ВЛИЯНИЕ ИМПЛАНТАЦИИ ИОНОВ ФОСФОРА НА СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ МОНОКРИСТАЛЛА КРЕМНИЯ

• 1 слайд

  ВЛИЯНИЕ ИМПЛАНТАЦИИ ИОНОВ ФОСФОРА НА
  СТРУКТУРНЫЕ ИЗМЕНЕНИЯ В ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ
  МОНОКРИСТАЛЛА КРЕМНИЯ
  

• 2 слайд

  Цель работы
  
  Исследование структурных изменений в приповерхностных слоях монокристаллов Si после имплантации ионов фосфора.
  Энергия имплантованных ионов - Е=180 кэВ, доза - D=81014 см-2
  

• 3 слайд

  Для реализации цели:
  Использовано методы рентгеновской топографии и двухкристального спектрометра;
  Использовано численные методы решения системы дифференциальных уравнений, описывающие процессы рассеяния рентгеновских лучей в искаженных кристаллах
  
  

• 4 слайд

  1
  исходная
  2
  имплантация
  Образец кремния схематично
  Исходная область
  Ионная имплантация:
  фосфор (Е=180кеВ, D=8·1014cм-2)
  

• 5 слайд

  КОСОНЕСИММЕТРИЧНАЯ ДИФРАКЦИИ
  В ГЕОМЕТРИИ НА ОТРАЖЕНИЕ
  И – источник рентг. излучения
  Щ – щель
  П – пленка
  К – кристалл
  Основное условие:
  
  Схема
  эксперимента
  Схематическое представление особенный значений азимутального угла поворота 
  при повороте кристалла вокруг
  вектора дифракции
  0 < 0  cos  tgBctg дифракция Лауэ;
  00  cos <tgBctg дифракция Брэгга;
  000cos0,h<tgBctg эффект ПВО
  0  0  кр дифракція Брэгга
  и эффект ПВО
  

• 6 слайд

  Топография монокристалов Si
  а) Lext=2,1мкм
  б) Lext=1,05мкм
  в) Lext=0,75мкм
  Х-лучевые топограмы монокристала Si:
  CuKα-излучение,
  входящая плоскость (111)
  1
  1
  1
  2
  2
  2
  1-исходная область;
  2-имплантированаяс
  17
  

• 7 слайд

  Атомно-силовая микроскопия образца Si
  б)
  а)
  Объёмное изображение микрорельефа поверхности образца Si
  а) исходная область
  б) имплантированая область
  18
  

• 8 слайд

  Схема трехосного рентгеновского дифрактометра
  Високоразрешающий трехосный рентгеновский дифрактометр PANalytical X’Pert MRD PRO. используется для измерения кривых дифракционного отражения (КДО). На трехосном дифрактометре фирмы “Philips” находится: на первой оси- германиевый монохроматор из четырехкратным отражением, на второй – исследуемый образец, на третьей кристалл - анализатор .
  Рентгеновская трубка
  монохроматор
  исследуемый образец
  детектор
  

• 9 слайд

  Кривые дифракционного отражения монокристалла Si
  
  -800 -600 -400 -2000 200 400 600 800 ∆θ
  lg(I/I0)
  1E-3
  0.1
  1
  2
  отражение (111),
  CuКa- излучение
  1 – исходная область,
  2 – имплантированная область
  

• 10 слайд

  Кривые дифракционного отражения монокристалла Si:
  сопоставление теоретической и экспериментальных кривых
  -600 -400 -2000 200 400 600 ∆θ
  lg(I/I0)
  отражение (333),
  CuКα - излучение
  1 – экспериментальная кривая,
  2 – теоретически рассчитанная кривая.
  1
  2
  0  500 1000 1500 2000 2500 Z, нм
  2
  
  1
  
  0
  
  -1
  
  -2
  ∆d/d *10-3
  Профиль деформации в приповерхностных
  слоях кристалла, имплантированного ионами фосфора
  0 2000 4000 6000 8000 Z,E
  6
  5
  4
  3
  2
  n*10-19
  1
  Распределение имплантированных ионов фосфора
  в кристалле кремния, полученное с помощью
  программного пакета SRIM-2003
  

• 11 слайд

  Выводы:
  .Воздействие ионной имплантации на поверхность образца приводят к изменению характеристик и формы кривых качания, особенно их “хвостов”, относительно исходной части образца. Наблюдается также незначительное увеличение полуширины кривых качания и отношения интегральной интенсивности к высоте максимума кривой.
  Из полученного распределения имплантированных ионов следует, что максимальное значение концентрации имплантанта n=5.75·1019 см-3 наблюдается на глубине порядка ~2500Å.
  Исходя из численных решений уравнений Такаги – Топена, а также из расчетов на основании обобщенной динамической теории дифракции рентгеновских лучей построен профили деформации в поверхностных слоях кремния
  Оценены средний радиус и концентрация микродефектов: дискообразные кластеры – размер ~0,5 мкм, концентрация ~ 107÷108 см-3; сферические кластеры – размер ~0,011 мкм, концентрация ~1012÷1013 см-3 ; дислокационные петли – размер ~0,7 мкм, концентрация ~108÷109 см-3
  Определенная с помощью атомно-силовой микроскопии высота Rа характерного рельефа неровностей на имплантированной ионами поверхности, равна ~0,273 нм