Накопление дефектов в облучаемом ионами кремнии при пониженной плотности каскадов смещений тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.10, кандидат физико-математических наук Азаров, Александр Юрьевич

• Азаров, Александр Юрьевич
• кандидат физико-математических наук
• 2004

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Азаров, Александр Юрьевич

Основные аббревиатуры и сокращения.

Введение.

Глава 1 Обзор литературы.

1.1 Общие представления о взаимодействии ускоренных ионов с веществом.

1.2 Процессы вторичного дефектообразования в кремнии.

1.3 Влияние условий облучения на накопление дефектов в кремнии.

1.3.1 Облучение кремния легкими ионами.

1.3.2 Облучение кремния тяжелыми ионами.

1.3.3 Облучение кремния ионами низких энергий.

1.4 Молекулярный эффект в кремнии.

1.4.1 Молекулярный эффект в кремнии при облучении тяжелыми ионами.

1.4.2 Молекулярный эффект в кремнии при облучении легкими ионами.

1.5 Основы экспериментальных методов анализа уровня повреждения кристаллической решетки. 1.5.1 Метод спектроскопии резерфордовского обратного рассеяния.

1.5.2 Метод анизотропии неупругого обратного рассеяния электронов.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Накопление дефектов в облучаемом ионами кремнии при пониженной плотности каскадов смещений»

Актуальность исследований

В последние несколько десятилетий ионная имплантация является одним из основных технологических процессов при производстве полупроводниковых приборов Следует ожидать, что в и обозримом будущем использование ионной имплантации будет расширяться [1]. Основными достоинствами этого метода по сравнению с другими способами введения легирующих примесей являются:

- широкий выбор имплантируемых ионов (практически вся таблица Менделеева) независимо от материала подложки;

- возможность получения сверхмалых и сверхбольших концентраций легирующей примеси независимо от ограничений, налагаемых пределом растворимости легирующей примеси в матрице;

- варьирование энергии имплантируемых ионов, а, следовательно, глубины залегания и профиля распределения внедряемой примеси, в широких пределах;

- возможность легирования через пассивирующие пленки (например, S1O2 и S13N4);

- возможность легирования нри комнатных и низких температурах, а также высокая чистота процесса;

Благодаря этим свойствам, список которых далеко не полон, ионная имплантация позволяет модифицировать свойства полупроводникового материала, контролируя глубину залегания, профиль распределения и концентрацию легирующей примеси. Ионная бомбардировка всегда приводит к образованию радиационных повреждений, влияющих практически на все свойства полупроводникового материала. Этот факт, в большинстве практических приложений ионной имплантации являющийся существенным недостатком, открывает возможность модифицировать свойства твердого тела посредством контролируемого введения радиационных дефектов.

На сегодняшний день кремний является основным материалом в полупроводниковой промышленности. Несмотря на то, что процессы дефектообразования в Si интенсивно изучаются в течении многих лет [2-4], до сих пор нет полного понимания процессов, происходящих в кремниевой матрице под воздействием ионного облучения. Необходимо отметить, что наиболее полно изучены процессы, происходящие в Si под воздействием ионов средних энергий (десятки-сотни кэВ), т.е. в энергетическом диапазоне, до недавнего времени наиболее востребованном в полупроводниковой технологии. Это, в первую очередь, относится к случаям внедрения тяжелых ионов, когда каскады смещений, создаваемые бомбардирующими ионами являются достаточно плотными и процессы вторичного дефектообразования не играют существенной роли. Механизмы формирования устойчивых нарушений при имплантации легких ионов в этом диапазоне энергий разработаны существенно менее детально и целый ряд эффектов еще требует адекватной интерпретации. Это же молено сказать и о процессах, происходящих в Si при имплантации Jiei ких ионов низких энергий (до 10 кэВ), а также ионов высоких энергий (~ 1 МэВ), когда плотность каскадов смещений не очень велика и вторичное дефектообразование играет большую роль в формировании устойчивых нарушений. Однако, в последнее время, наблюдается стабильный рост интереса к ионной имплантации в этих энергетических диапазонах.

Подобный интерес связан с тем обстоятельством, что имплантация ионами столь низких энергий позволяет получать устройства, в которых толщина легированного слоя не превышает двух-трех десятков нанометров [5,6]. Потребность в таких устройствах назревает в связи с уменьшением геометрических размеров элементов современной микроэлектроники и переходу к нанометровым технологиям. В то время как имплантация ионами высоких энергий позволяет не только получать сверхглубокие р-п переходы, но и изменять свойства полупроводниковой матрицы на значительную глубину контролируемым введением радиационных дефектов [7,8].

