автореферат диссертации по электронике, 05.27.01, диссертация на тему:Генерация собственных точечных дефектов в кремнии в процессе образования силицидов металлов на поверхности кристалла

РОССИЙСКАЯ АКАДЕМИЯ НАУК

ИНСТИТУТ ПРОБЛЕМ ТЕХНОЛОГИИ МИКРОЭЛЕКТРОНИКИ

На правах рукописи

КУЗНЕЦОВ Андрей Прьевнч

УДК 538. 425; 539. 219.3 ГЕНЕРАЦИЯ СОБСТВЕННЫХ ТОЧЕЧНЫХ ДЕФЕКТОВ В КРЕМНИИ В ПРОЦЕССЕ ОБРАЗОВАНИЯ СИЛИЦИДОВ МЕТАЛЛОВ НА ПОВЕРХНОСТИ КРИСТАЛЛА.

Специальность 05.27.01 - твердотельная электроника и

микроэлектроника

Автореферат диссертации на соискание ученой степени кандидата физико-математических наук

Черноголовка 1992

Работа выполнена в Институте проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН.

Научные руководители ••

доктор физико-математических наук Мордкович Е Н. кандидат фсзико-математических наук Итальянцев А. Г.

Официальные оппоненты:

доктор физико-математических наук Захаров А. П. кандидат фсзико-ыатематических наук Краснопевцев В. В.

Ведущая организация: НИИ П/льсар Сг. Москва)

Защита состоится "(ЖР^^ЯЩ^ 1995 г. в /б час, на заседании специализированного йовета при Институте проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН по адресу: 142432, Черноголовка Нопшского района. Московской области, ИПГГМ РАН. .

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке Института проблетехнологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН.

Автореферат разослан г.

Ученый секретарь специализЕГрованного совета кандидат

^мэико-штематических наук — И. А. Айзенберг

Общая характеристика работы.

Направленное изменение свойств полупроводникового кристалла путем строго контролируемого введения в его кристаллическую решётку структурных дефектов определенного типа является основой технологии создания приборов в микроэлектронике. Вместе с тем современные технологические процессы, использование которых стимулируется имеющейся тенденцией к уменьшении размеров активных областей и повышению требований к их свойствам, могут приводить к образованию нежелательных дефектов, способных влиять на параметры прибора. Одним из возможных источников неравновесных структурных дефектов, генерирующихся в полупроводниковой структуре, могут являться твердофазные химические реакции создания проводящих силицидных слоев на поверхности кристалла. Изучение природы дефектов, образующихся в процессе твердофазного роста слоев, и механизмов их генерации в кремнии становится важной задачей и в научном и в технологическом аспекте.

Актуальность реферируемой работы.

Развитие технологии СБИС, увеличение степени интеграции активных элементов и их межсоединений приводит к уменьшению размеров кристалла и, следовательно, к повышенной сложности компоновки СБИС. Лальнейший прогресс в Создании кристаллов все меньших и меньших размеров, усилил интерес к разработке новых токопроводящих систем для электродов затворов, межсоединений и контактов. Возможным решением проблемы создания стабильной низкоомной металлизации являются силициды металлов.

Материаловедческие исследования контактов силицид-кремний показали, что твердофазные реакции формирования силицидов при взаимодействии тонкой металлической пленки с

монокристаллической подложкой оказывают существенное влияние на некоторые структурно-чувствительные свойства кремния Оказалось, что наблюдаемые эффекты можно объяснить и прогнозировать с довольно общих позиций, если предположить, что в процессе твердофазной реакции генерируются собственные точечные дефекты. В настоящее время актуальной является зад: ча установления самого факта генерации таких дефектов, описание механизмов их образования и пространственного распределения ь подложке.

Цель работы.

