Анотація до роботи:

Оберемок О. С. Дослідження механізмів дифузії імплантованих домішок в шаруватих структурах на основі кремнію в умовах нерівноважної концентрації точкових дефектів. – Рукопис. Дисертація на здобуття наукового ступеня кандидата фізико-математичних наук зі спеціальності 01.04.07. – фізика твердого тіла – Інститут фізики напівпровідників ім. В. Є. Лашкарьова НАН України, Київ, 2005.

Дисертація присвячена дослідженню впливу нерівноважних точкових дефектів на процеси перерозподілу домішок поблизу границь розділу фаз в твердому тілі, вивченню механізмів прискореної дифузії домішок, їх електричної активації та преципітації, дослідженню процесів гетерування рекомбінаційно-активних домішок в шаруватих структурах мультикристалічний кремній – поруватий кремній – алюмінієва плівка та дослідженню впливу УЗ випромінювання на процеси дифузії дефектів при імплантації іонів бору та аргону в кремній.

Розроблено методику пошарового високочастотного розпилення діелектричних матриць.

Показано, що точкові дефекти, сформовані внаслідок відпалу SiO₂/Si структур додатково імплантованих домішками кисню або вуглецю дозволяють керувати поведінкою домішки арсену поблизу поверхні.

Досліджено активацію домішки As після ізохронних та ізотермічних відпалів в присутності кисню та вуглецю.

Показано, що por-Si+Al/Si структура є ефективним гетерним шаром при ШТВ. Виявлено прискорену дифузію атомів заліза на гетерний шар в мультикристалічному кремнії. Запропоновано модель гетеруючого ефекту пов’язану з кінетикою преципітації атомів металу та інжекцією точкових дефектів при ШТВ.

Виявлено, що УЗ опромінення, при імплантації, призводить до зменшення дефектності як у вихідних, так і у відпалених зразках, а також до пригнічення прискореної дифузії бору в кремнії. Запропоновано фізичну модель цього явища.

1. Розроблено методику високочастотного розпилення діелектричних матриць для проведення масс-спектрометричного аналізу розподілу домішок в твердих тілах. Проведено аналіз форми кратерів в різних діелектричних матриць залежно від умов розпилення.

Вперше показано, що однорідність розпилення поверхні діелектричних матриць на дні кратера залежить від частоти первинного іонного струму сформованого внаслідок прикладання ВЧ-напруги з прямокутною формою імпульсів між "стінкою" плазми та зразком.

2. Досліджено процеси гетерування введених імплантацією в мультикристалічний кремній нерівноважних рекомбінаційно-активних домішок міді та заліза шаром Al/пор-Si/мк-Si при використанні швидких термічних відпалів. Показано, що ефективність гетерування залежить від часу та температури відпалів, структури гетерного шару та характеру розподілу в ньому Al при відпалах. Запропоновано модель гетеруючого ефекту пов’язану з кінетикою преципітації атомів металу та інжекцією точкових дефектів при фотонних відпалах. Вперше виявлено прискорену (аномальну) дифузію домішки заліза в гетерний шар.

3. Встановлено, що точкові дефекти, сформовані при відпалах кремнієвих зразків імплантованих киснем та вуглецем дозволяють модифікувати розподіл та концентрацію As імплантованого в кремній. Велика кількість вакансій утворена в зразках імплантованих вуглецем призводить до стимульованої (прискореної) дифузії As в напрямку максимуму розподілу вуглецю. Міжвузлові атоми кремнію, що формуються внаслідок розростання фази SiO_X при відпалах зразків імплантованих киснем, призводять до утворення блокуючого шару, який перешкоджає дифузії арсена.

Показано, що максимальна електроактивація As в Si спостерігається після відпалів при температурах 700-750С впродовж 30 секунд. Збільшення часу або температури відпалів призводить до деактивації арсену, як в присутності додатково введених домішок, так і без них. При великих дозах імплантованого кисню, залежність електричної активності від часу відпалу при оптимальній температурі має нелінійний характер. Після відпалу впродовж години, поверхневий опір починає зменшуватись. Вже через 2 години такої температурної обробки As/Si структури, величина поверхневого опору характерна для 30 секундного відпалу. Даний факт указує на перспективність використання подібних модифікаційних обробок для збільшення концентрації електроактивного арсену в технології створення надмілких p/n переходів.