В полупроводниковой технологии для создания определенных структур или получения определенных свойств материала зачастую целесообразно использование молекулярных ионов. Имплантация молекулярными ионами и кластерами является одним из способов увеличения интенсивности ионного пучка, а также снижения энергии имплантируемых атомов [5,61. Кроме того, имплантация такими ионами позволяет путем подбора химического состава молекулы совмещать получение слоев заданного типа проводимости с процессами пассивирования и геттерироваиия дефектов [9]. Хотя процессы, сопровождающие имплантацию молекулярных ионов в полупроводники, исследуются, по крайней мере, более трех десятилетий, достаточно реалистичные механизмы дефектообразования существуют только для бомбардировки молекулярными ионами тяжелых элементов низких энергий [10].

Цель настоящей работы направлена на изучение и объяснение закономерностей накопления нарушений устойчивых при низких и комнатных температурах при радиационном повреждении Si в условиях, кохда генерируемые внедряемыми ионами каскады атомных смещений имеют пониженную плотность. Если рассматривать цель более подробно, то она распадается на ряд конкретных задач, а именно:

- развитие физической модели накопления структурных нарушений в Si в окрестности межфазной границы c-Si / S1O2, в частности, при облучении его медленными лёгкими ионами, а также рассмотрение возможности приложения этой модели к другим полупроводникам;

- исследование накопления раз упорядочения при имплантации в Si быстрых тяжелых атомарных и молекулярных ионов при температуре жидкого азота;

- исследование молекулярного эффекта в Si на легких ионах при комнатной температуре; выявление роли плотности потока ионов.

Научная новизна диссертационной работы

1.1 Предложена физическая модель накопления структурных нарушений в Si при облучении его медленными легкими ионами при комнатной температуре. Данная модель базируется на представлении о миграции генерируемых ионами мобильных точечных дефектов к поверхности и последующих процессах их сегрегации на межфазной границе, а также учитывает тот факт, что переход из кристаллического в аморфное состояние происходит спонтанно при достижении критического уровня дефектов.

1.2 Создана математическая модель этого процесса. Компьютерное моделирование дало хорошее соответствие расчётов экспериментальным данным, полученными различными исследовательскими группами.

1.3 Приложение этой модели к случаю бомбардировки GaAs подобными ионами показало, что она может быть применена и для других типов полупроводниковых материалов.

2.1 Получены данные о радиационном повреждении Si при имплантации в него атомарных и молекулярных ионов висмута с энергией 0.5 МэВ/атом при температуре жидкого азота. Результаты показывают, что при данных условиях облучения распределение устойчивых нарушений по глубине в Si имеет ярко выраженный бимодальный характер.

2.2 Показано, что в данных условиях облучения повреждение в Si происходящее в объеме может быть описано в рамках модели перекрытия частично разупорядоченных областей. Установлено, что данная .модель должна быть модифицирована по сравнению с более ранними ее приложениями, введением критического уровня дефектов, при достижении которого происходит спонтанный переход из кристаллического в аморфное состояние.

2.3 Объяснена и промоделирована кинетика повреждения в поверхностном максимуме дефектов на распределениях структурных нарушений по глубине на основе разработанной модели для кинетики роста поверхностного аморфного слоя при облучении Si медленными легкими ионами.

2.4 Обнаружен молекулярный эффект в образовании устойчивых дефектов и предложено физическое объяснение его природы.

3.1 Двумя независимыми экспериментальными методами обнаружена зависимость эффективности молекулярного эффекта от плотности потока ионов при внедрении в кремний лёгких ионов.

3.2 Показано, что традиционный механизм, привлекаемый для объяснения молекулярного эффекта на легких ионах и основанный на концепции нелинейных энергетических пиков, возникающих при перекрытии отдельных субкаскадов, в действительности, в случае облучения Si легкими ионами не дает существенного вклада.

3.3 Предложен новый физический механизм молекулярного эффекта, основанный на нелинейности процессов вторичного дефектообразования в кремнии, и на его базе проведено численное моделирование экспериментальных данных. Результаты расчетов показали, что данный механизм может играть определяющую роль в процессах накопления устойчивых нарушений при облучении Si легкими молекулярными ионами.

Практическая значимость работы

В работе предложены и разработаны физические модели, которые позволяют предсказывать результаты использования ионных пучков для модификации и анализа свойств подложек из кремния, а так же и ряда других полупроводниковых материалов. К основным из таких моделей можно отнести:

- модель роста поверхностного аморфного слоя при имплантации медленных легких ионов в кремний, базирующаяся на миграции генерируемых ионами мобильных точечных дефектов к поверхности и последующих процессах их сегрегации на межфазной границе;

- модифицированная модель накопления структурных нарушений, основанная на перекрытии частично разупорядоченных областей, когда при достижении критического уровня дефектов происходит спонтанный переход из кристаллического в аморфное состояние, примененная для описания дефектонакопления при низкотемпературном облучении кремния быстрыми тяжелыми ионами;

- Предложена оригинальная методика для расчета толщины тонкого поверхностно: о аморфного слоя но спектрам распределения дефектов по глубине, полученными методом резерфордовской спектроскопии.

