Курбатов Д. А., Потапов Е. В., Жохов А. В. Локализованные по глубине изменения вторично-ионной эмиссии кремния при бомбардировке поверхности ионами N^. - Поверхность, 1993, № 10, с. 65-73.

34. Смирнов В. К., Симакин С. Г., Макаров В. В., Потапов Е. В. Послойный анализ сверхтонких слоев легирования Ge в кремнии методом вторично-ионной масс-спектрометрии. - Микроэлектроника, 1994, т. 23, вып. 5, с. 61-69.

35. Смирнов В. К., Потапов Е. В., Симакин С. Г., Макаров В. В. Разрешение по глубине при послойном анализе 5-легированного кремния методом вторично-ионной масс-спектрометрии. - Труды ФТИ РАН, 1995, № 9, с. 19-25.

36. Karen A., Okuno К., Soeda F., Ishitani A. Dependence of secondary ion yield on irregularities on the sputtered surface of GaAs. - Proc. of the 7-th Intern. Conf. On Secondary Ion Mass Spectrometry. SIMS-VII / Eds. Benninghoven A. et al., Chichester: Wiley, 1990, p. 139-142.

37. Karen A., Okuno K., Soeda F., Ishitani A. A study of the secondary-ion yield change on the GaAs surface caused by the 0-{ ion-beam-induced rippling. - J. Vac. Sei. Technol., 1991, v. A9, № 4, p. 2247-2252.

38. Karen A., Nakagawa Y., Uchida M., Hatada M., Okuno K., Soeda F., Ishitani A. Dependence of rippled topography of the sputtered surfaces on the energy and the incident angle of the 02+ beam. - Proc. of 8-th Intern. Conf. on Secondary Ion Mass Spectrometry. SIMS-VIII / Eds. Benninghoven A. et al., Chichester: Willey, 1992, p. 339-342.

39. Nakagawa Y., Karen A., Hatada M., Okuno K., Soeda F., Ishitani A. Scanning tunneling microscopy study of the ripple fonnation on sputtered surfaces. - Proc. of the 8-th Internat. Conf. on Secondaiy Ion Mass Spectrometry. SIMS VIII / Eds. Benninghoven A. etal., Chichester: Wiley, 1992, p. 335-338.

40. Hatada M., Karen A., Nakagawa Y., Saeda M., Uchida M., Okmo K., Soeda F. and Ishitani A. Suppression of the ion yield change in GaAs by sample rotation during SIMS measurement. - Proc. of the 8-th Internat. Conf. on Secondary Ion Mass Spectrometry. SIMS VIII / Eds. Benninghoven A. et al., Chichester: Wiley, 1992, p. 351-354.

41. Karen A., Nakagawa Y., Hatada M., Okino K., Soeda F. and Ishitani A. Quantitative Investigation of the 0* -Induced Topography of GaAs and other III-V Semiconductors: an STM Study of the Ripple Formation and Suppression of the

Secondary Ion Yield Chage by Sample Rotation. - Surf, and lnterf. Anal., 1995, v. 23, p. 506-513.

42. Cirlin E. H., Vajo J. J. SIMS with sample rotation. - Proc. of the 8-th Internal Conf. on Secondary Ion Mass Spectrometry. SIMS VIII / Eds. Betininghoven A. et al., Chichester: Wiley, 1992, p. 347-350.

43. Cirlin E. H., Vajo J. J., Hasenberg T. C., Hauenstein R. J. High resolution secondary ion mass spectrometry depth profiling using continuous sample rotation and its application to super lattice and delta-doped sample analysis. - J. Vac. Sci. Technol., 1990, v. 8, №6, p. 4101-4103.

44. Zalar A. Improved depth resolution by sample rotation during Auger electron spectroscopy depth profiling. - Thin Solid Films, 1985, № 124, p. 223-230.

45. Zalar A. Auger Electron Spectroscopy Depth Profiling During Sample Rotation. -Surf, and lnterf. Anal., 1986, v. 9, p. 41-46.

46. Zalar A. Sample rotation in Auger electron spectroscopy depth profiling. - J. Vac. Technol., 1987, v. A5, № 5, p. 2979-2980.

