У вступі сформульована наукова проблема, обґрунтована актуальність роботи та визначена її мета, наведені одержані наукові та експериментальні результати, які виносяться на захист, висвітлені їх новизна, практична цінність та апробація, наведені перелік публікацій, структура і обсяг дисертації.

В першому розділі наведені результати аналізу наукової і технічної літератури, розглянуті існуюча інформація щодо деформації, її впливу на фізико-електричні характеристики кремнію, p-n переходів і транзисторних структур на його основі та основні відомості щодо особливостей радіаційного дефектоутворення в них. Їх зміна в цих умовах з одного боку веде до порушень у роботі, а з іншого - використовується для вимірювання тиску та інших механічних величин у відповідних датчиках. Причинами цих змін є зсув енергетичних рівнів напівпровідника та зміна ефективних мас, часу життя і рухливості носіїв заряду.

Радіаційні дефекти в активній області напівпровідникової приладної структури, діють аналогічно голкоподібному індентору, суттєво змінюючи її електрофізичні характеристики.

Області радіаційних пошкоджень, значні скупчення дефектів (порядку 1020 см-3), які описані теоретичними моделями Госіка, утворюють області з провідністю, відмінною від провідності непошкодженого кристалу. Вони відомі як розупорядковані області (РО) і моделюються як мікроскопічні включення сферичної або еліпсоїдної форми в напівпровіднику за моделлю Госіка, роботами Ухіна М.А., Бертолотті (рис.1), Хівріча В.І. та інших авторів. Утворення РО супроводжується дифузією носіїв заряду з непошкодженого матеріалу, що веде до накопичення заряду в мікрообластях. Рухливість носіїв заряду і електропровідність напівпровідників із зростанням флюєнсу нейтронів зменшується.

Області складних радіаційних дефектів реєструються растровою електронною мікроскопією і резистометрією в процесі опромінення. Складний вплив таких дефектів на електромеханічні характеристики кремнію та його приладних структур досліджений недостатньо, а експериментальні дані щодо їх дії на сенсорні мікроструктури взагалі практично відсутні.

Вказане визначає актуальність і доцільність проведення досліджень зміни механічних властивостей кремнію під час та після опромінювання високоенергетичними частинками та іонами електрично активної домішки, виявлення та дослідження фізико-технологічних явищ, які підвищували б надійність роботи приладів в полях високоенергетичного випромінювання.

В другому розділі наведені методи дослідження напівпровідників, структур на їх основі, методи формування структур за допомогою іонних пучків, методи та апаратура для опромінення, стандартні та розроблені способи і прилади для вимірювань. Наведені технологія виготовлення зразків та їх характеристики.

Реалізований в роботі метод вимірювання мікротвердості дозволяє фіксувати навіть незначну ( 0,01 %) зміну складу речовини. Він добре узгоджується з результатами рентгеноструктурного аналізу і використання його для дослідження. характеру розподілу імплантованної домішки по глибині іоннолегованного шару є ефективним. Вимірювання мікротвердості нелегованого кремнію і легованого іонами бору, проводилися при кімнатній температурі на приладі ПМТ-3 із зміною навантаження від 1 до 100 грам на індентор, який являв собою алмазну піраміду з квадратною основою і кутом при вершині 136°.

Дослідження мікропластичності та внутрішнього тертя проводились методом механічного релаксатора , адаптованого до властивостей кремнію.

Стабільність навантаження при вимірюванні мікротвердості дозволяє зменшити розкид експериментальних результатів, особливо при малих навантаженнях на індентор. Був виготовлений пристрій до приладу ПМТ-3, який забезпечував повільне рівномірне опускання і підняття індентора, а також витримку його протягом певного фіксованого часу під навантаженням.

В роботі використаний метод Резерфордівського зворотного розсіювання. За його допомогою були проведені: дослідження поверхні кремнію та структур на його основі, визначення параметрів дифузійних процесів, аналіз типів дефектів, дослідження і аналіз зразків до і після іонного бомбардування (профілі пошкодження, профілі імплантованої домішки, позиції дефекту та імплантованого атома в елементарному кристалічному осередку).