В связи с вышеизложенным целью диссертационной работы являлось:

1) получить прямые экспериментальные доказательства генерации собственных точечных дефектов в кремнии в процессе образования силицидов металлов на поверхности кристалла;

2) определить природу этих дефектов и возможные механизмы их генерации;

3) изучить влияние процесса образования силицида на структурно-чувствительные свойства кремния.

Научная новизна.

1). Впервые показано, что в процессе твердофазных реакции образования силицидов исследованных металлов (ш, рг, сг, v) в кремниевой подложке генирируются неравновесные собственные

I

точечные дефекты преимущественно вакансионного типа.

2) Предложены механизмы генерации избыточных вакансий в кремнии при образовании силицидов металлов на поверхности кристалла.

3) Показанно, что концентрация неравновесных вакансий в области кристалла, прилегающей к границе раздела силицид-кремний может

достигать величин ~ 10,5-1016см'3 при температурах * (500 + 700)°С, характерных для проведения твердофазных реакций образования силицидов. При этом превышение над равновесной концентрацией составляет величину ~ 10в-107.

4) Продемонстрирсванно дальнодействующее влияние дефектов, генерирующихся в процессе реакции силицидообразования на кинетику отжига ионноимплантированных слоев и выход сигнала экзоэлектронной эммиссии с тыльной стороны пластины.

5) Обнаружено, что образование преципитатов силицида никеля в результате имплантации металла в кремний и последующего отжига структуры ускоряет процесс твердофазной эпитаксиальной рекристаллизации кремния.

Практическое значение.

Практическое значение реферируемой работы состоит в ^ом, что в ней исследованы эффекты генерации неравновесных вакансий в кремнии в процессе твердофазной реакции образования слоев силицидов металлов, широко использующихся для создания контактных и проводящих систем в технологии изготовления интегральных схем.

На основании выполненных исследований механизмов дефектообразования, и пространственного распределения собственных точечных дефектов генерирующихся в кремнии в процессе образования пленки силицида на поверхности кристалла, возможно численное прогнозирование перераспределения легирующей примеси в ионноимплантированных и эпитаксиальных структурах, имеющее место за счёт пересыщения подложки неравновесными вакансиями.

Выявлена принципиальная возможность снижения дозы имплантации металла в кремний для изготовления скрытых проводящих слоев

силицида за счёт контролируемого перераспределения атомов металла между кристаллической и аморфной фазой кремния.

Положения выносимые на защггу. На защиту выносятся:

1. Прямые экспериментальные доказательства эффекта генерации неравновесных вакансий в процессе образования силицидов металлов на поверхности кристалла.

2. Количественная модель генерации вакансий в соответствии с диффузионным и деформационным механизмами.

3. Эффект ускорения диффузии эь в кремнии за счет введения термически неравновесных вакансий в кремний со стороны границы силицид- кремний.

4. Дальнодействующее влияние образования силицида на структурно-чувствительные свойства кремния.

5. Эффект взаимного влияния образования преципитатов силицида никеля и твердофазной эпитаксиальной рекристаллизации кремния.

Объем и структура диссертации.

Диссертация состоит из введения, четырех глав, приложения, выводов, списка цитированной литературы и содержит 112 страниц, включая 27 рисунков и 110 литературных ссылок.

Публикации. '

Основные результаты диссертации содержатся в 7 статьях, опубликованных в научных журналах и сборниках докладов Международных конференций.

Апробация работы.

Основные результаты диссертационной работы докладывались и

обсуждались на семинарах. Всесоюзных и Международных конференциях, в том числе: Всесоюзной конференции по Ионно-лучевоИ модификации материалов, Черноголовка, 1987; XXX-ой Всесоюзной научно-технической конференции по микроэлектронике, Тбилиси, 1987; их Всесоюзной конференции по физико-химическим основам 1 легирования полупроводниковых материалов, Москва, 1988; Международной конференции 1991 mrs

Fall Meeting, Symposium С on "Thin filns and interfaces",

Бостон, 1991; viii Международной конференции "ion Beam Modification of Materials", Хайдельберг, 1992; ньучных семинарах в Институте проблем технологии микроэлектроники и особочистых материалов РАН, Черноголовка, 1987-1992; Нижегородском государственном университете, Нижний Новгород, 1988,1992; Тбилискон государственном университете, Тбилиси, 1990.