Положения, выносимые на защиту:

1. Накопление устойчивых нарушений в кремнии при имплантации медленных легких ионов, а также в поверхностном пике на распределении дефектов при внедрении быстрых ионов может быть описано в рамках модели, основанной на диффузии генерируемых ионами мобильных точечных дефектов к поверхности и последующих процессах их сегрегации на межфазной границе аморфный слой / кристалл.

2. Повреждение в объеме кремния при низкотемпературной имплантации быстрых тяжелых ионов может быть описано в рамках модифицированной модели перекрытия частично раз упорядоченных областей, когда при достижении критического уровня дефектов происходит спонтанный переход из кристаллического в аморфное состояние.

3. При низкотемпературном облучении кремния быстрыми тяжелыми ионами, в эквивалентных условиях молекулярные ионы производят в приповерхностной области больше устойчивых дефектов в расчете на одну упавшую частицу, чем атомарные ионы, т.е. имеет место молекулярный эффект.

4. Эффективность молекулярного эффекта зависит от плотности потока ионов в случае имплантации легких ионов в кремний при комнатной температуре.

5. Традиционный механизм, привлекаемый для объяснения молекулярного эффекта на легких ионах и основанный на концепции нелинейных энергетических пиков, возникающих при перекрытии отдельных субкаскадов, не дает существенного вклада в случае облучения Si легкими ионами. Молекулярный эффект в этом случае может быть объяснен в рамках нового физического механизма, основанного на нелинейности процессов вто

I ричного дефектообразования в кремнии. i

Публикации и апробация работы

Содержание диссертации раскрыто в следующих 19 работах, опубликованных по теме диссертации, 3 из которых опубликованы в ведущих российских и зарубежных журналах:

1. Титов А.И., Азаров А.Ю., Беляков B.C. Кинетика роста поверхностных аморфных слоев при облучении кремния легкими ионами низких энергий. // ФТП, т. 37 (2003), с. 358-364.

2. Titov A.I., Belyakov V.S., Azarov A.Yu. Formation of surface amorphous layers in semiconductors under low-energy light-ion irradiation: Experiment and theory. // Nucl. Instrum. Methods Phys. Res. В 212 (2003), p. 169-178.

3. Titov A.I., Kucheyev S.O , Belyakov V.S., Azarov A.Yu. Damage buildup in Si under bombardment with MeV heavy atomic and molecular ions. // J. Appl. Phys., v. 90 (2001), p. 3867-3872

4. Азаров А.Ю., Никулина JI.M., Титов А.И. Молекулярный эффект в Si для легких ионов: эксперимент и модель. // VII Всероссийский семинар "Физические и физикохимические основы ионной имплантации", Нижний Новгород 26-29 октября 2004 г., Тез. докл., Н. Новгород: ННГУ, 2004, с. 70-72.

5. Беляков В С., Азаров А.Ю. Особенности образования дефектов в GaAs, бомбардируемом медленными ионами. // VII Всероссийский семинар "Физические и физико-химические основы ионной имплантации", Нижний Новгород 26-29 октября 2004 г., Тез. докл., Н. Новгород: ННГУ, 2004, с. 65-66.

6. Titov A.I., Azarov A.Yu., Belyakov V.S. Damage accumulation in semiconductors bombarded by light keV ions. // Abstracts of the 10th International Conference "Desorption", 2004, August 29 - September 2, Saint Petersburg, Russia, p.83.

7. Titov A.I., Belyakov V.S., Azarov A.Yu. Damage Accumulation in GaAs bombarded by keV ions. // Abstracts of the 21th International Conference on Atomic Collisions in Solids, July 49 2004, Genova, Italy, p. 146.

8. Азаров А.Ю. Кинетика роста поверхностного аморфного слоя при низкотемпературном облучении кремния быстрыми тяжелыми ионами. // XXXIV Международная конференция по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами, 31 мая — 2 июня 2004 г., Тез. докл., М., изд. МГУ, 2004, с. 74.

9. Азаров А.Ю., Беляков B.C. Накопление дефектов в арсениде галлия при облучении медленными ионами. И XXXIV Международная конференция по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами, 31 мая - 2 июня 2004 г., Тез. докл., М., изд. МГУ, 2004, с. 75.

10. Titov A.I., Azarov A.Yu., Belyakov V.S. Damage buildup in Si under low energy light ion irradiation. // Abstracts of the 20th International Conference on Atomic Collisions in Solids, January 19-24 2003, Toshali Sands, Puri, India, p. 100.

11. Титов А.И., Никулина JI.M., Азаров А.Ю. Молекулярный эффект в кремнии, облученном ионами азота: роль плотности потока ионов. // Материалы XVI Международной конференции "Взаимодействие ионов с поверхностью" 25-29 августа 2003 г., Звенигород, Россия, Москва 2003, т. 2, с. 41-44.

