Реферат диссертации доктора философии (PhD) по физико-математике ташкент 2023 удк

«Технология формирования ионно-имплантированных тонких слоев с атомами железа на поверхности кремния» В третьей главе представлены результаты экспериментов по изучению концентрационных распределений атомов по глубине для систем Si.
Измерения режимов распределения железа в кремнии проводились на масс-спектрометре вторичных ионов ЛАС-2200 фирмы "РИБЕР" и приборе, описанном в данной диссертации.
Максимальная концентрация имплантированных атомов Fe и Co в Si приходится на глубины 45,0-50,0 нм и 180,0-200,0 нм соответственно, для Fe при дозе легирования 1·10 16 ионов/см 2 видно. Такая разница в глубине погружения максимума Fe объясняется большой разницей в его массе и электронной конфигурации. Видно, что результаты экспериментов, проведенных на двух разных устройствах, полностью подтверждают друг друга. Как видно из кривой распределения смеси по глубине, Rp практически одинаково для обоих результатов.
Ионная имплантация в зависимости от дозы и энергии излучения приводит к значительным изменениям состава, структуры и свойств полупроводниковых материалов. Е = 20 (монокристалл кремния, легированный ионом железа с энергией 40 кэВ, представляет особый интерес, так как при малых количествах излучения (D<10 ¹⁵ см ² ) образуются высокие концентрации, которые невозможно получить термодиффузионным методом, при больших образуются новые силициды металлов с физическими свойствами. Однако в настоящее время такие силициды получают методами МНЭ и КФЭ.
С другой стороны, очень сложно аналитически определить интересующие нас рентгеновские отражения, связанные с глубиной. Поэтому для определения структурных изменений использовали традиционный сканирующий электронный микроскоп РЭМ-2000, не останавливаясь на деталях типа структуры и ее параметров. Выбор железа в качестве компенсирующего входа обусловлен тем, что положение входных атомов в решетке кремния достаточно стабильно в широком диапазоне температур (100-450 0 ^С ), и в то же время параметры легированного кремнием кремния.
Были проведены эксперименты по распределению концентрации атома железа, имплантированного в кремний, с энергией E _{0 = 40 кэВ и дозой облучения в диапазоне 10} ¹⁵ ÷ 10 ¹⁷ ион/см ^{2 .} В качестве исходного материала использовали кремний марки КДБ с удельным сопротивлением р =10 Ом∙см, исследования проводили методами масс-спектрометрии вторичных ионов, резерфордовского обратного рассеяния и электронной микроскопии Одже.
Исследование легированного ввода и его концентрационной совместимости с кремнием методом РТС дало следующие результаты. Для железа, имплантированного в дозе 10 ¹⁵ ионов/см ^{2 , 83 % кремния, 15 % кислорода и 2 %} железа в расчете на атомные единицы на поверхности образца . В диапазоне чувствительности метода железо наблюдается до глубины 600°. На глубине 400 Ǻ при количестве излучения 10 ¹⁶ ион/см ^{2 соотношение элементов было следующим: кремний 76 %, кислород 18 % и железо 6 % в атомных единицах.} На глубине 400 Ǻ при количестве излучения 10 17 ион/см 2 соотношение элементов было следующим: Si — 82 %, O — 3 % и Fe — 15 % в пересчете на ^{атомные} единицы ^. Температура нагрева оказывает существенное влияние на процентное соотношение элементов. Например, для образцов, легированных дозой облучения 10 ¹⁶ ион/см ^{2 , максимум распределения смещается на глубину 800 Ǻ.}
показана основа щели ионов He + из монокристалла Si, имплантированного ионами He ^{+ с дозами} от 10 ¹⁵ ионов/см ^{2 до} 10 ¹⁷ ионов/см ^{2 на Si(111). Как видно из рис. 1, пик, характерный для Fe,} появляется в спектре при дозе D ≈ 10 ¹⁵ ион/см ^{2 .} Параллельно исследовалась кристаллическая структура поверхности и электрофизические свойства ионно-легированных слоев. Результаты экспериментов показали, что при D ≤ 10 ¹⁵ ионов/см ² еще не происходит значительного расширения поверхностных слоев вблизи поверхности, концентрация электроактивных атомов Fe не превышает ~5·10 ¹³ см ^{-3 . Увеличение} дозы до 5·10 ¹⁵ ион/см ^{2 практически} не приводит к увеличению концентрации электрически активных атомов Fe . Вблизи поверхности наблюдается частичный беспорядок, а пик обратного рассеяния Fe более резкий и сильный.