slide1 n.
Download
Skip this Video
Loading SlideShow in 5 Seconds..
А.Г. Новиков 1 , П.И. Гайдук 1 , К.Ю. Максимова 2 , А.В. Зенкевич 2 PowerPoint Presentation
Download Presentation
А.Г. Новиков 1 , П.И. Гайдук 1 , К.Ю. Максимова 2 , А.В. Зенкевич 2

Loading in 2 Seconds...

play fullscreen
1 / 14

А.Г. Новиков 1 , П.И. Гайдук 1 , К.Ю. Максимова 2 , А.В. Зенкевич 2 - PowerPoint PPT Presentation


  • 172 Views
  • Uploaded on

Кремний – 2010, 6 – 9 июля, Н. Новгород. ФОРМИРОВАНИЕ НАНОКЛАСТЕРОВ В СТРУКТУРАХ Si / SiO 2 ПРИ ОКИСЛЕНИИ СЛОЕВ SiGe , SiAu и SiPt : СТРУКТУРНЫЕ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА. А.Г. Новиков 1 , П.И. Гайдук 1 , К.Ю. Максимова 2 , А.В. Зенкевич 2

loader
I am the owner, or an agent authorized to act on behalf of the owner, of the copyrighted work described.
capcha
Download Presentation

PowerPoint Slideshow about 'А.Г. Новиков 1 , П.И. Гайдук 1 , К.Ю. Максимова 2 , А.В. Зенкевич 2' - janine


An Image/Link below is provided (as is) to download presentation

Download Policy: Content on the Website is provided to you AS IS for your information and personal use and may not be sold / licensed / shared on other websites without getting consent from its author.While downloading, if for some reason you are not able to download a presentation, the publisher may have deleted the file from their server.


- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - E N D - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Presentation Transcript
slide1

Кремний – 2010, 6 – 9 июля, Н. Новгород

ФОРМИРОВАНИЕ НАНОКЛАСТЕРОВ В СТРУКТУРАХ Si/SiO2 ПРИ ОКИСЛЕНИИ СЛОЕВSiGe, SiAu и SiPt: СТРУКТУРНЫЕ И ЭЛЕКТРОФИЗИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА

А.Г. Новиков1, П.И. Гайдук1, К.Ю. Максимова2, А.В. Зенкевич2

1Белорусский государственный университет, г. Минск

2НИЯУ «Московский инженерно-физический институт», г. Москва

E-mail: nowikow@biz.by

slide2

Предпосылки проведения исследований:

- снижение рабочего напряжения

- длительное хранение информации

- уменьшение времени записи/считывания

Уменьшение

DSiO2

БГУКремний – 2010, 6 – 9 июля, Н. Новгород

slide3

Предпосылки проведения исследований:

Si толщиной 40-70 нм

Слой Ge – 0.5-1 нм

Туннельный SiO2

(001) - Si подложка

Метод МЛЭ всё ещё слишком дорог и не пригоден для серийного производства

  • A. Kanjilal, J. Lundsgaard Hansen, P.I. Gaiduk et.al. “Structural and electrical properties of silicon dioxide layers with embedded germanium nanocrystals grown by molecular-beam epitaxy”, Appl. Phys. Lett., vol. 82, p. 1212-1214, 2003
  • A. Kanjilal, J.L.Hansen, P.I.Gaiduk et.al. “Size and aerial density distributions of Ge nanocrystals in a SiO2 layer produced by molecular beam epitaxy and rapid thermal processing”, Appl. Phys. Vol. A81, p.363-366, 2005

БГУКремний – 2010, 6 – 9 июля, Н. Новгород

slide4

Сегрегационное оттеснение малорастворимых примесей фронтом термического окисления Si

Ge

SiO2

SiO2

T

T

SiO2

SiO2

SiO2

Si (100)

Si (100)

Si (100)

Основная причина:

Низкая растворимость Ge в диоксиде кремния (менее 0,1 ат.%)

БГУКремний – 2010, 6 – 9 июля, Н. Новгород

slide5

Вид исходной структуры и трансформация слоев после термообработок в настоящем подходе

poly -

Si1-xGex, Si1-xMex

(x=0.04–0.05), 22 нм

T 0C

SiO2

SiGe

Si (100)

Si (100)

Tunnel SiO2

  • Geor Me cluster

БГУКремний – 2010, 6 – 9 июля, Н. Новгород

slide6

Основные шаги процесса формирования

МОП структур на основе Ge и металлов:

  • Термический рост однородного, туннельного слоя SiO2толщиной 6 нм
  • на химически очищенной 100 мм Si подложке (КЭФ-4,5) ориентации (001);