12. Никулина Л.М., Хуторщиков М.В., Титов А.И., Азаров А.Ю. Влияние плотности ионного тока на эффективность молекулярного эффекта при накоплении нарушений в кремнии, облучаемом ионами азота. // VI Всероссийский семинар "Физические и физико-химические основы ионной имплантации", Нижний Новгород 15-17 октября 2002 г., Тез. докл., Н. Новгород: ННГУ, 2002, с. 19-20.

13. Титов А.И., Азаров А.Ю., Беляков B.C. Рост приповерхностных аморфных слоев при облучении кремния медленными легкими ионами. // VI Всероссийский семинар "Физические и физико-химические основы ионной имплантации", Нижний Новгород 15-17 октября 2002 г., Тез. докл., Н. Новгород: ННГУ, 2002, с. 15-16.

14. Titov A.I., Belyakov V.S., Azarov A.Yu. Formation of amorphous layers in semiconductors under low energy light ion irradiation. // Proceedings of the 8th Japan-Russia International

Symposium on Fast Charged Particles with Solids, Kyoto, Japan, 24-30 Novernt>cr 2002, p. 177-181.

15. Титов А.И., Азаров А.Ю., Беляков B.C. Образование аморфных слоев в к^рогчнии при имплантации медленных ионов. // XXXII Международная конференция по физике взаимодействия заряженных частиц с кристаллами. Москва, 27-29 мая 2002 г., Тез. докл., М., изд. МГУ, с. 121.

16. Titov A.I., Kucheyev S.O., Belyakov V.S., Azarov A.Yu. The accumulation of damage in Si bombarded with MeV heavy atomic and molecular ion. // Abstracts of XV Interniitional conference "Ion Beam Analysis", July 15-20, 2001, Cairns, Australia.

17. Титов A.M., Кучеев C.O., Беляков B.C., Азаров А.Ю. Образовании дефектов, в кремнии при низкотемпературном облучении атомарными и молекулярными ионами висмута. // XXXI Международная конференция по физике взаимодействия заряженнь-t^c частиц с кристаллами. Москва, 28-30 мая 2001 г., Тез. докл., М., изд. МГУ, с. 75.

18. Titov A.I., Kucheyev S.O., Belyakov V.S., Azarov A.Yu. Molecular effect in SI bombarded by 0.5 MeV/atom Bi ions. // Материалы XV международной конференции ""Взаимодействие ионов с поверхностью" 27-31 августа 2001 г., Звенигород, Россия, IVTooicBa 2001, т. 2, с. 46-49.

19. Titov A.I., Kucheyev S О., Belyakov V.S., Azarov A.Yu. Damage accumulation in Si bombarded by fast Bi atomic and molecular ions. // Материалы XV международной конференции "Взаимодействие ионов с поверхностью" 27-31 августа 2001 г., Звенигород, Россия, Москва 2001, т. 2, с. 50-53.

Основные результаты работы докладывались и обсуждались на 2 Всероссийских семинарах, а также 10 Международных конференциях и симпозиумах:

XV International conference "Ion Beam Analysis" (Cairns, Australia 2001); VI и VII Всероссийские семинары "Физические и физико-химические основы ионной имплантации" (Нижний Новгород 2002, 2004); 20th and 21th International Conferences on Atomic: Collisions m Solids (Toshali Sands, Pun, India 2003, Genova, Italy 2004); XXXI, XXXII и 200CIV Международные конференции по физике взаимодействия заряженных частиц с кгр> металлами (Москва 2001, 2002, 2004), XV и XVI Международные конференции "Взаимодействие ионов с поверхностью" (Звенигород 2001, 2003), 8th Japan-Russia International Symposium on Interaction of Fast Charged Particles with Solids (2002), 10th International Conference "Desorp-tion" (Saint Petersburg 2004).

Личный вклад автора.

Основные результаты работы получены автором лично. Эксперименталь-ные данные получены как лично самим автором, так и его коллегами. Теоретические исследования и разработка физических моделей выполнены совместно с научным руководителем. Построение алгоритмов и программ, а также проведение вычислений выполнено автором самостоятельно.

Структура и объем диссертационной работы.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы и двух приложений. В 1-й главе дается краткий обзор литературных данных по современному состоянию затронутых в диссертации проблем. В начале 2-й, 3-й кратко, а в 4-й главе достаточно подробно излагаются методики экспериментов. 2-я глава посвящена разработке модели, способной как количественно, так и качественно описывать накопление ра-зупорядочения в кремнии и арсениде галлия при имплантации легких ионов низких энергий. 3-я глава посвящена изучению молекулярного эффекта на легких ионах в кремнии при комнатной температуре и выяснению влияния плотности потока ионов на его эффективность. 4-я глава посвящена изучению накопления дефектов в объеме, а также непосредственно вблизи поверхности при имплантации в кремний быстрых тяжелых ионов при температуре жидкого азота. В заключении каждой из глав приводится сводка основных результатов и выводов. Диссертация содержит 101 страницу, в том числе 37 рисунков. Список литературы включает 127 наименований.