Дослідження механічних властивостей кремнію по модулях пружності, а також визначення механічної міцності проводились з використанням згину, що дозволило вводити значні пружні деформації напівпровідникових кристалів (для кремнію порядку 2 % і більше).

Досліджувані зразки - структури: кремній - діоксид кремнію, кремній - метал, кремній - діоксид кремнію - метал, епітаксіальний шар кремнію - метал, кремній легований іонами бору так і легований іонами кремнію, p-n переходи, транзисторні та інтегральні планарні структури.

Для дослідження механічного згасання використовувався кремній р- і n-типів високої чистоти наступних марок: ЕКДБ-10-1 з густиною дислокацій с = 10 см-2, вмістом бору 4·1016 см-3, ЕКДБ-10-5 з густиною дислокацій с = 10 см-2 і вмістом бору 4,5·1016 см-3, ЕКЕС-0,01-5 (с =100 см-2) з вмістом стибію 3,8·1018 см-3. Вміст кисню в усіх зразках No2>1016 см-3.

В роботі використовувались джерела високоенергетичного випромінювання: дослідницькій ядерний реактор ІЯД НАН України - нейтрони з енергією 2 МеВ, генератор нейтронів Київського національного університету ім. Т.Г. Шевченка - нейтрони з енергією 14МеВ, джерело г-квантів Харківського національного університету ім. В.Н.Каразіна, іонний імплантатор Інституту фізики напівпровід-ників НАН України - іони бору і кремнію з енергією 10...100 кеВ, генератор іонів Харківського національного університету з енергією частинок 100...1000 кеВ, генератор іонів Харківського національного аерокосмічного університету з енергією частинок 3...10 кеВ. Дози іонізуючих випромінювань: нейтрони - 1011...1015 см-2, г-кванти - 107...3·108 Р, іони і б-частинки - 1012...1018 см-2.

Третій розділ дисертації присвячений впливу радіаційних дефектів на пластичні властивості кремнію. Дослідження мікротвердості вдавленням алмазної піраміди в кремній свідчать про наявність в ньому пластичної деформації. Електронно-мікроскопічними дослідженнями на просвіт уперше показано, що в околі відбитка виникають та рухаються дислокації.

При дослідженні внутрішнього тертя встановлено, що логарифмічний декремент затухання ( ) при збільшенні відносної амплітуди коливань (0) зразків кремнію n-типу монотонно зростає (рис. 2а), ця залежність (0) є типовою. В зразках p-типу спостерігалась немонотонна залежність (рис. 2б) - зі спадом в області малих 0 та з подальшим ростом і максимумом при 0 (8-16)10-5 (в залежності від виду домішки). Формування максимуму близько до вказаного інтервалу амплітуд характерне для випадку, якщо напруження у зразку монокристала <111>, а при <110> - внутрішнє тертя монотонно зростає з амплітудою.

Порівняння одержаних даних з відомими показало, що спад на амплітудній залежності внутрішнього тертя при малих 0 спостерігається вперше. Це може бути пояснено тим, що раніше досліджувався кремній з густиною дислокацій більшою на два-три порядки. Вимірювання в режимі "збільшення - зменшення навантаження” дало додаткову інформацію: спад завжди формується, коли петля (рис. 2б) розімкнута, і є максимум при великих амплітудах (при вимірюваннях в умовах збільшення амплітуди). Важливо, що у випадку домішки стибію (n-Si) спад характерний при орієнтації нормальних напружень паралельно осі типу <>, а у випадку домішки бору (p-Si) навпаки - при <>, які лежать у площинах {} та {}, відповідно, і містять вісь росту кристала [111]. Оскільки тип дефектів, відповідальних за спад, невідомий, було проведено вимірювання електричного опору. Співставлення залежності питомого опору (е) і від амплітуди пружної деформації показало на кореляцію їх в області малих амплітуд і її відсутність - в області великих (0 ?1,2·10-4), де вид кривих визначає рух дислокацій. Це свідчить про те, що при малих амплітудах коливань внутрішнє тертя визначається в основному точковими дефектами, генерованими в кремнії при його циклічній деформації і до яких особливо чутливий електричний опір.