Основное содержание работа.

В первой главе приведён обзор теоретических и экспериментальных исследований по термодинамике и кинетике образования фаз в тонкопленочных структурах ме-sí, которые затем используются при формулировке модели генерации дефектов. В первую очередь рассмотрены энергетические параметры, связанные с формированием силицидных фаз и основные законы их роста. Отмечены обнаруженные особенности формирования фаз в тонкоплёночных структурах относительно массивных образцов. Результаты движения радиоактивных и инертных меток при Формировании различных силицидов показывают, что преимущественным диффузантом в системе Me-si в различных температурных диапазонах, могут быть как атомы металла так и атомы кремния. Различие в парциальных коэффициентах диффузии,

по-видимому может служить одной из причин образования структурных дефектов в диффузионной зоне.

Проанализированы электронномикроскопические данные, связанные с совершенством границы раздела силицид-кремний. Отмечено, что в большинстве систем Ме-Б!.' при твердофазной реакции может осуществляться эпитаксиальный рост соответствующих силицидов. В ряде случаев (Ме = со, N5., сг, V) после соответствующей термообработки наблюдается латеральная граница раздела без существенного изменения плотности дислокаций в подложке.

Приведены данные, связанные с изменением упругих напряжений в структурах Ме-Э1 после отжига, сопровождающегося образованием силицидов. Показано, что измеренные значения напряжений соответствуют уровню напряжений, обусловленному различием температурных коэффициентов расширения образующегося силицида и кремния. Между тем ясно, что сам акт образования молекулы силицида сопроваждается заметной деформацией решётки. Делается 'вывод о том, что упругие напряжения, возникающие в процессе роста должны каким-либо путем релаксировать. Одним из возможных путей такой релаксации является образование неравновесных точечных дефектов в окрестности сформировавшегося включения новой фазы.

Оценить эффективность генерации точечных дефектов при твердофазной реакции образования силицида можно, по-видимому, на основании косвенных данных, связанных с изменением структурно-чувствительных свойств Эх за счёт создания термически неравновесной концентрации дефектов определённого типа.

Во второй главе, также являющейся обзорной, приведены и проанализированы^ известные из литературы факты влияния реакции образования силицида на некоторые свойства кремния, зависящие

ч концентрации подвижных точечных дефектов. В первую очередь речь идет об аномальном перераспределении легирующей примеси в области под силицидным контактом. йзвесный механизм диффузии легирующих примесей в кремнии (-преимушественно по вакансиям или междоузлиям) позволяет судить об изменении концентрации собственных точечных дефектов в кремнии, вызванном инжекцией дефектов со стороны границы растущий силицид-кремний. Нужно однако иметь в виду, что большинство результатов получено по перераспределению ионноимплантированной примеси, и слой кремния, где располагается профиль примеси, естественным образом расходуется в процессе твердофазной реакции образования силицида. При этом примесь также оказывается в зоне реакции и на ее перераспределение, помимо диффузии, ускоренной по неравновесным точечным дефектам, могут влиять другие процессы: сегрегация на различных границах, различие коэффициентов растворимости примеси в различных фазах, образование устойчивых химических соединений примеси с силицидообразующим металлом.

С точки зрения выявления действительного влияния диффузии, ускоренной по неравновесным точечным дефектам, на аномальное перераспределение примеси, кэжется плодотворным изучение диффузии примеси в эпитаксиальной структуре, т. к. в этом случае профиль примеси отделен от зоны реакции некоторым слоем кремния.

