Попов И.В.   Антонов В.А.   Руденко К.В.   Тысченко И.Е.   Попов В.П.  

Получение тонких пленок кремния методом анодного окисления

Докладчик: Попов И.В.

Анодное окисление давно используется в кремниевой технологии для создания тон-ких слоев SiO2, а также для послойного анализа электрофизических свойств пленок крем-ния. Недавно появились работы, в которых анодное окисление применялось для утонения пленок кремния-на-изоляторе (КНИ) [1]. Анодное окисление является низкотемпературным методом окисления, поэтому представляет большой интерес для создания тонких пленок кремни на high-k диэлектриках, таких как HfO2. Пленки HfO2 имеют низкую температуру кристаллизации и не могут использоваться в высокотемпературных процессах. Поэтому це-лью данной работы является разработка процесса анодного окисления для создания тонких пленок кремния-на-high-k-диэлектриках. 
В наших экспериментах в качестве подложек использовались пластины кремния n-типа проводимости с удельным сопротивлением 5-10 Омсм ориентации (100). На подлож-ках методом атомного слоевого осаждения были сформированы периодические структуры, состоящие из 10 монослоев HfO2 и 1 монослоя Al2O3, общей толщиной 20 нм. Затем на слой диэлектрика с другой пластины кремния, имплантированной заранее ионами Н2+ с энергией 120 кэВ дозой 2.51016 см-2, была перенесена пленка кремния толщиной 540 нм. Анодное окисление полученной КНИ структуры проводилось в гальваностатическом режиме при комнатной температуре и плотности тока 8 мА/см2. Анодом являлся окисляемый образец размером около 1 см2, а катодом – окисленная пластина высокоомного кремния. Анализ по-верхности структур и отслоившихся пленок кремния проводился с использованием оптиче-ского микроскопа Carl Zeiss Axio Imager.M2m. Фотографирование проводилось в отражен-ном свете в режиме дифференциально-интерференционного контраста с круговой поляри-зацией света при увеличении ×100 и ×500.
В процессе окисления было обнаружено образование пузырей на поверхности образ-ца, размеры которых увеличивались по мере роста времени окисления. Этот эффект был аналогичен тому, который был обнаружен нами ранее на КНИ структурах в работе [1]. Дли-тельное окисление (в течение ~0.5 часа) приводило к отслаиванию пленки верхнего кремния и формированию островковой структуры на поверхности high-k диэлектрика (Рис. 1а). Раз-меры отслоившейся пленки достигали 0.5 мм и толщина была ~500 нм (Рис. 1б). Наблюдае-мый эффект отслаивания объясняется взаимодействием высвобождающегося при окислении водорода с вакансионными микропорами в пленке перенесенного кремния и снижением энергии связи между пленкой КНИ и high-k диэлектриком.  Пленки отслоившего кремния являются однородными и могут быть использованы в качестве тонких мембран.


К списку докладов