47. Houlton M. R., Dosser O. D., Emeny M. T., Chew A., Sykes D. E. Sputter induced topographical changes in AlGaAs and its implication to high depth resolution SIMS analysis. - Proc. of the 8-th Intemat. Conf. on Secondary Ion Mass Spectrometry. SIMS VIII / Eds. Benninghoven A. et al., Chichester: Wiley, 1992, p. 343-346.

48. Elst K., Vandervorst W., Adams F., Tian C. Material and Temperature Dependence of the Ripple Formation. - Abstracts book of the Eighth International Conference. National Physical Laboratory, England, Liveipool, 1994, p. 50.

49. MacLaren S. W., Baker J. E., Finnegan N. L., Loxton C. M. Surface roughness development during sputtering of GaAs and InP: Evidence for the role of surface diffusion in ripple formation and sputter cone development. - J. Vac. Sci. Technol. A, 1992, v. 10, №3, p. 468-475.

50. Bradley R. M., Harper J. M. Theory of ripple topography induced by ion bombardment. - J. Vac. Sci. Technol. A, 1988, v. 6, №4, p. 2390-2395.

51. Mayer Т. M., Chason E., Howard A. J. Roughening instability and ion-induced viscous relaxation of Si02 surfaces. - J. Appl. Phys., 1994, v. 76, № 3, p. 16331643.

52. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой. Выпуск II: Пер. с англ. / Под ред. Р. Бериша. - М.: Мир, 1986, 488 с.

53. Вавилов В. С., Кекелидзе Н. П., Смирнов JI. С. Действие излучений на полупроводники. - М.: Наука, 1988, 192 с.

54. Распыление твердых тел ионной бомбардировкой. Пер с англ. / Под ред. Р. Бериша. - М.: Мир, 1984, 336 с.

55. Шелякин J1. Б., Шульце Р.- Д. Г., Юрасова В. Е. Некоторые особенности формирования поверхностной структуры монокристаллов при ионной бомбардировке. - Физика плазмы, 1975, т. 1, с. 488-495.

56. Chason Е., Mayer Т. М., Kellerman В. К., Mcllroy D. Т., Howard A. J. Roughening Instability and Evolution of the Ge (001) Surface during Ion Sputtering. - Phys. Rev. Let., 1994, v. 72, № 19, p. 3040-3043.

57. Sigmund P. Collision theory of displacement damage, ion range and sputtering. -Rev. Roum. Phys., 1972, v. 17, № 7-9, p. 823-1105.

58. Carter G., Nobes M. J. Probabilistic and deterministic approaches to surface contour evolution during sputtering. - Vacuum, 1994, v. 45, № 5, p. 539-546.

59. Volkert C. A. Stress and plastic flow in silicon during amorphization by ion bombardment. - J. Appl. Phys., 1991, v. 70, № 7, p. 3521-3527.

60. Volkert C. A. Density changes and viscous flow during structural relaxation of amorphous silicon. - J. Appl. Phys., 1993, v. 74, № 12, p. 7107-7113.

61. Snoeks E., Weber Т., Cacciato A., Polman A. MeV ion irradiation-induced creation and relaxation of mechanical stress in silica. - J. Appl. Phys., 1995, v. 78, № 7, p. 4723-4732.

62. Сотников В. M. Роль распыления и перераспыления в самоорганизации волнового рельефа при ионной бомбардировке. - Поверхность, 1990, № 1, с. 102-107.

63. Сотников В. М. Движение волн регулярного рельефа, генерируемого на поверхности твердого тела, при ионной бомбардировке. - Поверхность, 1990, № 6, с. 20-24.

64. Сотников В. М. Моделирование распыления рельефной поверхности ионами аргона. - Поверхность, 1992, № 10-11, с. 14-20.

65. Сотников В. М. Генерация волнового рельефа в результате перемещения атомов поверхности, возбужденных при ионной бомбардировке. - Известия АН, сер. физическая, 1992, № 6, с. 22-29.

66. Gutzmann A., Klaumunzer S., Meier P. Ion-Beam-Induced Surface Instability of Glassy Fe4oNi4oB2o. - Phys. Rev. Let., 1995, v. 74, № 12, p. 2256-2259.