Данные, связанные с ускоренной перестройкой или отжигом структурных дефектов 6 1 междоузельного типа, могут свидетельствовать о том, что в процессе роста силицидов, в кремнии образуются дефекты преимущественно вакансионного типа. Были обнаружены, в частности, эффекты подавления генерации термодоноров в кремнии при образовании на поверхности кристалла силицида хрома при 450°С и стимулированный отжиг устойчивых

дефектов, образующихся после имплантации ионов в*, и

последующей термообработки пластины с нанесенной на нее пленкой \

титана.

Тем не менее, на основании Опубликованных результатов, к началу выполнения напей работы нельзя было выдвинуть обоснованных предположений ни о природе генерирующихся дефектов, ни о механизме их образования. Поиски ответов на эти вопросы и составили содержание данной работы.

В третьей главе сформулирована феноменологическая модель пересыщения кристалла термически неравновесными точечными дефектами за счет их генерации на границе силицид-кремний. Предложено два механизма генерации: диффузионный и деформационный, эффективность которых, по нашему мнению, зависит от соотношения между парциальными коэффициентами диффузии в системе металл-кремний.

Диффузионный механизм генерации реализуется при о51>>оИв, где - коэффициент диффузии ¿-го атома в слое силицида. При вакансионном механизме диффузии локальное значение концентрации вакансий су будет отличаться от равновесного значения с* в связи с действием распределенного вакансионного источника:

" --ЗЗГ см.» (1)

Очевидно, что при равенстве парциальных коэффициентов диффузии поток будет равен нулю, а в случае если -А;., >>вм>, т.е. в условиях преимущественной диффузии атомов кремния, поток будет максимален и по порядку величины равен скорости роста

з

силицида. Аппроксимируем с^и.гИ функцией, характерезующей диффузию атомов кремния из источника в полупространство с коэффициентом диффузии о1п1:

где Сд - концентрация атомов кремния на границе силицид-кремний. В этом случае мощность вакансионного источника можно выразить как:

На рисунке 1 показанна мощность вакансионых источников в кремнии в области прилегающей к границе раздела силицид-кремний для э = то-,эсмг-с-\ Такая величина коэффициента взаимной

(П( л

диффузии означает, что за время порядка ю3с при диффузионно-контролируемом росте образуется слой интерметаллида толщиной ЮООЯ, что характерно для условий формирования силицидных контактов в структурах металл-кремний. Для оценки принято °81>>1>и.. с^=2.5>«10*ггсм*3. Пренебрегая уходом вакансий в стоки, интегрирование диффузионного уравнения, с источником выраженным формулой (3), приводит к следующему

'Подобный подход был впервые применен Н. Е Солунским и Я Е Гегузиным в случае вычисления вакансионного пересыщения при диффузионной гомогенизации в твердом растворе с подстановкой

(2)

(з)

J

результату:

с зС*„ ■>„> л . егГГ-5—1

20 I 1 г/о~7Г ' V г/оТ *

« 4 1п1 »

(4)

На рисунке 2 привёдены зависимости распределения вакансий в кремнии в случае действия источника, изображенного на рисунке 1. Максимально достижимое пересыщение в области границы раздела при С* = 1*109см"3 может достигать семи порядков.

Другим возможным механизмом генерации точечных дефектов является деформационный механизм. Гип образующихся дефектов в этом случае зависит от знака возникающих механических напряжений. С точки зрения феноменологического описания приводлимого ниже, тип генерирующихся дефектов не имеет принципиального значения, однако в действительности при образовании большинства силицидов решетка сжимается и возникают растягивающие напряжения, так что генерация вакансия оказывается более вероятной. Проведём анализ концентрации вакансий, генерирующихся по деформационному механизму. На фоне диффузионных и концентрационных напряжений на межфазной границе возникают напряжения, связанные с локальным изменением объема решётки при твердофазном химическом взаимодействии. Изменения объёма решётки при образовании большинства силицидов значительны к напряжения, вызванные ростом силицида должны тем или иным образом релаксировать. Пересыщение вакансиями может оказаться термодинамически выгодным при релаксации возникающих напряжении. Величина относительного несоответствия объёма Дш определяется естественным соотношением Дш = ДО*/ оМе , где

У

* = ' -V * > -М.