4. Вперше показано, що використання УЗ обробки при імплантації іонів бору та аргону призводить до зменшення концентрації дефектів поблизу поверхні кремнію як до так і після відпалів, а також дозволяє зменшити критичну дозу аморфізації кремнію. Вперше знайдено ефект пригнічення прискореної дифузії імплантованого в кремній бору при УЗ опроміненні. Запропоновано модель пригнічення прискореної дифузії бору пов'язану з сепарацію точкових дефектів внаслідок стимульованої ультразвуком дифузії власних міжвузлових атомів Si.

Основні результати опубліковано в таких роботах:

1. Б.М. Романюк, В.Г. Попов, В.П. Мельник, М.І. Клюй, В.І. Горбулик, О.С. Оберемок. Вплив термічних обробок на час життя нерівноважних носіїв заряду в Cz–Si. // Науковий вісник Чернівецького університету. (Фізика. Електроніка.), 2000, випуск 79, с. 25-29.

2. B. Romanjuk, D. Krger, V. Melnik, V. Popov, Ya. Olikh, V. Soroka, O. Oberemok. Ultrasound effect on radiation damages in boron implanted silicon. // Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. 2000. V. 3, N 1. p.p. 15-18.

3. A.A. Evtukh, V.G. Litovchenko, A.S. Oberemok, V.G. Popov, Yu. V. Rassamakin, B.N. Romanyuk, S.G. Volkov. Investigations of impurity gettering in multicrystalline silicon.// Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. 2001. Vol. 4, № 4. p.p. 278-282.

4. I.P. Lisovskyy, I.Z. Indutnyy, P.Ye. Shepeliavyi, B.M. Gnennyy, O.S. Oberemok. Densification of SiO_x films due to thermal annealing // Abstracts of the 19^th Int. Conf. on Amorphous and Microcrystalline Semiconductors (ICAMS19).- 2001, Aug. 27-31.- Nice, France.- p. 49.

5. O. Oberemok, P. Lytvyn. Borophosphosilicate glass component analysis using secondary neutral mass spectrometry.// Semiconductor Physics, Quantum Electronics & Optoelectronics. 2002, Vol. 5, № 1. p.p. 101-105.

6. O. Oberemok. HFM sputtering of the BPSG layers in the INA-3 instrument. // International conference INA-Anwendertreffen (Clausthal-Zellerfeld, 20 October 2001 Germany).

7. В.Г Литовченко, О.С. Оберемок, В.Г. Попов, Ю.В. Рассамакін, Б.М. Романюк. Гетерування рекомбінаційно-активних домішок в мультикристалічному кремнії при швидких термічних обробках. // 1-а Українська наукова конференція з фізики напівпровідників УНКФН-1 (з міжнародною участю). Україна, Одеса, 10-14 вересня 2002 р. Том 2. Стендові доповіді. - Тези доповідей: У 2 т. - Одеса: Астропринт, 2002. - 295 с.

8. С.Г. Волков, А.А. Євтух, В.Г. Литовченко, О.С. Оберемок, В.Г. Попов, Ю.В. Рассамакін, Б.М. Романюк. // Гетерування рекомбініційно-активних домішок в мультикристалічному кремнії при швидких термічних обробках.// Український фізичний журнал 2002, том 47, № 7, с. 684-689.

9. Yu. V. Rassamakin, A. A. Evtukh, V. G. Litovchenko, A. S. Oberemok, V. G. Popov, and B. N. Romanyuk. // Model concepts for the gettering metal impurities in structures based on Si with developed surface EPS -12: General Conference Trends in Physics (26-30 August 2002 Budapest). P1 – 110 – C.

10. Лисовский И.П., Индутный И.З., Гненный Б.Н., Литвин П.М., Мазунов Д.О., Оберемок А.С., Сопинский Н.В., Шепелявый П.Е. Фазово-структурные превращения в пленках SiO_x в процессе вакуумных термообработок // Физика и техника полупроводников – 2003. – Том. 37, выпуск 1. – с. 98–103.

11. М.Я. Валах, В.Н. Джаган, Л.А. Матвеева, А.С. Оберемок, Б.Н. Романюк, В.А. Юхимчук. Исследования влияния углерода на свойства гетероструктур Si / SiGe // Физика и техника полупроводников – 2003. – Том. 37, выпуск 4. – с. 460–464.

12. Б. М. Романюк, В.Г. Попов, О.С. Оберемок, В.П. Мельник, С.Г. Волков. Вплив імплантації іонів О⁺, С⁺ на перерозподіл і електричну активність арсену на границі розділу структур SiO₂-Si. // Науковий вісник Чернівецького університету. (Фізика. Електроніка.), 2005, випуск 237, с. 14-18.