Сминтина В А, Кулинич О А, Глауберман М А, Чемересюк Г Г, Яцунський І Р, Свиридова О В Одеський національний університет ім І І Мечникова вул Дворянська, 2, Одеса, Україна e-mail: eltech@elaninetcom

Анотація – Іспольауя сучасні методи дослідження визначено вплив дефектів вихідного кремнію на процеси дефектоутворення у високотемпературних і низькотемпературних діоксиду кремнію Встановлено, що домішки, і структурні дефекти вихідного кремнію служать центрами конденсації кристалічних фаз, в околицях яких спостерігалася підвищена швидкість хімічного травлення діоксиду На пористість диоксидов основний вплив роблять такі параметри їх виготовлення як температура і вологість

I                                       Введення

в даний час діелектричні матеріали, зокрема діоксид кремнію, завдяки їх деяким специфічним властивостям іслользуются як пассивирующие, електроізолюючі покриття, а, також, як матриця для розміщення нанорозмірних напівпровідникових включень [1, 2] У звязку з цим, предявляються підвищені вимоги до якості діелектричних шарів, дефектність яких робить вирішальний вплив на електрофізичні властивості, як самих діелектричних шарів, так і структур включають їх

Метою представленої роботи було зясування на основі використання сучасних методів досліджень механізмів утворення і розподілу за обсягом дефектної структури в діоксид кремнію, виготовлених при різних режимах термічного окислення

II                               Основна частина

Досліджувалися шари діоксиду кремнію і структури діоксид кремнію – кремній, виготовлені методом термічного окислення монокристалічного кремнію марки КЕФ-4, 5 (111) і КДБ-10 (100) і пластин епітаксіального кремнію ЕКЕС-1 (111) Товщини термічно вирощених високотемпературних і низькотемпературних диоксидов (температура окислення в середовищі сухого кисню змінювалася від 700 до1150 С) становили від 0,1 нм до 1 мкм

Використовувалися сучасні методи досліджень такі електронна скануюча мікроскопія (РЕМП) (електронний скануючий мікроскоп-аналізатор «CamScan-4D» з системою рентгенівського енергетичного дисперсійного аналізатора «Link-860» використовує програму «Zaf», чутливість приладу становила 0,01% за масою, діаметр пучка – від 5 10 ® до 1 10 ® м) ОЖЕ – електронна спектроскопія (ЕОС) (спектрометр LAS-3000 фірми «Riber» з просторовою роздільною здатністю – 3 мкм, енергетичне дозвіл аналізатора – 0,3%) Травлення діоксиду здійснювалося хімічним методом (плавикова кислота (HF) або пучком іонів аргону [3]) Електрографічні дослідження пористості диоксидов проводили з використанням спеціально розроблених схем і установок

Відомо, що температура плавлення кремнію становить близько 1450 ° С і при охолодженні, навіть за наявності малій концентрації центрів кристалізації, повинен перетворюватися на стабільну кристалічну фазу При температурах нижче 900 ° С швидкість кристалізації мала і для прискорення процесу необхідно збільшити концентрацію центрів кристалізації В якості таких центрів кристалізації можуть служити дефекти (дислокації, дефекти упаковки лінії ковзання, макро дефекти у вигляді подряпин, дендритів, двійникових ламелей і дефектів шаруватої неоднорідності) і домішки вихідного кремнію На рис1 представлено електронне зображення дефектів (дислокацій) на поверхні вихідного монокристалічного кремнію КДБ-10 (100), отримане за допомогою «Cam Scan» методом провідності

Рис 1 Електронне зображення дислокацій поверхні кремнію КДБ-10 (100)

Fig 1 Eiectron-beam image of silicon surface SHB- 10(100) dislocations

Виявлені макродефектів у вигляді дефектів шаруватої неоднорідності, преципітувати лужними металами (калієм або натрієм) або їх солями (KCI або NaCI) (рис2) Ці ж лужні метали або їх солі утворювали дендритні скупчення, які диссоциированного на кластерні скупчення при температурі близько 400 ° С При температурі окислення 700 ° С виявлено, що дефекти в склоподібного диоксиде, на початковій стадії окислення, складаються з суміші окислених атомів сторонньої домішки і атомів кремнію, що сприяють утворенню зародкових кристалів – кри-стаболлітов У високотемпературному диоксиде (температура окислення близько 1150 ° С) присутні крістаболліти, що складаються з кристалічної фази діоксиду кремнію, причому, домішки або їх солі витіснялися з крістаболліта і розташовувалися в його околиці У районі розташування крістаболлі-тов спостерігалася підвищена швидкість хімічного травлення діоксиду кремнію (більше, ніж на два порядки по відношенню до вільного від дефектів обємом), що можна пояснити утворенням на кордоні крістаболліт – склоподібний (аморфний) діоксид «розірваних» або «ненасичених» звязків (так званих Рь-центрів), що знижують енергію звязків і прискорюють хімічну реакцію (рісЗ)