Радіаційні пошкодження та мікропластичність кремнію. Типова крива амплітудної залежності згасання n-Sі (Sb) при орієнтації нормальних напруг <> мала до опромінення вигляд монотонно зростаючої функції, що відповідає відомим даним. При -опроміненні (потужність дози 5106 см-2с-1) кут нахилу кривої (0) падає, гістерезисний ефект зменшується. Збільшення потужності джерела випромінювання приводить до зменшення амплітудної залежності і зникнення гістерезису, що свідчить про зміцнення кремнію під час опромінення. Ділянка спаду при малих амплітудах 0 не може пояснюватись тільки станом приповерхневого шару, де б-частинки мають найбільший вплив, і який становить менше 1% об'єму при товщині досліджуваного зразка 450 мкм.

Запропонований в роботі механізм ефекту базується на блокуванні дислокацій в областях радіаційних пошкоджень точковими дефектами і вакансійними та вакансійно-домішковими радіаційними комплексами. Про це свідчить відсутність чутливості електричного опору до амплітуди деформації в процесі б- опромінення, а вплив його початку і відключення на провідність і зміну її в часі - на обємний ефект з елементами пам'яті. В деякій мірі (хоч і з меншою імовірністю) дислокації можуть блокуватися просторово розділеними носіями заряду, які виникли за рахунок іонізації об'єму кремнію випромінюванням, генерованим областями радіаційних пошкоджень при гальмуванні б- частинок та первинно зміщених атомів.

Дослідження амплітудної залежності внутрішнього тертя з одночасним вимірюванням електричного опору вказують на їх кореляцію в області малих 0 (до 6·10-5) і її відсутність в області великих 0 (більше 8·10-5) амплітуд. На відміну від б-бомбардування, де спостерігалось декілька максимумів, після г-опромінення спостерігався лише один максимум .

На кривих амплітудної залежності згасання в кремнії, опроміненому г-променями дозою 7,5107 Рад, виявлено максимум при амплітуді відносної деформації 2·10-5 і температурі 293 К, які припадають на область, де на температурних залежностях внутрішнього тертя розташовані низькотемпературні гілки максимумів, пов'язаних з процесами взаємодії дислокацій з точковими дефектами.

При опроміненні напівпровідника б-частинками виникають складні мікро-області радіаційних пошкоджень, зарядовий стан яких не може бути описаний простими моделями, а змінюється зі значним часом запізнення (характеризується значним часом релаксації). При цьому області радіаційних пошкоджень мають форму, схожу з вказаною на рис. 5 після г-опромінення дозою 1,1108 Рад (фотографія з екрану растрового електронного мікроскопа). Мікронеоднорідності мають розміри, які співпадають по порядку величини з геометричними розмірами елементів мікро-, нано- та сенсорної електроніки. Дані процеси розглянуті в межах модельних уявлень шаруватих структур n-p-n-p - типів з урахуванням позитивних зворотних зв'язків, які обумовлюють збільшення часу релаксації.

Запропонована модель утворення радіаційних дефектів значних розмірів (~1 мкм і більше) з урахуванням наявних в напівпровіднику початкових механічних напружень. При високоенергетичному опромінюванні центрами вибухової кристалізації є термічні піки. Енергія механічних напружень у визначеному місці плівки повинна бути більше величини енергії бар'єру (W) для переходу від аморфного до кристалічного стану. Внутрішня енергія (1), яка накопичена в плівці, зменшує величину енергетичного бар'єру кристалізації. Разом з тим, збільшується енергія теплоти кристалізації, яка виділяється (Е). - енергія в сусідній закристалізованій зоні плівки, - частина енергії, що передається сусідній ділянці. Продовження процесу кристалізації плівки визначається умовою:

W - 1 (E + 1 - ) (1)

Для оцінки величин d2/d1, d1/L (d2, d1, L - лінійні розміри радіаційних дефектів (РД), визначимо умови енергетичного балансу. Початкова і сусідня кругові ділянки плівки товщиною h описуються рівнянням:

l2h(E + 1 - 0)0 = 2d1h(L + d1/d2)(W - 1) (2)