на то, что решетка сжимается и в подложке должны возникать растягивавшие напряжения, для релаксации которых должны генерироваться неравновесные вакансии.

Образование молекулы силицида уменьшает свободную энергию системы на Днг , неизбежно при этой увеличивая упругую энергию на, ДО^ , которая однако почти полносгьо релаксируег за счет испускания собственных точечных дефектов, увеличивающих энергию твердого раствора этих дефектов в кристалле на йао . Таким образом обцее изменение свободной энергии системы в пересчёте на одну образованную молекулу силицида составляет:

где Две1 - энергия релаксированных упругих напряжений. Решая задачу Ламе для шара объемом оНе , помешенного в полость

* У

матрицы с модулем сдвига л объемом ( *оМе «- г031 ) = о, можно вычислить упругую энергию, выделяюиуюся при образовании одной молекулы силицида :

При генерации п вакансий на каждую образовавшуюся молекулу силицида, объём несоответствия ДО* уменьшается на ч^ , где

элементарный объем, приходящийся на моновакансию. Гост-выражение для релаксированной упругой энергии в соответствии с (61 имеет вид:

ЛС 5 - дн + Дв

Г I

е!

+ АО,

о

2

. й ;

И

Для температур, вше устойчивости вакансионных комплексов, вакансии в кристалле можно считать находящимися в виде твёрдого

г

раствора моновакансий, увеличение числа частиц в котором на пу вакансия приводит к увеличению свободной энергии на

Д00 = пу кт ♦ -=-] (8)

АС 1

где */с« " степень пересыщения вакансионного раствора по

V

отношению к его равновесной концентрации с* Оптимальная, с энергетической точки зрения, релаксация упругих напряжений достигается при

А/г ц Г А0/ а 1 о ~ кт шГ 1 ♦ с0]

Ч г -!--1-2.-,-5-1 (9,

4/3 М [ О* / О ]

Второе слагаемое в (9) вплоть до пересыщений < 10+10',

мало по сравнению с первым. Другими словами энергетический, сдерживающий релаксацию Дв^ фактор, связанный с росток энергии твердого раствора вакансий, незначителен, и, таким образом, в соответствии с (9) в приближении отсутствия сдерживающего релаксацию напряжений фактора имеем:

¿а"

(10)

Тогда поток вакансии через границу силицид-кремний, в случае диффузионно-лимитируемой кинетики, можно записать в следующем виде:

л

( и >

В случае если ог не зависит от концентрации, при больших временах жизни вакансии решение можно записать в виде:

Численные оценки концентрации избыточных вакансий при в1п|= то'^см^с"' я 10э см"3, показывают, что в области,

прилегавшей к границе раздела силицид-кремний, пересыщение молет достигать величины порядка юв+ю6. На рисунке 3 приведены зависимости концентрации избыточных вакансия при як генерации в соответствии с деформационные механизмом.

В четвёртой главе излоиэны результаты опытов, проведенных с целью прямого экспериментального подтверждения эффекта пересыщения подложки вакансиями при образовании силицидов на поверхности кремния и исследования их пространственного распределения в кристалле.

Лля количественной, оценки концентрации избыточных вакансий су было исследовано перераспределение сурьмы (диффундирующей в эх по ванансионному механизму) в структурах ме-п-п\ где легированная сурьмой подложка (КЭС-0.01), слукала источником примеси, а эпитаксиальный слой электронного кремния микронной толщины, отделял область твердофазной реакции от профиля примеси. Такая стимулированная диффузия эь из подложка в эпитансиальнув пленку в структуре ме-п-п\ проходящая в условиях дополнительной ннжекции неравновесных вакансий со стороны граница раздела силицид-кремния, сравнивалась с "равновесным" перераспределением примеси в структуре п-г/, без