Заключение диссертации по теме «Физика полупроводников», Азаров, Александр Юрьевич

§ 4.6 Основные результаты и выводы

1. Исследовано накопление структурных нарушений в Si при температуре -196 °С при облучении ионами 209Bii и 209Bi2 с энергией 0.5 МэВ/атом и плотностью потока ионов F ~ 6-Ю9 ат/(см2 с) в диапазоне доз от 1-1012 ат/см2 до 1.8-1013 ат/см2.

2. Распределение устойчивых нарушений по глубине в Si при данных условиях облучения имеет ярко выраженный бимодальный характер, т.е. наряду с максимумом, положение которого соответствует области максимальных потерь энергии в упругих взаимодействиях, достаточно хорошо проявляется и максимум разупорядочения в приповерхностной области.

3. Экспериментальные зависимости хорошо описываются в рамках модифицированной модели перекрытия РО с не полностью нарушенной кристаллической структурой, когда для достижения полной аморфизации вещества требуется к — кратное перекрытие таких областей, кроме того, при достижении критического уровня дефектов происходит спонтанный переход из кристаллического в аморфное состояние.

•>ЛЛ

4. Результаты показывают, что в эквивалентных условиях ионы * В12 производят больше дефектов, чем ионы 209Bij т.е. имеет место МЭ с у > 1. Эффективность МЭ в приповерхностной области у ~ 1.7 и уменьшается с глубиной, становясь близкой к единице в области ОМД.

5. МЭ может быть обусловлен процессами, связанными с нелинейными энергетическими пиками, возникающими в области пространственного перекрытия (относительно плотных) субкаскадов, на которые разделяется каждый индивидуальный каскад и/или увеличением эффективности кластерообразования с увеличением плотности каскадов в случае облучения молекулярными ионами по сравнению с облучением атомарными ионами.

6. Анализ результатов показывает, что накопление разрушений в НМД не зависит в пределах погрешности от того атомарными или молекулярными ионами проводится облучение. Накопление повреждений в ПМД в данных условиях облучения с ростом дозы облучения происходит, как пленарный рост АС от границы c-Si / S1O2, и этот рост начинается после достижения определенной пороговой дозы облучения.

7. Полученные результаты по накоплению повреждений в ПМД хорошо описываются в рамках модели, основанной на миграции генерируемых ионами мобильных точечных дефектов к поверхности и последующих процессах их сегрегации на межфазной границе АС-кристалл, а также при наличии насыщаемых стоков в исходных образцах.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

На основании всего вышеизложенного можно сформулировать следующие основные результаты и выводы:

1.1 Предложена физическая модель накопления структурных нарушений в Si при облучении его медленными лёгкими ионами при комнатной температуре. Данная модель базируется на представлении о миграции генерируемых ионами мобильных точечных дефектов к поверхности и последующих процессах их сегрегации на межфазной границе, а также учитывает тот факт, что переход из кристаллического в аморфное состояние происходит спонтанно при достижении критического уровня дефектов. Кроме того, предполагается, что пороговая доза облучения, характерная для случаев облучения кремния, возникает в результате накопления дефектов на насыщаемых стоках, которые существуют в кремнии до облучения и имеют большое сечение захвата мобильных дефектов.

1.2 Расчеты, базирующиеся на предложенной модели, показали хорошее согласие с экспериментальными результатами, известными в литературе. Показано, что данная модель может быть успешно применена для описания накопления разупорядочения вблизи -поверхности в случае облучения Si быстрыми тяжелыми ионами. Кроме того, приложение разработанной модели к случаям бомбардировки GaAs медленными ионами показало, что она может быть применена и для других типов полупроводниковых материалов.

2.1 Обнаружено неизвестное ранее явление — зависимость величины молекулярного эффекта от плотности потока ионов в случае имплантации легких ионов в кремний, которое не может быть объяснено в рамках существующих представлений.

2.2 Отсутствие в пределах погрешности МЭ при большой плотности потока ионов, свидетельствует о том, что традиционный механизм, привлекаемый для объяснения молекулярного эффекта на легких ионах и основанный на концепции нелинейных энергетических пиков, возникающих при перекрытии отдельных субкаскадов, в действительности, в случаи облучения Si легкими ионами не дает существенный вклад.

2.3 Предложен новый физический механизм МЭ для легких ионов, основанный на нелинейности процессов вторичного образования дефектов. Результаты численного моделирования показали, что предложенная модель, по крайней мере, на качественном уровне способна объяснить различие в накоплении радиационных повреждений в Si при облучении атомарными и молекулярными ионами, а также уменьшение величины молекулярного эффекта с ростом плотности потока ионов.