67. Hajdu C., Paszti F., Lovas I., Freid M. Stress model for the wrinkling of ion-implanted layers. - Phys. Rev. B, 1990, v. 41, № 7, p. 3920-3922.

68. Freid M., Pogany L., Manuaba A., Paszti F., Hajdu C. Experimental verification of the stress model for the wrinkling of ion-implanted layers. - Phys. Rev. B, 1990, v. 41,№7, p. 3923-3927.

69. Методы анализа поверхности: Пер. с англ. / Под ред. А. Зандерны. - М.: Мир, 1979, 582 с.

70. Вудраф Д., Делгар Т. Современные методы исследования поверхности: Пер. с англ. - М.: Мир, 1989, 564 с.

71. Vajo J. J., Doty R. E., Cirlin E. H. Influence of 02+ energy, flux and fluency on the formation and growth of sputtering- induced ripple topography on silicon. - J. Vac. Sci. Technol. A, 1996, v. 14, № 5, p. 2709-2720.

72. Kim K. J., Moon D. W., Jung K.-H. Mechanism of Facet Formation on Ni Surface by Oxygen Ion Sputtering. - Proc. of the 11-th Internat. Conf. on Secondary Ion Mass Spectrometry. SIMS XI / Eds. G. Gillen et al., Chichester: Wiley, 1998, p. 419-422.

73. Jiang Z. X., Alkemade P. F. A. Erosion rate change and surface roughening in Si during oblique 02+ bombardment with oxygen flooding. - Proc. of the 11-th Internat. Conf. on Secondary Ion Mass Spectrometry. SIMS XI / Eds. G. Gillen et al., Chichester: Wiley, 1998, p. 431-434.

74. Jiang Z. X., Alkemade P. F. A. Secondaiy ion mass spectrometry and atomic force spectroscopy studies of surface roughening erosion rate change and resolution in Si during 1 keV 60° 02+ bombardment with oxygen flooding. - J. Vac. Sci. Technol. B, 1998, v. 16, №4, p. 1971-1982.

75. Кривелевич С. А., Кибалов Д. С., Леггшин П. А., Смирнов В. К. Влияние температуры на структуру поверхности при воздействии ионных пучков. -Тез. докл. VI Межнационального совещания "Радиационная физика твердого тела". МГИЭМ, Москва, 1996, с. 105-106.

76. Смирнов В. К., Кривелевич С. А., Кибалов Д. С., Лепшин П. А. Структурирование поверхности кремния ионными пучками. - Труды ФТИАН, 1997, т. 12, с. 62-85.

77. Смирнов В. К., Кривелевич С. А., Лепшин П. А., Кибалов Д. С. Морфология поверхности при бомбардировке кремния ионами азота. - Материалы VII Межнационального совещания "Радиационная физика твердого тела". МГИЭМ, Москва, 1997, с. 59-61.

78. Смирнов В. К., Лепшин П. А., Кривелевич С. А., Кибалов Д. С. Микроскопия микрорельефа при распылении поверхности кремния пучком ионов азота. -Материалы XIII Международной конференции "Взаимодействие ионов с поверхностью". Москва, 1997, т. 1, с. 126-129.

79. Кривелевич С. А., Кибалов Д. С., Лепшин П. А., Смирнов В. К. Влияние температуры на структуру поверхности при воздействии ионных пучков. -Физика и химия обработки материалов, 1998, № 2, с. 27-32.

80. Смирнов В. К., Лепшин П. А., Кривелевич С. А., Кибалов Д. С. Зависимость процесса рельефообразования при бомбардировке кремния ионами азота от энергии и угла бомбардировки. - Неорганические материалы, 1998, т. 34, № 11, с. 1081-1084.

81. Smirnov V. К., Kibalov D. S., Krivelevich S. A., Lepshm P. A., Potapov E. V., Yankov R. A., Skorupa W., Makarov V. V., Danilin A. B. Wave-ordered structures formed on SOI wafers by reactive ion beams. - Nucl. Instr. and Mrth. in Phys. Res. B, 1999, v. 147, p. 310-315.

82. Чокин К. Ш., Переверзев Е. Ю. Пробеги ионов азота низкой энергии в кремнии. - Поверхность, 1990, № 5, с. 57-60.