3. Формирование аморфных слоёв Si:Me с заданным соотношением атомных концентраций Si/Me производилось путем последовательногоосаждения субмонослойных покрытий из элементных мишеней Si и Ме (Me = Au, Pt) методом импульсного лазерного осаждения ИЛО

К.Ю. Максимова, А.Г. Новиков и др. Перспективные Материалы №2, С. 33, (2010)

2. Осаждение методом LP CVD слоя SiGe сплава толщиной 22 nm проводилось при температуре 560 °C в потоках SiH4 – GeH4/H2

A. Novikau, P. Gaiduk Cent. Eur. J. Phys. V. 8(1), p. 57, (2010)

4.Равновесное термическое окисление: при температуре 640 –900 C

и длительности 15 – 540 минут во влажном и сухом кислороде;

5.Процесс редукции производился при отжиге в атмосфере N2при

температурах 900 - 950 °C и длительностях до 180 мин.

БГУКремний – 2010, 6 – 9 июля, Н. Новгород

slide7

Процесс сегрегации Ge после термического окисления

исследован методом РОР

O

Dry oxidation

Si

Ge

Wet oxidation

Si

Ge

БГУКремний – 2010, 6 – 9 июля, Н. Новгород

slide8

Процесс сегрегации Pt и Au после

термического окисления

Условия РОР:

1.5 МэВ, ионы Не+

Exit angel – 135 ° (det. “B”)

БГУКремний – 2010, 6 – 9 июля, Н. Новгород

slide9

Формирование кластеров Ge при термическом окислении слоев SiGe: результаты ПЭМ

  • Большинство точек имеют размер от 4 до 20 нм;
  • Плотность кластеров ~2x1011см-2.
  • Существенная неоднородность по размерам;

Нанокристаллы Ge имеют темный контраст на сером фоне SiO2

PV-TEM

XTEM

75 нм

50 нм

Si - подложка

БГУКремний – 2010, 6 – 9 июля, Н. Новгород

slide10

Формирование кластеров

PtSi и Au при термическом окислении

Si0.97Pt0.03

T = 640 °C, t = 60 мин

Si0.95Au0.05

A - T = 725 °C, t = 60мин

Б - T = 725 °C, t = 120мин

БГУКремний – 2010, 6 – 9 июля, Н. Новгород

slide11

Высокочастотные (1 МГц) вольт-фарадные характеристики для МОП конденсаторов, содержащих слой Ge кластеров.

C1

C2

SiO2

SiO2

Si (100)

1 – окисленние в атмосфере влажного кислорода при 850 ○С 15 мин;

2 – окисленние в атмосфере сухого кислорода при 850 ○С 60 мин;

3 – С-V характеристика структуры Si/SiO2 с чистым SiO2.

БГУКремний – 2010, 6 – 9 июля, Н. Новгород

slide12

Высокочастотные (1 МГц) вольт-фарадные характеристики для МОП конденсаторов, сформированных при окислении слоев SiPt и SiAu

1.1 В

1.8 В

(А) – образец Si:Au после ТО

1 – окисление 9 часов при 640 °С,

2 – окисление 5 часов при 640 °С;

(Б) –образец Si:Pt после ТО:

1 – окисление 9 часов при 640 °С,

2 – окисление 5 часов при 640 °С

БГУКремний – 2010, 6 – 9 июля, Н. Новгород

slide13

Вольт-амперные характеристики для МОП конденсаторов, сформированных при окислении слое SiGe, SiPt и SiAu в сравнении с МОП структурой на основе чистого SiO2

БГУКремний – 2010, 6 – 9 июля, Н. Новгород

slide14

Заключение:

- Показано, что величина гистерезиса существенно зависит как от режима и атмосферы термообработок, так и от типа НК. При анализе ВФХ установлено, что при подаче на тестовую структуру МОП конденсатора с НК-Ge напряжения инверсии в 5 В величина гистерезиса C-V характеристики составляет 0,87 В для случае сухого окисления и 0,4 В для случая влажного окисления.

- Величина гистерезиса ВФХ на структурах с НК-Au достигает 1,8 В при подача напряжения смещения 5 В. Качество сформированных МОП структур улучшается при использовании окисления в сухом кислороде и при снижении температуры окисления вплоть до 640 °С, что подтверждается данными ВАХ.

- Показано, что структуры Si/SiO2 с НК металлов являются перспективными для разработки на их основе устройств энергонезависимой памяти.

БГУКремний – 2010, 6 – 9 июля, Н. Новгород