3.1 Исследовано накопление структурных нарушений в Si при низкотемпературном облучении тяжелыми быстрыми ионами методом RBS/C. Результаты показывают, что при данных условиях облучения распределение устойчивых нарушений по глубине имеет бимодальный характер, кроме того, что в эквивалентных условиях молекулярные ионы производят больше дефектов, чем атомарные.

3.2 Показано, что в данных условиях облучения накопление разупорядочения в объеме образца хорошо описывается в рамках модифицированной модели перекрытия разу-порядоченных областей с не полностью нарушенной кристаллической структурой, когда для достижения полной аморфизации вещества требуется к - кратное перекрытие таких областей, кроме того, при достижении критического уровня дефектов происходит спонтанный переход из кристаллического в аморфное состояние.

3.3 Молекулярный эффект в данных условиях облучения может быть обусловлен г) процессами, связанными с нелинейными энергетическими пиками, возникающими в области пространственного перекрытия (относительно плотных) субкаскадов, на которые разделяется каждый индивидуальный каскад, ii) увеличением эффективности кла-стерообразования с увеличением плотности каскадов в случае облучения молекулярными ионами по сравнению с облучением атомарными ионами.

Автор выражает искреннюю благодарность, в первую очередь, своему научному руководителю Титову А.И., бесчисленное количество обсуждений с которым, а также его наставления и руководство позволило реализоваться данной работе. Также приношу благодарность Белякову B.C., Карасеву II.A., Никулиной JI.M. и Кучееву О.С. за предоставление экспериментальных результатов, помощь в наладке экспериментального оборудования и множество полезных обсуждений. Наконец, нач. отдела ГУП НПП "Электрон-Оптроник" Коссову В.Г. за предоставленную возможность наладки экспериментального оборудования и проведение экспериментов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Азаров, Александр Юрьевич, 2004 год

1. The 1.ternational Technology Roadmap for Semiconductors, Semiconductor Industry Association, (2003), http://public.itrs.net.

2. Зорин Е.И., Павлов П.В., Тетельбаум Д.И. Ионное легирование полупроводников. М.: Энергия, 1975. - 128 с.

3. Мейер Дж., Эриксон Л., Дэвис Дж. Ионное легирование полупроводников. М.: Мир, 1973.-296 с.

4. Риссел X., Руге И. Ионная имплантация. Под ред. М.И. Гусевой. М.: Наука, 1983.-360 с.

5. Sosnowski Marek. Low energy implantation of boron with decaborane ions. // Proc. of XVI. Int. Conf. Application of Accelerators in Research and Industry, American Institute of Physics 2001 p. 904-907.

6. Renau A., Scheuer J.T. Comparison of plasma doping and beamlme technologies for low energy ion implantation. // VSEA Technical Publications, http://info.vsea.com/pubs.nsf.

7. Ziegler J. F. High energy ion implantation. // Nucl. Instr. and Meth. В 6 (1985), p. 270282.

8. Williams J. S., Elliman R. G., Ridgway M. C., Jagadish C., Elhngboe S. L., Goldberg R., Petravic M., Wong W. C., Dezhang Z., Nygren E., Svensson B. G. MeV implantation into semiconductors. // Nucl. Instr. and Meth. В 80/81 (1993), p. 507-513.

9. Технология СБИС. В 2-х кн., кн. 1., под ред. Зи С. М.: Мир, 1986. - 404 с.

10. Thompson D. A. High density cascade effects. // Radiat. Eff. 56 (1981), p. 105-150.

11. И. Аброян И.А., Андронов A.H., Титов А.И. Физические основы электронной и ионной технологии. — М.: Высшая школа, 1984. 317 с.

12. Lindhard J., Scharff М., Schiott Н.Е. Range concepts and heavy ion ranges (Notes on atomic collisions, II). // Det Kongelige Danske Vindenskabemes Selskab Matematisk-Fysiske Med delelser, 33(14), 1963.

13. Ziegler J.P., Biersack J.P., Littmark U. The stopping and ranges of ions in solids. // Per-gamon Press, New York, 1985.

14. Chnstel L.A., Gibbons J.F. An application of the Boltzmann transport equation to ion range and damage in multilayered targets. // J. Appl. Phys. 51 (12) (1980), p. 61766182.

15. Biersack J.P., Haggmark LG. A Monte Carlo computer program for the transport of ions in amorphous targets. // Nucl. Instr. and Meth. 174 (1980), p. 257-269.

16. Caturla M.-J., Diaz de la Rubia Т., Marques L.A., Gilmer G.H. Ion-beam processing of silicon at keV energies: A molecular-dynamics study. // Phys. Rev. В 54 (1996), p. 16683-16695.

17. Martin-Bragado I., Jaraiz M., Castrillo P., Pinacho R., Rubio J E., Barbolla J. Ion implant simulations: Kinetic Monte Carlo annealing assessment of the dominant features. // Appl. Phys. Lett. v. 84 (24) (2004), p. 4962-4964.

