Модификация приповерхностных слоев монокристаллов кремния имплантированных ионами В+ и Р+ в процессе создания полупроводниковых приборов по КМОП технологии

Abstract

Методами масс-спектрометрии вторичных ионов, измерений поверхностного сопротивления и микротвердости проведены исследования свойств приповерхностной (рабочей) области пластин моно-кристаллического кремния, имплантированных ионами бора и фосфора с целью формирования сильнолегированных «карманов» КМОП-структур. Обнаружено приповерхностное упрочнение монокристаллов при имплантации. Аморфизация имплантированной области кремния снижает микротвердость приповерхностного слоя. Быстрый термический отжиг приводит к разупрочнению приповерхностной области монокристалла кремния на глубине до 1 мкм и увеличению трещиностойкости (росту K1С и γ) при малых нагрузках. Полученные экспериментальные результаты объяснены с учетом генерации вакансий в процессе быстрого термического отжига.= Properties of the surface layers of monocrystalline silicon wafers implanted with boron and phosphorus to form a heavily doped “pockets” of CMOS structures was investigated by mass spectrometry of secondary ions, measuring the surface resistivity and microhardness. Near-surface hardening of single crystals during implantation was founded. Amorphization of the implanted region of silicon reduces the microhardness of the surface layer. Rapid thermal annealing leads to a softening of the surface layer of the of the silicon single crystal to a depth of 1 μm and an increase in fracture toughness (K1C and γ) at low loads. The experimental results are discussed in terms of the generation of vacances in the process of rapid thermal annealing.