83. Shimizu R. Quantitative Analysis by Auger Electron Spectroscopy. - Jap. J. Apply. Phys., 1983, v. 22, 1 11, p. 1631-1642.

84. Markwitz A., Baumann H., Grill W., Knop A., Krimmel E. F., Bethge K. Investigations of ultrathin silicon nitride layers produced by low-energy ion implantation and EB-RTA. - Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B, 1994, v. 89, p. 362-368.

85. De Coster W., Brijs В., Alay J., Vandervorst W. RBS, AES and XPS analysis of ion beam induced nitridation of Si and SiGe alloys. - Vacuum, 1994, v. 45, № 4, p. 389395.

86. Petravic M., Williams J. S., Svensson B. G., Conway M. Ion beam induced nitridation and oxidation of silicon. - Proc. of the 11-th Intern. Conf. on Secondary Ion Mass Spectrometry. SIMS XI / Eds. G. Gillen et al., Chichester: Wiley, 1998, p. 331-334.

87. Pan J. S., Wee A. T. S., Huan С. H. A., Tan H. S., Tan K. L. AES analysis of silicon nitride formation by 10 keV N+ and N;.+ ion implantation. - Vacuum, 1996, v. 47, № 12, p. 1495-1499.

88. Pan J. S., Wee A. T. S., Huan С. H. A., Tan H. S., Tan K. L. AES analysis of nitridation of Si (100) by 2-10 keV N2" ion beams. - Appl. Surf. Sci., 1997, v. 115, p. 166-173.

89. Veisfeld N., Geller J. D. Ion sputtering yields measurements for submicrometer thin films. - J. Vac. Sci. Tecnol. A, 1988, v. 6, p. 2077-2081.

90. Wittmaack K., Poker D. B. Interface broadening in sputtering depth profiling through alternating layers of isotopically purified silicon. 1. Experimental results. -Nucl. Instr. Meth. B, 1990, v. 47, p. 224-235.

91. Wittmaack K. The effect of the angle of incidence on secondary ion yields of oxygen - bombarded solids. - Nucl. Instr. Meth., 1983, v. 218, p. 307-311.

92. Homma Y., Maruo T. Comparison of Beam - induced Profile Broadening Effects of Galium and Copper in Oxygen - Bombarded Silicon. - Surf. Interf. Anal., 1989, v. 14, p. 725-729.

93. Bischoff L., Teicchert J. Focused Ion Beam Sputtering of Silicon and Related Materials. - Manuscript FZR-217, Foschungszentmm, Rossendorf, 1998, 36 p.

94. Берт H. А., Сошников И. П. Изучение распыления фосфида, арсенида и антимонида галлия при бомбардировке ионами Аг+ с энергией 2-8 кэВ. - ФТТ, 1993, т. 35, с. 2501-2508.

95. Берт Н. А., Сошников И. П. Распыление полупроводниковых мишеней AlxGai_xAs Аг+ ионами с энергией 2-14 кэВ. - ЖТФ, 1997, т. 67, с. 113-117.

96. Зигмунд П. Распыление ионной бомбардировкой, общие теоретические представления. - В кн. "Распыление твердых тел ионной бомбардировкой" / Под ред. Р. Бериша, М.: Мир, 1984, с. 23-98.

97. Reuter W. A SIMS-XPS study on silicon and germanium under 02+ bombardment. -Nucl. Instr. Meth. B, 1986, v. 15, p. 173-175.

98. Белый В. И., Васильева JI. Л., Гриценко В. А., Гинковер А. С., Репинский С. М., Синица С. П., Смирнова Т. П., Эдельман Ф. Л. Нитрид кремния в электронике. - Новосибирск, Наука, 1981, 200 с.

99. Sander P., Kaiser U., Jede R., Lipinsky D., Gnschow O., Benninghoven A. Secondary ion and neutral formation from oxygen loaded Si (100). - J. Vac. Sci. Technol. A, 1985, v. 3, p. 1946-1954.

100. Warmoltz N., Werner H. W., Morgan A. E. The dependence of the angle of incidence of the steady state sputter yield of silicon bombarded by oxygen ions. -Surf. Interf. Anal., 1980, v. 2, p. 46-52.