18. Son M-S., Kwon J-S., Kang J-W., Hwang H-J. Modeling of damage accumulation in binary-collision approximation / Monte Carlo simulation for ion implantation in silicon. //J. of Modeling and Simulation of Microsystems, v. 1 (2) (1999), p. 121-130.

19. Sigmund P. On the number of atoms displaced by implanted ions or energetic recoil atoms. // Appl. Phys. Lett. v. 14 (1969), p. 114-117.

20. Loferski J.J., Rappaport P. Radiation damage in Ge and Si detected by carrier lifetime changes: damage thresholds. // Phys. Rev. Ill (1958) p. 432-439.

21. Физические процессы в облученных полупроводниках. / Под ред. Смирнова JI.C. Новосибирск: Наука. Сиб. отд., 1977.-256 с.

22. Gibbons J.F. Ion implantation in semiconductors. Part II: Damage production and an-neling. // Proceedings of the IEEE, 60 (1972), № 9, p. 1062-1096.

23. Gregory B.L., Sander H.H. Transient annealing of defects m irradiated silicon devices. // Proceedings of the IEEE, v. 58 (1970), № 9, p. 1328-1342.

24. Titov A.I., Kucheyev S.O. Ion beam induced amorphous-crystalline phase transition in Si: quantitative approach. // Nucl. Instr. and Meth. В 168 (2000), p. 375-388.

25. Hallen A., Keskitalo N., Josyula L., Svensson B.G. Migration energy for the silicon self-interstitial.//J. Appl. Phys. v. 70 (1991), p. 214-216.

26. Gilmer G.H., Diaz de la Rubia Т., Stock D.M., Jaraiz M. Diffusion and interactions of point defects m silicon: molecular dynamics simulations. // Nucl. Instr. and Meth. В 102 (1995), p. 247-256.

27. Watkins G.D., in Radiation effects in semiconductors, ed. by P. Baruch, Paris, Dunod, 1965, p. 97.

28. Bourgom J., Corbett J.W. A new mechanism for interstitial migration. // Phys, Lett. v. 38 A (1972), p. 135-137.

29. Corbett J.W., Karins J.P., Tan T.Y. Ion-induced defects in semiconductors. // Nucl. Instr. and Meth. 182/183 (1981), p. 457-476.

30. Zhu J., Yang L.H., Mailhiot C., Diaz de la Rubia Т., Gilmer G.H. Ab initio pseudopo-tential calculations of point defects and boron impurity in silicon. // Nucl. Instr. and Meth. В 102 (1995), p. 29-32.

31. Cnstiano F., Cherkashin N., Hebras X., Calvo P., Lamrani Y., Scheid E., de Mauduit В., Colombeau В., Lerch W., Paul S., Claverie A. Ion beam induced defects in crystalline silicon. // Nucl. Instr. and Meth. В 216 (2004), p. 46-56.

32. Agarwal A., Haynes Т.Е., Eaglesham D.J., Gossmann H.-J., Jacobson D.C., Poate J.M., Erokhin Yu.E. Interstitial defects in silicon from 1-5 keV Si+ ion implantation. // Appl. Phys. Lett. v. 70 (1997), p. 3332-3334.

33. Svensson B.G., Jagadish C., Hallen A., Lalita J. Generation of vacancy-type point defects in single collision cascades during swift-ion bombardment of silicon. // Phys. Rev. B, v. 55 (1997), p. 10502-10507.

34. Гаштольд B.H., Герасименко H.H., Двуреченский A.B., Смирнов Л.С. Профили дефектов при имплантации ионов в кремний. // ФТП, т. 9 (1975), № 5, с. 835-839.

35. Gerasimov A.I., Zorin E.I., Pavlov P.V., Tetelbaum D.I. On the peculiarities of silicon amorphisation at ion bombardment. // Phys. Stat. Sol. (a), v. 12 № 2, (1972), p. 679685.

36. Аброян И.А., Титов А.И., Хлебалкин A.B. Образование приповерхностного пика структурных нарушений при ионном облучении. // ФТП, т. 11 (1977), № 6, с. 1204-1206.

37. Аброян И.А., Титов А.И., Хлебалкин А.В. Образование дефектов в кремнии при комбинированном облучении ионами. // ФТП, т. 13 (1979), № 2, с. 227-233.

38. Titov A.I., Christodoulides С.Е., Carter G., Nobes M.J. The depth distribution of disorder produced by room temperature 40 keV N+ ion irradiation of silicon. // Radiat. Eff. 41 (1979), p.107-111.

39. Thompson D.A., Carter G., Haugen H.K., Stevanovic D.V. Anomalous surface damage in ion bombarded silicon from channelmg-backscattenng measurements. // Radiat. Eff. 46(1980), p. 71-78.

40. Аброян И.А., Титов А.И. Распределение дефектов по глубине при облучении кремния легкими ионами. // Труды II Советско-Американского семинара по ионной имплантации. Пущино 9-11 мая 1979. Новосибирск: изд. ИФП СО АН СССР 1979. с. 335.

