Введение к работе
' Актуальность работы. Анализу структурного совергвкства приповерхностных слоев кристаллов посвящено много работ, и интерес к этому направлению все возрастает. Помимо общего научного интереса к этому направлении важно, что с помощью таких исследований іюжно анализировать закономерности процессов, протекающих на расстояниях порядка межатомного, которые могут существенно отличаться от закономерностей процессов, происходящих на макроскопических расстояниях.
Основным стимулом для изучения поверхности полупроводниковых кристаллов является бурное рззвитие современной твердотельной электроники и, прежде всего, уменьшение размеров активных областей приборов, что позволяет реализовать квантово-размеркые эффекты в их работе и значительно расширить функциональные возможности приборов и устройств. Многие процессы, определявшие работоспособность электронных приборов, происходят в приповерхностных слоях и па границах раздела между кристаллом и различными пленками на его поверхности, поэтому знание физических свойств реальной поверхности полупроводников (а именно, поверхности кристалла под планкой) чрезвычайно важно при разработке никроэлектронных устройств.
Современные средства исследования поверхности твердых тел (сканирующая туннельная микроскопия, дифракция медленных электронов и др.) позволяют исследовать структуру кристаллов с необходимым разрешением, однако требуют для своего применения специальной обработки поверхности в сверхвысоком вакууме. В езязи с этим кз-возмушзнная реальная поверхность кристаллов практически недоступна исследованию с их помощью. Это обстоятельство обусловлено низкой проникающей способностью используемого излучения, то есть именно тем, что и определяет вькокуп разрешающую способЕЮСть указанных методов. Классические рентгенодифракционнью методы не дают столь высокого разрешения, однако позволяют легко анализировать реальную поверхность твердых тел. Широкие теоретические и экспериментальные исследования особенностей дифракции рентгеновских лучей в совершенных монокристаллах привели к созданию качественно новых методов анализа кристаллической структуры тончайше приповерхностных слоев
кристаллов [і]. Одним из них, объединившем высокую проникающую способность рентгеновских лучей с возможностью анализа сверхтонких слоев на реально" поверхности кристалла, является метод асимптотической брэгговской дифракции.
Цель работы и предмет исследования. Цель настоящей роботы заключалась в изучении закономерностей явлений, происходящих в субмикронных приповерхностных слоях кристаллов и анализе их особенностей. Исследования проводились на сироко используемых в микроэлектронике материалах - кремнии и германии.
На зашиту выносятся следушие основные положения: і. Возможность применения метода асимптотической брэгговской дифракции рентгеновских лучей для исследования низкотемпературной диффузии примесей в приповерхностных слоях кристаллов. Линейная зависимость толщины нарушенного слоя на поверхности кристалла от времени термообработки при низких температурах резко отличается от зависимости, характерной для диффузионных процессов, происходящих при высоких температурах.
-
Релаксация приповерхностного слоя кристалла кремния, покрытого пленкой сегнетоелектрика NaNO , объясняется влиянием сильного электрического поля, индуцированного сегнетоэлектриком.
-
Радиационные дефекты, образованные при облучении кремния электронами высоких энергий в объеме кристалла и стекавшие к поверхности кремния, концентрируются в очень тонком приповерхностном слое толщиной в несколько десятков Ангстрем.
-
Предварительное термическое окисление препятствует накоплению в приповерхностной области кремния дефектов, возникающих при облучении кристалла электронами высоких энергий.
Все основные результаты получены впервые.
Практическая ценность диссертации заключается в получении новой информации о структуре реальной поверхности полупроводников и о закономерностях процессов, происходящих в приповерхностных слоях кристаллов. Такая информация может быть полезна при разработке новых микрозлектронных устройств. Полученные данные также могут быть применены для решения проблем физики твердого тела и на-териаловедческих задач. Кроме того, практический интерес представляет тот факт, что предварительное окисление предохраняет кремния от радиационного воздействия! Не исключено, что данный эффект мо-
ї:єт послужить основой нового методо зашиты микрозлєктронних приборов от радиационных полей.
Апробация работы проводилась на XII Европейском кристаллографическое совещании (Москва, 1989), iv и v-и Всесоюзних совещаниях по когерентному взаимодействия излучения с веществом (Юркала 19зз, Симферополь, 1990), Международной конференции по новым методам в рептгено- и неПтроноструктурном анализе материалов (Прага, 1990), з-еП Международной конференции по: поверхностному рэссеянк') рентгеновских лучеП и нейтронов (Дубна, 1зэз), других Международных и Всесоюзных конференциях, а также на семинарах и научных конференциях РЩ "Курчатовский институт".
Публикации. Основные результаты диссертации опубликованы в 7-ми работах, список которых приведен в конце автореферата.
Структура и обьеи диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения и списка литературы из 73 наименовании. Обьен диссертации составляет 95 страниц, включая го рисунка и 4 таблицы.
