Содержание
Введение ......................................................................................................... 5
Глава 1. Обзор литературы ....................................................................... 15
1.1.1 Подзатворный диэлектрик ................................................................... 15
1.1.2 Материалы для диэлектрика затвора .................................................. 16
1.1.3 Температура кристаллизации .............................................................. 16
1.1.4 Качество и стабильность интерфейса ................................................ 17
1.1.5 Значение диэлектрической проницаемости, ширина запрещенной
зоны и выравнивание зон ............................................................................ 18
1.1.6 high-k диэлектрики ............................................................................... 18
1.1.7 Обзор исследования материалов на основе Hf .................................. 19
1.1.8 Принципы атомно-слоевого осаждения ............................................. 21
1.1.9 Влияние температуры на кристалличность АСО слоев ................... 22
1.1.10 Влияние примесей .............................................................................. 23
1.1.11 Влияние плазмы в ПАСО .................................................................. 24
1.1.12 Влияние толщины слоя ...................................................................... 24
1.1.13 Размер зерен в АСО слоях ................................................................. 25
1.1.14 Схемы начального роста кристаллических зерен в АСО слоях .... 25
1.1.15 Структура АСО слоев HfO2 ............................................................... 27
1.1.16 Влияние примеси С на кристаллическую структуру слоев HfO2
после отжига
1.2 Имплантация He+ ..................................................................................... 34
1.2.1 Применение имплантация He+ в Si ..................................................... 34
1.2.2 Кремний на сапфире ............................................................................ 36
1.2.3 Радиационные дефекты ....................................................................... 40
1.2.4 Имплантация легких ионов с низкой энергией в Si при
комнатной температуре ............................................................................... 44
1.2.5 Порообразование .................................................................................. 45
1.2.6 Миграция и слияние ............................................................................. 48
1.2.7 Переконденсация .................................................................................. 49
1.2.8 ПЭМ исследования влияния имплантация ионов He+ на
микроструктуру ............................................................................................. 50
3
1.2.8.1 Аморфизация Si ................................................................................. 50
1.2.8.2 Поры в аморфном и кристаллическом Si ........................................ 52
1.2.8.3 Эволюция пор в кристаллическом Si .............................................. 53
1.2.8.4 Обзор исследований микроструктуры монокристаллического
Si после плазменно-иммерсионной имплантации He+ .............................. 56
1.2.8.5 Влияние имплантации ионов He+ в α-Al2O3.................................... 59
1.3 Моделирование взаимодействия ионов с мишенью ............................ 61
1.4 Подготовка образцов для исследования методами электронной
микроскопии .................................................................................................. 61
1.4.1. Подготовка образцов ионным травлением ....................................... 63
1.4.2 Фокусированный ионный пучок ФИП ............................................... 64
1.5 Просвечивающая электронная микроскопия ........................................ 66
1.5.1 Взаимодействие электронов с веществом.......................................... 66
1.5.2 Устройство просвечивающего электронного микроскопа ............... 68
1.5.3 Формирование ПЭМ изображения ..................................................... 69
1.5.4 Просвечивающая электронная микроскопия высокого
разрешения ..................................................................................................... 71
1.5.5 Визуализация пор в ПЭМ .................................................................... 74
1.5.6 Просвечивающая растровая электронная микроскопия ................... 74
1.3.11 Микроанализ ....................................................................................... 75
1.3.12 Томография ......................................................................................... 78
Глава 2. Описание образцов и методов исследования ......................... 80
2.1 Образцы: 1 серия: HfO2 ........................................................................... 80
2.2 2 серия: имплантация He+ в Si ................................................................ 81
2.3 3 серия: имплантация He+ в КНС ........................................................... 82
2.4 Электронная микроскопия: методики эксперимента
и оборудование .............................................................................................. 83
2.5 Программы для обработки экспериментальных данных ................... 84
Глава 3. Исследование микроструктуры тонких пленок HfO2
на подложке Si ............................................................................................... 86
3.1 Микроструктура пленок после осаждения ........................................... 86
3.2 Микроструктура пленок после термического отжига ......................... 92
3.3 Сопоставление структурных данных с электрическими свойствами 103
4
3.4 Выводы к главе ........................................................................................ 105
Глава 4. Влияние имплантации ионов He+ и последующего
термического отжига на изменение микроструктуры
монокристаллического Si ......................................................................... 106
4.1 Влияние имплантации при комнатной температуре на
изменение микроструктуры монокристаллического Si ............................. 106
4.2 Влияние температурного отжига на изменение
микроструктуры имплантированных слоев Si ........................................... 118
4.3 Формирование нанокристаллов на границе a-Si/c-Si .......................... 131
4.4 Выводы к главе ........................................................................................ 136
Глава 5. Исследование микроструктуры слоев кремния на сапфире
после имплантации He+ и последующей термообработки .................. 138
5.1 Введение .................................................................................................. 138
5.2 Результаты исследований методами ПЭМ ........................................... 138
5.3 Выводы к главе ........................................................................................ 147
Заключение .................................................................................................... 148
Список литературы ....................................................................................... 150