(d1/L)2 + 2(d1/L) - B0 = 0, (3)

За (1) кристалізація зупиняється при умовах:

B0 = 0(E - 1 - 0)/(W - 1) = 1 (4)

d1/L = (1 + B0)1/2 - 1 (5)

Приймаючи до уваги часткову релаксацію напружень при кристалізації і вважаючи, що W = 0,4 Е, з умов енергетичного балансу одержимо:

di+1(Li + di + di+1/2)(W - i) = di(E + i+1 - i)(Li + di/2)i (7)

де Li - радіус i-того ланцюга

Введемо li = Li/di; Bi = i(E + i+1 - i)/(W - i+1).

Тоді (7) зводиться до

di+1/ di)2 + 2(di+1/ di)(li + 1) - Bi(2li + 1) = 0 (8)

При Bi 1 одержимо

di+1/ di = [(li + 1)2 + (2Ii + 1)Bi]1/2 - (Ii + 1) (9)

При Bi = 1, тобто перед зупинкою кристалізації

(di+1/ di) = 1 - 1/li + 2 (10)

З (9) знаходимо умови, при яких ширина послідовних кілець починає зменшуватися:

di+1/di 1, звідки 1 Bi 1 + (li + 0,5)-1, (11)

Якісним підтвердженням моделі є РЕМ-фотографія рис. 5, на якій чітко видно кільця крокової кристалізації і “затравку” від термічного піку в центрі.

Поряд з цим можна зробити припущення, що відомі з літератури ефекти зміни фізико-оптичних властивостей плівок оксиду кремнію під дією б-опромінення можна пояснити появою на межі кремній-окис точкових дефектів, генерованих областями радіаційних пошкоджень при гальмуванні б-частинок та первинно зміщених атомів, а також (з меншою імовірністю) носіїв заряду, які виникли за рахунок іонізації об'єму кремнію випромінюванням термічних піків..

У четвертому розділі розглянуті механічні властивості кремнієвих іоннолегованих мікроструктур.

Виникнення механічних напружень, дислокацій та дислокаційних структур поблизу межі “легована-нелегована іонами області” розглянуто в запропонова-ній фізичній моделі. Після іонного легування утворені мікро- і наномірні механічно напружені мікроелектронні структури. Під час іонного бомбардування ці напруження можуть релаксувати, і в зв'язку з великою концентрацією точкових дефектів, а також піків зсуву можуть утворюватися і переміщатися дислокації, дислокаційні петлі і стінки.

Утворені структури, можуть бути кристалічними, полікристалічними та аморфними і визначати механічні та електричні властивості кремнію і приладних (сенсорних) структур на його основі.

Зафіксоване в роботі підвищення мікротвердості в області, бомбардованій іонами кремнію, і її зниження в небомбардованій частині зразка дозволяють говорити про значні розтягуючі напруги, що формуються в шарах, розташованих поруч з легованими областями (рис. 6). Аналіз залежності розподілів мікротвердості для різних навантажень на індентор (1-50грамів) показує, що мікротвердість бомбардованої області підвищується вже при дозах іонів 1011 см-2, а при дозах 1014...1015 см-2 спостерігається значне іонне розпухання кремнію.

Вивчення мікротвердості монокристалів кремнію n-типу з різними кристалографічними орієнтаціями поверхні проводилося після бомбардування приповерхневих шарів прискореними іонами В та Si з енергіями 30, 40 і 100 кеВ і дозами опромінення 1014...1018 см-2. Для зразків з різною орієнтацією спостерігалася анізотропія мікротвердості: Н111 = 1030 кГ·мм-2 і Н110 = 980 кГ·мм-2.

Зменшення мікротвердості, яке спостерігалося для кремнію n-типу, в порівнянні з мікротвердістю кремнію р-типу тієї ж площини (100), пояснюється впливом типу і концентрації носіїв зарядів, так як збільшення концентрації носіїв веде до зміни пружних постійних.