г^-до 7ГЗГ

(-1ПГ-)г- «Ч^гтгг)

(12)

силицидообразуюцегося металла на поверхности. При этом коэффициент диффузии сурьмы в кремнии в условиях дополнительной инжекции вакансий о5ь и в термически равновесных, в смысле генерации вакансий, условиях Э* можно выразить:

СУ . С»

где tУÍ- кореляционный множитель, обусловленный тем, что атом может неоднократно обмениваться положением с данной вакансией, мд - колличество узлов в решетке кремния. Таким образом инжекция вакансии через границу силицид - кремний может приводить к изменению коэффициента диффузии сурьмы в подложке. Концентрация ясе вакансий в свою очередь может быть определена отношением:

с = с* • (13)

Е*ь

Следовательно, если определить коэффициенты диффузии о5Ь и рзь, соответственно в условиях дополнительной генерации дефектов и в "равновесных" условиях, то можно получить оценку концентрации вакансий в кремнии и, таким образом проверить адекватность построенной модели генерации неравновесных вакансий в кремнии при образовании силицидов на поверхности кристалла.

На основании экспериментальных измерений профилей вь в структурах уэ^-п-п* и п-п* (проведенных методом БИМС), численным методом были определены коэффициенты диффузии эь в кремнии в условиях дополнительной генерации вакансий, связанной с протекающей на поверхности твердофазной реакцией образования силицида ванадия, и в условиях термически равновесной генерации

(см. рисунок 4). Они составили соответственно озь 2х1о"мсм2-с"' и о* ~ зхю'^сн^с"'. Знамение коэффициента

5Ь

диффузии порядка 10"м в равновесных условиях достигается при температурах порядка 1300°С. Оценим, исходя из уравнения (13) избыточную концентрацию вакансий, созданную за счет генерации неравновесных вакансий в процессе^ роста силицидов: су=с*-1о6см"3=10э-106=10,5см"\ Полученная оценка концентрации избыточных вакансий совпадает с вычесленным значением концентрации избыточных вакансий в области, прилегающей к границе раздела в случае их генерации по деформационному механизму. Кроме того характерно, что для температур " 1300°С термически равновесную концентрацию вакансий можно такие оценить как 1015сн~3. Образно говоря генерация неравновесных вакансии в процессе образования силицида ванадия "повысила" температуру кристалла на ~ 600°С.

Таким образом, эксперименты в структурах, где-область реакции и профиль примеси разделены эпитаксиальной пленкой, показывают, что перераспределение зь могло быть связано только с диффузией, ускоренной по дефектам, Iенерирующимся в процессе твердофазной реакции образования силицида, подтвердили - факт генерации вакансий и позволили сделать количественные оценки для сравнения с изложенными модельными представлениями.

Во втором разделе данной главы описаны эффекты дальнодействующего влияния реакции образования силицидов металлов на некоторые структурно-чувствительные свойства кремния. Это в первую очередь опыты, связанные с изменением кинетики отжига радиационных дефектов, созданных ионной бомбардировкой обратной, по отношению к растущему слою силицида, стороны пластины кремния. Имея в виду высокие степени пересыщения кристалла вакансиями при росте силицида, такие

эффекты можно разумно объяснить. Выдвинуто предположение о том, что ускоренный, на начальной этапе, отжиг радиационных дефектов связан с оттоком междоуэельных атомов кремния (Л и их аннигиляцией с вакансиями, инжектированными из зоны твердофазной рееакции. Поскольку для кремния > оу, то существует достаточно широкий интервал времени отжига, когда диффузионный фронт вакансии не достигает имплантированного слоя, но является эффективной зоной для стока подвижных междоуэельных атомов, испускаемых имплантированным слоем. Оценино количество междоуэельных атомов, покидающих повреждённый слой, в зависимости от условия их поглощения обратной поверхностью.