101. Андерсен X., Бай X. Измерения коэффициента распыления. - В кн. "Распыление твердых тел ионной бомбардировкой" / Под ред. Р. Бериша, М.: Мир, 1984, с. 194-280.

102. Hunter J. L., Corcoran Jr., Corcoran S. F., Griffis D. P., Osburn С. M. Optimization of primary beam conditions for secondary ion mass spectrometry depth profiling of shallow junctions in silicon using a Cameca IMS-3F. - J. Vac. Sci. Technol. A, 1990, v. 8, № 3, p. 2323-2328.

103. Накамото К. Инфракрасные спектры неорганических и координационных соединений. - М.: Мир, 1966, 411 с.

104. Smirnov V. К., Simakin S. G., Potapov Е. V., Makarov V. V. SIMS Depth Profiling of Delta Doped Layers in Silicon. - Surf. Interf. Anal., 1996, v. 7, p. 469-475.

105. Stein H. J. Nitrogen in crystalline Si. - Mat. Res. Soc. Symp. Proc., 1986, v. 59, p. 523-535.

106. Luckovsky G., Yang J., Chao S. S., Tyler J. E., Crubyty W. Nitrogen-bonding environments in glow-discharge deposited a-SiH films. - Phys. Rev. B, 1983, v. 28, № 6, p. 3234-3240.

107. Волгин Ю. H., Уханов Ю. И. Колебательные спектры нитрида кремния. -Оптика и спектр., 1975, т. 38, с. 727-730.

108. Вагин С. П., Реутов В. Ф., Сигле В. О., Чакров П. В. Исследование методом просвечивающей электронной микроскопии дефектной структуры кремния вдоль пробега низкоэнергетических ионов азота. - Поверхность, 1992, № 1, с. 48-55.

109. Лобанова Н. Е., Павлов П. В., Тетельбаум Д. И., Потапова Л. В. Немонотонный характер дозовой зависимости электрических свойств и химической стойкости азотированного ионной имплантацией кремния. -Физика и техника полупроводников, 1989, т. 23, вып. 12, с. 2149-2152.

110. Качурин Г. А., Тысченко И. Е., Попов В. П., Тийс С. А., Плотников А. Е. Имплантация азота в кремний при 700-1100°С. - Физика и техника полупроводников, 1989, т. 23, вып. 3, с. 434-438.

111. Wittmaack К. Artifacts in low-energy depth profiling using oxygen primary ion beam beams: Dependence on impact angle and oxygen flooding conditions. - J. Vac. Sci. Technol. B, 1998, v. 16, № 5, p. 2776-2784.

112. Кривелевич С. А., Смирнов В. К., Лепшин П. А. Образование периодического микрорельефа на поверхности твердых тел при бомбардировке химически активными ионами. - Материалы XIII Международной конференции "Взаимодействие ионов с поверхностью", Москва, 1997, т. 1, с. 122-125.

113. Кривелевич С. А., Смирнов В. К., Лепшин П. А. Механизм структурирования поверхности полупроводниковых материалов ионными пучками с учетом химической активности ионов. - Микроэлектроника, 1998, № 3, с. 221-226.

114. Carter G., Vishnyakov V. Roughening and ripple instabilities on ion-bombarded Si.

- Phys. Review B, 1996, v. 54, № 24, p. 54-64.

115. Carter G. Viscoelastic Relaxation on sputter-depth Profiling of Amorphous Materials. - Surf. Interf. Anal., 1997, v. 25, p. 36-40.

116. Rudy A.S., Smirnov V.K. A model of Wave-Like Structures Formed by Ion Sputtering of Amorphous Materials. - Physica Status Solidi (b), 1999, v. 213, № 1, p. R1-R2.

117. Бачурин В. И., Лепшин П. А., Смирнов В. К., Чурилов А. Б. Исследование процесса формирования нитрида кремния при бомбардировке поверхности ионами азота. - Материалы ХШ Международной конференции "Взаимодействие ионов с поверхностью", Москва, 1997, т. 2, с. 317-319.