Дослідження зразків кремнію з орієнтацією (111), бомбардованих іонами бору та кремнію в однакових умовах: енергія іонів Е = 100 кеВ, доза опромінення Ф = 51014 см-2, потужність-1,61011 см-2с-1, показали підвищення мікротвердості в приповерхневому шарі. Перші максимуми на кривих пов'язані з проникненням іонів бору в кремній згідно з ЛШШ, а більш глибоке проникнення -з їх каналуванням.

Ізохронний відпал опромінених зразків у вакуумі в інтервалі температур 373…1173К не виявив суттєвої різниці в характері залежностей мікротвердості зразків, опромінених бором і кремнієм, що говорить про визначальну роль в цих процесах радіаційних дефектів і суттєво меншу - виду домішки.

Зі зростанням енергії іонів при одній дозі опромінення відбувається розширення максимумів, особливо другого, в зв'язку з "засмічуванням" каналів радіаційними дефектами і атомами імплантованої домішки.

При іонному легуванні кремнію використовуються дози 1014...51015 см-2, що складає до 51019 см-3 і більше в перерахунку на об'єм. При подальшій технологічній активації домішки і формуванні маскуючого оксидного шару механічні напруження на межі “легована-нелегована області” зменшуються на порядки.

Впливи вологості та освітлення на мікротвердість кремнію досліджувалися на монокристалах кремнію, легованого іонами бору з енергіями 40...100 кеВ і дозами 1014, 1017 і 1019 см-3 [10]. Виявлене значне зниження мікротвердості приповерхневих шарів із збільшенням рівня вологості та освітленості. В роботі приведені результати досліджень мікротвердості кремнію, легованого іонами бору з енергією 100 кеВ дозою 1014 см-2, при різних умовах вологості і освітленості, з кристалографічною орієнтацією (110).

П`ятий розділ містить прикладні аспекти роботи, які можуть мати практичне застосування в технології мікро-, нано- і сенсорної електроніки.

Радіаційна стійкість. Було виявлено, що в кремнієвих приладних структурах після дії на них температури і електричного поля змінюються умови вторинного радіаційного дефектоутворення.

Експериментально встановлено, що практично всі основні статичні і динамічні електричні параметри таких структур: опір резисторів Rв, постійна часу RBCC та коефіцієнт передачі заряду h21е транзисторів, вхідні заряди і вихідні напруги логічного “нуля” і “одиниці”, часові параметри t0,1, t1,0, t0,1зп, t1,0зп біполярних і МОН- інтегральних мікросхем, підданих термоелектротренуванню (ТЕТ) протягом 180...312 годин (в залежності від виду технології і конструкції), збільшують радіаційну стійкість до впливу високоенергетичних нейтронів більше ніж на півпорядку по флюенсу.

Формування різкого p-n переходу на визначеній глибині. В епітаксійних шарах кремнію, легованого атомами галію, радіаційно стимульованою дифузією при бомбардуванні високоенергетичними (до 1,5МеВ) протонами була досягнута зміна концентрації акцепторної домішки від 1,17·1019 до 17,6·1019 см-3 на глибині 25 нм.

Формування силіцидів тугоплавких металів. Одержані опроміненням структур тугоплавкий метал - кремній іонами аргону Ar+ (E=800 кеВ) дозами Д1=1016см-2 і Д2 = 5.1016 см-2 при Т = 573К і кімнатній температурі . Опромінювались структури: молібден Мо (h =0,25 мкм), вольфрам W (h = 0,2 мкм), титан Ti (h = 0,3 мкм), ванадій V (h = 0,3 мкм) на кремнії. Аналіз спектрів зворотного розсіяння протонів підтвердив утворення силіцидів MoSi2, WSi2 i TiSi2, V2Si.

В результаті дослідження фізичних процесів в кремнії при легуванні прискореними іонами був розроблений технологічний процес виробництва МОН-ІС з підвищеною радіаційною стійкістю до г-квантів та нейтронів.

Спосіб та пристрій для виробів мікроелектроніки в процесі виробництва. Була розроблена система освітлення еталонного і контрольованого зразків, яка мала два монохроматичних джерела світла з різними довжинами електромагнітних хвиль в двох діапазонах л = 0,42...0,45 мкм і л = 0,62...0,7 мкм та систему накладання двох зображень, яка дозволяє збільшити на порядок продуктивність технології контролю.