ний діоксид кремнію, що можна пояснити процесами посилення зміцнення діоксиду кремнію при більш високій температурі На пористість диоксидов кремнію впливала, також, середа, в якій проводилося окислення «Вологі» діоксиди кремнію володіли більшою пористістю, що можна пояснити процесами вбудовування води в порядок чергування шарів діоксиду при окисленні, а потім, дисоціацією або випаровуванням з утворенням пустот Збільшення дефектності вихідного кремнію, також, призводило до збільшення пористості діоксиду кремнію, причому, максимуми щільності розподілу пор за розмірами та кількістю припадали на області, лежать близько скупчень крістаболлітов

III                                   Висновок

На підставі проведених досліджень можна зробити наступні висновки:

Рис 2 Електронне зображення дефекту шаруватої неоднорідності, преціпітіроеанного атомами лужного металу (калієм)

Fig 2 Electron-beam image of layered inhomogeneity defect precipitating by kalium

– на процес утворення джерел дефектів кристалічного типу (крістаболлітов) впливають як умови вирощування диоксидов кремнію, так і дефектність вихідного кремнію, причому, кристалічна фаза в високотемпературному диоксиде кремнію не містить оксидів сторонніх домішок, а максимум щільності розподілу кристалічної фази припадає на кордон діоксид кремнію – кремній

– в районі перебування кристалічної фази спостерігалася підвищена швидкість хімічного травлення, що повязувалося з наявністю «ненасичених» або «розірваних» звязків на кордоні кристал-аморфний кремній

– пористість діоксиду залежить не тільки від умов його отримання, а й від дефектності вихідного кремнію

IV                            Список літератури

[1] Зворикін д Б, Колобов Н А Дослідження дефектів структури термічно вирощених плівок двоокису кремнію / / Електр, техніка, сер219731 (73) 086-91

[2] Барабан А П, Мілоглядова Л В Дефекти і дефекгообра-тання в окісна шарі іонно-імплантованих структур кремній-двоокис кремнію / / ЖТФ200272 (5) 056-60

[3] Кулинич О А, Лісовська А А, Садова Н Н Про підвищення виявляє здатності виборчого травлення монокристалів кремнію / / УФЖ . 199035 (11) 01691-1695

Puc 3 Поверхня діоксиду кремнію в районі кристалічного включення після хімічного травлення

Fig 3 Silicon oxide surface in the region of crystalline insert after chemical etching

Сам кристаліт при цьому не травився Джерелом зростання крістаболлітов служить аморфна фаза діоксиду кремнію знаходиться безпосередньо близько крістаболліта Максимум щільності розподілу крістаболлітов припадає на кордон розділу діоксид кремнію – кремній Чим більше температура окислення, тим більше цей максимум зсувається в бік вільної поверхні діоксиду кремнію Як підтвердження пропонованого механізму утворення крістаболлітов служить факт відсутності крістаболлітов в відсутність сторонніх домішок і дефектів у вихідному кремнії При дослідженні пористості диоксидов кремнію зясовано, що низькотемпературний діоксид має більшу пористість, ніж високотемператур

INFLUENCE OF INITIAL SILICON DEFECTS ON PROCESSES OF THE DIOXIDE SILICON DEFECT FORMATION

Smyntyna V, Kulinich O, Glauberman М, Chemeresuk G, Yatsunskiy I, Sviridova O

Mechnikov Odessa National University e-mail: eltech@elaninetcom

Abstract – Dioxide defect formation has been found out with the aid of modern research methods

–        It has been ascertained that both requirements of oxide cultivation and deficiency of initial silicon influence on processes of crystalline defects formation in dioxide, and the maximum of a crystalline phase density falls at border dioxide – silicon

–        Initial silicon impurity and structural defects are the centers of crystal phase condensation with higher velocity of dioxide etching

–        The dioxide porosity depends not only on requirements of reception, but also on initial silicon deficiency

Джерело: Матеріали Міжнародної Кримської конференції «СВЧ-техніка і телекомунікаційні технології», 2006р