Другим возможным эффектом, свидетельствующим о дальнодействующем характере воздействия реакции образования силицидов на кремниевую подложку, является активация экзоэлектронных центров на тыльной поверхности кристалла. Показано, что на кинетику выхода экзоэлектронной эмиссии влияет процесс образования силицидов на обратной стороне кристалла, причби температуры всплеска сигнала коррелировали с характерными температурами начала образования соответствующего силицида.

В третьем разделе данной главы описано взаимное влияние образования преципитатов силицидов и процесса твердофазного эпитаксиального роста (ТФЭР) кремния в структурах, облученных иономи N1* на этапе последующего отжига. Скорость рекристаллизации кремния амо{зфизованного ионами никеля при температуре 450°С оказалась равной 18 а/мин, что превышает скорость ТФЭР в отсутствии примеси в 20 раз. Одновременно наблюдалось выпадение преципитатов силицида N1 в аморфной фазе вблизи границы раздела аморфный - кристаллический кремний (а-с

sil. Tor факт, что происходит перераспределение Ni и силицид наминает расти вблизи границы а-с sí, а не в области первоначального пика концентрации металла, свидетельствует о том, что образование преципитатов вблизи границы а-с энергетически более выгодный процесс, чем их образование в глубине аморфной фазы, несмотря на больнее первоначальное пересыщение. Из литературы, в свою очередь известно, что процесс ТФЭР может сопроваждаться перестройкой собственных точечных дефектов в области границы а-с и, по-видимому, локализация роста преципитатов в этой области облегчает релаксационные процессы и стимулирует ТФЭР.

В приложении приведено краткое изложение численного решения диффузионной задачи ускоренного перераспределения сурьмы в кремнии в условиях пересыщения кристалла вакансиями. Для реализации численного решения разностного уравнения была написана программа на языке pascal. Текст программы приводится в приломении.

Выводы.

1. Установено, что формирование силицидов в результате твердофазной химической реакции в структуре тонкая металлическая пленка-монокристаллическая подложка кремния, приводит к существенному пересыщению подложки термически неравновесными вакансиями.

2. Механизм пересыщения подложки вакансиями имеет различный характер в зависимости от соотношения между парциальными коэффициентами диффузии металла и кремний, при формировании силицида в диффузионной зоне. ^

3. В случае преимущественного переноса атомов кремния в зону реакции, пресыщение подложки вакансиями происходит за счет

диффузионного механизма, их пространственное распределение определяется действием шатрообразного источника, а пересыщение над термически ■ равновесной концентрацией с* в области,

прилегающей к границе раздела силицид - кремний может

)

достигать * 10'.

4. В случае преимущественного переноса атомов металла в зону

реакции, пересыщение подложки происходит за счёт

деформационного механизма генерации, их пространственное

распределение представляет егГс-функцию, а максимальную

концентрацию в области, прилегающей к диффузионной зоне, можно $ 6 *

оценить как су =• (Ю + ю )-су.

5. Проведенные экспериментальные исследования ускоренной диффузии ЭЬ В структурах Ме-п-п* могут быть объяснены только за счёт генерации избыточных вакансии в подложке. На основании экспериментальных данных оценены концентрации вакансий, соответствующие вычисленным коэффициентам диффузии эь в кремнии.

6. Показано, что экспериментально наблюдавшееся в исследованных структурах перераспределение эь может быть описано исходя из предложенных механизмов генерации вакансий в подложке

7. Показано, что эффекты влияния реакции образования силицидов на структурно-чувствительные свойства подложки имеют дальнодействующий характер, что также подтверждает высокие уровни инжекции вакансий со стороны границы растущий силицид -кремний.

Основные результаты диссертации опубликованы в работах: 1. Е Н. Мордкович, А. Г. Итальянцев, А. Ю. Кузнецов, Л. Я. Краснобаев, "Взаимное влияние отжига ионноимплантированных слоев и образования силицидов металлов". Тезисы Всесоюзной конф.