ОСНОВНІ РЕЗУЛЬТАТИ І ВИСНОВКИ

1 Вперше на амплітудній залежності внутрішнього тертя в кремнії з густиною дислокацій до 102 см-2 спостерігався спад при малих (до 1210-5) значеннях відносної амплітуди коливань 0. Встановлено, що в цьому діапазоні амплітуд механічних напружень внутрішнє тертя визначається в основному точковими дефектами.

2 Вперше встановлено, що зміна пластичних властивостей кремнію при деформації під час згинання плоскої кремнієвої пластинки та механічне зміцнення кремнію під впливом б-опромінення обумовлені блокуванням дислокацій в об'ємі опромінюваного кремнію точковими дефектами і вакансійними та вакансійно-домішковими радіаційними комплексами, генерованими областями радіаційних пошкоджень при гальмуванні частинок та первинно зміщених атомів.

3 Розроблена і якісно підтверджена електронною мікроскопією фізична модель радіаційного дефектоутворення з урахуванням наявних в напівпровіднику локальних початкових механічних напружень. Це дозволяє прогнозувати процес руйнування кристалічної структури кремнію в залежності від дози опромінення.

4 Встановлено, що при імплантації іонів кремнію та бору в кремній мікротвердість легованих шарів залежить від дози іонів. Визначальну роль в цих процесах відіграють радіаційні дефекти і суттєво меншу - вид домішки.

5 Визначені фізичні і технологічні аспекти процесів формування тонких шарів силіцидів металів для мікро- і наноелектроніки бомбардуванням шаруватих метал-кремнійових структур іонами аргону з енергією до 800 кеВ при гемпературах до 427°К, що майже на 500°К нижче такої існуючої технології мікроелектроніки, як іонна дифузія. Такий процес можно вважати радіаційно-стимульованою низькотемпературною дифузією.

6 Вперше показано, що для потреб наноелектроніки за допомогою методу Резерфордівського зворотного розсіювання та радіаційно стимульованої дифузії можна формувати складні розподіли домішок і різкі р-n переходи на визначених глибинах.

7 Розроблені практичні рекомендації для підвищення експлуатаційних характеристик і радіаційної стійкості сенсорних структур мікроелектроніки, в тому числі іонна імплантація бору замість термічної дифузії та комбінована термічна і електропольова обробка при створенні планарних тензорезисторів.

8 Розроблена конструкція пристрою для дослідження зразків, який дозволяє досліджувати одночасно і електричні і механічні властивості кремнію під дією високоенергетичного опромінення.

СПИСОК ОПУБЛІКОВАНИХ ПРАЦЬ

Прохоров Г.В. “Радіаційне дефектоутворення і механічні напруження в кремнієвих структурах мікроелектроніки”. Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук за спеціальністю 01.04.01 - фізика приладів, елементів і систем. - Інститут термоелектрики Національної академії наук України та Міносвіти і науки України, Чернівці, 2006.

Дисертація присвячена дослідженню впливу бомбардування високоенерге-тичними частинками (іонами, протонами, нейтронами, гама-квантами, альфа-частинками) на механічні і електричні властивості напівпровідників та приладних шаруватих структур на їх основі. Для вивчення формування тонких шарів силіцидів металів наноелектроніки використане Резерфордівське зворотне розсіювання. Розроблена система вимірювання модуля пружності кремнію в процесі опромінення. Одержано патент України на пристрій для дослідження зразків під час опромінення в горизонтальному каналі ядерного реактора. Досліджені механічні напруження в іонно-легованих шарах кремнію, показана наявність розпухання кремнію при імплантації і виникнення дислокаційних систем поблизу межі легована-нелегована області. Розроблені практичні рекомендації для підвищення експлуатаційних характеристик і радіаційної стійкості приладних структур мікроелектроніки. Помітно підвищує радіаційну стійкість елементів термоелектротренування.

Ключові слова: опромінення, механічні напруження, іонне легування, сенсор, інтегральна схема (ІС), термоелектротренування (ТЕТ).