118. Бачурин В. И., Лепшин П. А., Смирнов В. К., Чурилов А. Б. Инфракрасная спектроскопия поверхности кремния, подвергнутого бомбардировке ионами азота. - Письма в ЖТФ, 1998, т. 24, № 6, с. 18-23.

119. Бачурин В. И., Лепшин П. А., Смирнов В. К., Чурилов А. Б. Исследования процесса формирования нитрида кремния при бомбардировке поверхности ионами азота. - Известия РАН, Сер. физич., 1998, т. 62, № 24, с. 703-709.

120. Смирнов В. К., Бачурин В. И., Лепшин П. А., Потапов Е. В., Чурилов А. Б. Исследование приповерхностного слоя в кремнии, облученном ионами азота низких энергий. - Труды VIII Межнационального совещания "Радиационная физика твердого тела", Москва, 1998, с. 126-130.

121. Смирнов В. К., Лепшин П. А., Бачурин В. И., Кибалов Д. С., Потапов Е. В., Данилин А. Б. - Геометрия и внутреннее строение индивидуальной волны волнообразного микрорельефа на поверхности кремния. - Тез докл. Всероссийской научно-технической конференции "Микро- и наноэлектроника

- 98" (МНЭ - 98), Москва, 1998, Р 3-28.

122. Бачурин В. И., Лепшин П. А., Смирнов В. К. Угловые зависимости распыления кремния ионами азота. - Материалы XIV Международной конференции "Взаимодействие ионов с поверхностью", Москва, 1999, (в печати).

123. Смирнов В. К., Кибалов Д. С., Лепшин П. А., Бачурин В. И. Влияние исходной топографии поверхности на процесс образования волнообразного рельефа при ионной бомбардировке. - Материалы XIV Международной конференции "Взаимодействие ионов с поверхностью", Москва, 1999, (в печати).

124. Patel S. В., Kilner J. A. Quantification of the oxygen distribution in SIMOX substrates using Xe+, Cs+ and N2+ primary beams. - Proc. of the 8-th Intern. Conf. on Secondary Ion Mass Spectrometry. S1MS-V11I / Eds. Benninghoven A. et al., Chichester: Wiley, 1992, p. 107-110.

125. Бачурин В. И., Смирнов В. К., Алексеев И. В. Исследование механизмов распыления диоксида кремния ионами азота. - Тез. докл. Российской конф. "Микроэлектроника - 94", Москва, 1994, ч. 2, с, 539-540.

126. Симакин С. Г., Смирнов В. К., Жохов А. В. Количественный послойный анализ кислорода в кремнии в широком диапазоне концентраций с коррекцией шкалы глубин методом ВИМС при бомбардировке поверхности ионами N2+. - Поверхность, 1994, № 10, с. 65-73.

127. Ishikawa Y., Shibata N., Fukatsu S. Fabrication of [110]-aligned Si quantum wires embedded in Si02 by low-energy oxygen implantation. - Nucl. Inst, and Meth. B, 1999, v. 147, p. 304-309.

128. Технология СБИС: В 2-х кн. Кн. 1. Пер. с англ./ Под ред. С. Зи. - М.: Мир, 1986, 404 с.

129. Смирнов В. К., Лепшин П. А., Кривелевич С. А., Кибалов Д. С., Данилин А. Б. Волнообразный микрорельеф на микроучастках поверхности кремния и в

тонкослойных структурах на его основе. - Тез. докл. Всероссийской научно-технической конференции "Микро- и наноэлектроника - 98" (МНЭ - 98), Москва, 1998, Р 3-25.

130. Наумкин А.В. Исследование информационных параметров Оже- эмиссии при ионном возбуждении элементов с z== 11 -18 и 22-23 для целей количественного Оже- анализа. - Диссерт. на соиск. уч. степ. канд. физ.-мат. наук, Москва, 1988, с. 175.

131. Hofmann S. Quantitative Depth Profiling in Surface Analysis: A Review. - Surf, and Interf. Anal., 1980, v. 2, № 4, p. 148-160.

132.-dough S. P., Gerlach В. C., Gerlach R. L., Hovland С. Т., Pinchback T. R. Geometrical Considerations in Scanning Auger Microscopy. - Perkin-Elmer Physical Electronics Technical Bulletin 8604, December 1986.