"Ионно-лучевая модификация материалов", Черноголовка, 1987, 129с.

2. А. Г. Итальянцев, к. В. Кузнецов, Л Я. Краснобаев, В. Н. Мордкович, "Стимулированный отжиг ионноимплантированного кремния при твердофазной реакции силицидообразования", Письма в ЖГФ, т. 14, в. 13, стр. 1173-1182(1988).

3. А. Г. Итальянцев, Л. Я. Краснобаев, A. D. Кузнецов, Н. М. Омельяновская, С. Г. Хмельницкий, "Эффекты в полупроводниках при введении неравновесных вакансий", Электронная техника, серия Материалы, N.12 стр.-43-47(1989).

4. А. Г. Итальянцев, A. D. Кузнецов, R А. Пантелеев. "Экзоэлектронная эмиссия с поверхности кремния, стимулированная образованием силицидов металлов. Эффект дальнодействия. ", Письма в ЖГФ, т. 15, в. 11, стр. 27-30( 1889).

5. A.G.Italjantsev and A.Yu.Kuznetsov,"Possible mechanism of 3tress relaxation and point defects generation during surface silicides formation", Mat.йез.Soc.Symp.Proc., v.238, pp.90-96(1991)

6. A.G.Italjantsev and A.Yu.Kuznetsov," Point defects generation at the silicon - growing silicide layer interface", Proc.Thir.Int.Conf."Metallization in ULSI Application", Murray Hill.NJ, 7-10 October 1991, pp. 181-181,

7.A.G.Italjantsev and A.Yu.Kuznetsov,' "Vacancy flux enhanced diffusion of Sb in n'-n-Me structures during surface silicides formation: new experimental data and quantitative model", 1992 MRS Spring Meeting, Abstract Book, Boston, 1992, p.91.

8.A.G.Italyantsev and A.Yu Kuznetsov, "Computer simulation of the point defects distribution injected into the Si substrate through the advancing silicide - silicon interface", CAMSE*92 Abstracta, Ydyogama,1992, p.127.

9. A.Yu. Kuznetsov, I.I.Khodos, V.N.Mordkovich, A.F.Vaytkin, "Enhanced^ solid phase recristallization of the amorphous silicon due to NiSi2 precipitatiation resulting from ion implantation and annealing", IBMM-92,Final Program & Abstracts, Heidelberg, Germany, September 7-11, 1992, p.206.

Подписи к рисункам.

Рисунок 1. Мощность вакансионного источника в кремнии в случае ds| » с>Ив при dlkt= ixio~1 эсм2-с" \ 1 - 10 с, 2-1 мин, 3 -3 мин, 4-10 мин.

Рисунок 2. Распределение вакансий в кремнии при генерации по диффузионному механизму при dint= ixio"13cmz-cdv = i*io~scm2'C"1 - 10 с, 2-1 мин, 3 - 3 мин, 4 - 10 мин. Рисунок 3. распределение вакансий в кремнии при их генерации по деформационному механизму при да* = ю"\ ov = 1*ю"всм2-с"\ 1 '- 10 с, 2-1 мин, 3-3 мин, 4-10 мин.

Рисунок 4. Экспериментально определённые профили распределения sb после отжига 7зо°с, зо мин: 1 - в структуре п-п+, 2 - в структуре vsi2-n-n\ пунктирная линия - результат численого анализа.

Z xoiú¿e¿

tmoáxm •sEB^iiij

O'Z 84

гснойяил "ВНИрДы 91 fi rt

i 111 111 i i 111 1111 i i.i 1111 i 111 i 111 1111 111 11111 111 ,i 111,1111 i i.i i 11 )t oi

- г

u- и - t

t xohXdiij

t„oi

OSE oor

лнолгип 'ïhhçj&fj

osi оог osi oot os o n.

i i i 11 m i i i m 11 111 ri i 11 i 11 11 im i 11 i i oi U l

ç sohjCOHJ