АННОТАЦИЯ

Прохоров Г.В. Радиационное дефектообразование и механические напряжения в кремниевых структурах микроэлектроники. -Рукопись. Диссертация на соискание учёной степени кандидата физико-математических наук по специальности 01.04.01 - Физика приборов, элементов и систем. - Институт термоэлектричества Национальной академии наук Украины и Минобразования и науки Украины, Черновцы, 2006.

Диссертация посвящена исследованию дефектообразования и механических напряжений в кремниевых приборных и в первую очередь - сенсорных структурах микроэлектроники, подвергнутых воздействию ионов, нейтронов, протонов, б- и г- облучения. Облучение велось с помощью индивидуальных источников, на гамма-установке и ионном имплантаторе. При бомбардировке высокоэнергетичными частицами кремния и металлических пленок на нем при их формировании возникают механические напряжения, которые приводят к изменению физических и электрических свойств материалов. Под влиянием облучения в объеме кремния образовываются точечные дефекты, которые изменяют пластические свойства кремния при деформации во время изгибания плоской кремниевой пластинки в поле б-облучения. Установлено, что причинами возникновения дислокаций и дислокационных структур близ границы “легированная-нелегированная ионами области” есть механические напряжения, распухание кремния при имплантации ионов и потоки радиационных дефектов в небомбардированную область. Бомбардировкой ионами и протонами с использованием радиационно стимулированной диффузии можно формировать резкие р-n переходы на определенных (до 30 нм) глубинах. С использованием метода Резерфордовского обратного рассеяния определены физические основы процессов формирования тонких слоев силицидов металлов в структурах “кремний-металл” для наноэлектроники. Разработана физическая модель радиационного дефекто-образования, учитывающая начальные локальные механические напряжения в бомбардтруемой пленке полупроводника. Разработаны практические рекомендации для повышения эксплуатационных характеристик и радиационной стойкости кремниевых микроэлектронных структур. В частности, заметно повышает радиационную стойкость элементов термоелектротренировка в течение 180 часов с насыщением после 310...330 часов. Предложены изменения технологии прецизионного микроэлектронного сенсора давления с целью повышения его эксплуатационных характеристик. Разработана и изготовлена система исследования механических свойств кремния по модулям упругости. Получен патент Украины на устройство для измерения характеристик образцов в процессе облучения.

Ключевые слова: кремниевые структуры, облучение, механическое напряжение, деформация, ионное легирование, сенсор, термоелектротренировка (ТЭТ), интегральная схема (ИС).

G.V. Prokhorov. “Radiation defectcreation and mechanical tensions in the silicon structures of microelectronics”. - Manuscript.

Dissertation on gaining of scientific degree of candidate of physics-mathematical sciences in a speciality 01.04.01 - Physics of Devices, Elements and Systems. Institute of Termoelectricity of National Science Academy of Ukraine, MOS of Ukraine, Chernivtsy, 2006. Work is devoted to research of influencing of bombardment by high-power particles (by ions, protons, neutrons, gamut-quanta, alpha-particles) on mechanical and electric properties of semiconductors and device stratified structures on their basis. For the study of forming of thin layers of silicid-metals of nano-electronics at ionic bombardment of the stratified structures metal-semiconductor was used Reserforde reverse dispersion. It is registered by means of raster microscopy, that the regions of radiation damages have more difficult structure comparatively with model presentations by Gosic. There was developed system of measuring of the module of resiliency and mechanical descriptions of silicon in the processes of irradiation. The patent of Ukraine is got on the device for research of standards during the irradiation in the horizontal channel of nuclear to the reactor. There was explored mechanical tensions in the ionic-alloyed layers of silicon, was shown presence of swelling of silicon at implantation and origin of the dislocation systems near a border alloyed-unalloyed to the region. There were developed practical recommendations for the increasing of operating descriptions and radiation stability of devices, and in that number - sensory structures of microelectronics. In particular, notedly promotes radiation firmness of elements of termo-electro-training.

Keywords: irradiations, mechanical tensions, deformation, ionic alloying, sensor, integrated circuit (IC), termo-electro-training (TET).

Размещено на Allbest.ur