41. Fukarek W., Moller W,, Hatzopoulos N., Armour D.G., van den Berg J.A. Ellipsometric investigation of damage distribution in low energy boron implantation in silicon. // Nucl. Instr. and Meth. В 127/128 (1997), p. 879-883.

42. Titov A.I., Carter G. Defect accumulation during room temperature 1ST irradiation of silicon. // Nucl. Instr. and Meth. В 119 (1996), p. 491-500.

43. Lohner Т., Kotai E„ Khanh N.Q., Toth Z., Fried M., Vedam K., Nguyen N.V., Hane-kamp L.J., van Silfhout A. Ion-implantation induced anomalous surface amorphization in silicon. // Nucl. Instr. and Meth. B. 85 (1994), p.335-339.

44. Swanson M.L., Parsons J.R., Hoelke C.W. Damaged regions m neutron-irradiated and ion-bombarded Ge and Si. U Radiat. Eff. 9 (1971) p. 249.

45. Vook F.L. Radiation Damage and Defects in Semiconductors. // Inst, of Physics, London, 1972.

46. Chnstel L.A., Gibbons J.F., Sigmon T.W. Displacement criterion for amorphization of silicon during ion implantation. // J. Appl. Phys. v. 52 (1981), p. 7143-7146.

47. Pelaz L., Marques L.A., Aboy M., Barbolla J. Atomistic modeling of ion beam induced amorphization in silicon. // Nucl. Instr. and Meth. В 216 (2004), p. 41-45.

48. Аброян И.А., Беляков B.C., Титов А.И. Применение вторичного-эмиссионного метода для изучения процессов накопления и отжига структурных дефектов при ионном облучении. // Микроэлектроника т. 5, вып 3, (1976), с. 231-239.

49. Dennis J.R., Hale Е.В. Crystalline to amorphous transformation m ion-implanted silicon: a composite model. //J. Appl. Phys. 49 (3) (1978), p. 1119-1127.

50. Титов А.И. Образование и отжиг дефектов при бомбардировке полупроводников ионами; вторичноэмиссионные методы исследования. Дисс. . д-ра физ.-мат. наук: 01.04.04. Л.: ЛПИ им. М.И. Калинина, 1989. 402 с.

51. Вопросы радиационной технологии полупроводников. J Под ред. Смирнова Л.С. -Новосибирск: Наука, 1980.-294 с.

52. Thompson D.A., Walker R.S. Energy spikes in Si and Ge due to heavy ion bombardment. // Radiat. Eff. 36 (1978), p. 91-100.

53. Morehead F.F., Crowder B.L. A model for the formation of amorphous Si by ion bombardment. // Radiat. Eff. v.6 (1970), p. 27-32.

54. Williams J. S., Short K.T., Elliman R. G., Ridgway M.C., Goldberg R. D. Ion-beam induced amorphization and dynamic annealing process in silicon. // Nucl. Instr. and Meth. В 48 (1990), p. 431-434.

55. Cheang-Wong J.C., Crespo-Sosa A., Oliver A. RBS-channeling studies on damage production by MeV ion implantation in Si(lil) wafers. // Matenals Science and Engineering В 84 (2001), p. 205-210.

56. Скакун H.A. и др. Пространственное распределение дефектов в кремнии, легированном ионами лития. // Труды 6-го Всесоюзного совещания по физике взаимодействия заряженных частиц с монокристаллами. М.: изд. МГУ, 1975, с, 335339.

57. Аброян И.А., Беляков B.C., Титов А.И. Накопление дефектов в полупроводниках, облучаемых медленными ионами. // Известия РАН, сер. физич. 1994. Т. 58 (10), с. 59-62.

58. Belyakov V.S., Titov A.I. Stationary amorphous layer formation during 5 keV Ar+ ion bombardment of Si. // Radiat. Eff. v.138 (1996), p. 231-242.

59. Беляков B.C., Брыксин C.B., Титов А.И. Квазистационарные состояния при ионном облучении полупроводников. // Высокочистые вещества 3 (1993), с. 38-44.

60. Pnolo F., Spinella С., Rimini Е. Phenomenological descnption of ion-beam-induced epitaxial crystallization of amorphous silicon. // Phys. Rev. B, v. 41 (1990), p. 52355242.

61. Pelaz L., Marques L.A., Aboy M., Barbolla J. Atomistic modeling of ion beam induced amorphization in silicon. // Nucl. Instr. and Meth. В 216 (2004), p. 41-45.

62. Kimura K., Agarwal A., Toyofuku H., Nakajima K., Gossman H.-J. Amorphization of Si(001) by ultra low energy (0.5-5 keV) ion implantation observed with high-resolution RBS. // Nucl. Instr. and Meth. В 148 (1999), p. 284-288.66.