100 keV $O^+$ 이온 빔에 의한 SIMOX SOI의 $ Si-SiO_2$계면 구조

The $ Si-SiO_2$ interface structure of a SIMOX SOI formed by 100keV $O^+$ ion beam

  • 김영필 (한국과학기술원 재료공학과) ;
  • 최시경 (한국과학기술원 재료공학과) ;
  • 김현경 (한국과학기술원 재료공학과) ;
  • 문대원 (한국표준과학연구원 표면분석그룹)
  • 발행 : 1998.02.01

초록

100keV $O^+$이온 빔에 의해 형성된 separation by implanted oxygen(SIMOX) silicon on insulator (SOI)의 열처리 전후의 계면 구조를 high resolution transmission electron microscopy(HRTEM)을 이용하여 관찰하였다. 실리콘 주입 온도 $550^{\circ}C$에서 ~$5\times 10^{17}\textrm{cm}^{-2}O^+$를 주입한 직후의 계면은 매우 거칠고 산화물 석출, stacking fault, coesite $SiO_2$ 상 석출물 등 여러 가지 형태의 결함들을 가지고 있었다. 반면, 이것을 $1300^{\circ}C$에서 열처리한 후의 계면은 매우 편편하고 잘 정의된 계면으로 변하였다. 열처리후의 계면은 HRTEM을 통해서 3keV$O_2^\;+$이온 빔에 의해 형성된 산화막 계면, 그리고 게이트 산화막으로 사용되는 ~ 6nm열 산화막 계면과 비교하여 볼 때 비슷한 수준의 roughness를 보여 주었다.

- The Si-$SiO_2$ interface of silicon on insulator (SOI) formed by 100 keV $O^+$ was ohserved using high resolution transmission electron microscopy (HRTEM), before and after annealing. The interface of as-implanted sample, ~$5\times 10^{17}\textrm{cm}^{-2}O^+$ implanted at $550^{\circ}C$ was very rough and it has many defectsoxide precipitate, stacking fault, coesite $SiO_2$ etc. However, the interface became flat by high temperature annealing at $1300^{\circ}C$ for 4 hour. It's roughness, observed by HRTEM, was comparable to the interface roughness of 3 keV $O_2^\;+$ ion beam oxide and -6 nm gate oxide formed by thermal oxidation.

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참고문헌

  1. Silicon-on-Insulator Technology: Materials to VLSI J.P. Calinge
  2. IEEE Trans. Electr. Dev v.39 R. Yan;A. Ourmazd;K.F. Lee
  3. J. VLSI Signal Processing v.8 C.A. Mead
  4. Solid State Technol. Dec H.H. Hpsack;T.W. Houston;G.P.Pollack
  5. Solid State Technol. Nov M.A Guerra
  6. J. Appl.Phys v.5 M. Watanabe;A. Tooi;Jpn
  7. Electron. Lett v.14 K. Izumi;M. Doken;H. Ariyoshi
  8. Thin Solid Films v.114 E.A. Maydell-Ondrusz;I.H. Wilson
  9. J. Mater. Res v.7 S. Nakashima;K.Izumi]
  10. Appl. Phys. Lett v.45 C.G. Tuppen;M.R. Uaylor;P.L.F. Hemment;R.P. Arrowsmith
  11. Appl. Phys.Lett v.45 O.W. Holland;T.P. Sjoreen;D. Fathy;J. Narayan,
  12. Appl. Phys.Lett v.49 A. Golanski;A. Perio;J.J. Grob;R. Stuck;S. Maillet;E. Clavelier
  13. Appl. Phys. Lett v.48 B.Y. Mao;P.H. Chang;H.W. Lam;B.W. Shen;J.A. Keenan
  14. J. Appl. Phys v.60 A. Margo-Campero;R.P. Love;N. Lewis;E.L. Hall;M.D. McCinnell
  15. Appl.Phys.Lett v.48 G.K. Celler; P.L.F. Hemment;K.W. West;J.M. Gibson
  16. Appl. Phys. Lett v.54 J. Margail;J. Stoemenos;C. Jaussaud;M.Bruel
  17. Philos. Mag. B v.55 B. Leroy
  18. 1996 Sympo. on VLSI Technol. Digest of Thechnical Paper Y. Hu;C.W. Teng;T.W. Houston;K. Joyner;T.J. Anton
  19. Microelectronics J v.28 M. Jyrczak;A. Jakucowski;L. Lukasiak
  20. IEEE Trans. Electr.Dev v.43 H.S Nonose;M. Ono; T. Yoshitomi;T. Ohguro;S. Nakamura.M. Saito;H. Iwai
  21. 한국진공학회지 v.6 no.2 김현경;문대원;김영필;이재철;강희재
  22. Surf. Sci v.112 K. Wittmack
  23. 석사학위논문 한양대학교 이석재
  24. Ion implantation range and energy deposition distrbutions B.K. Wimterbon
  25. J. Appl. Phys. v.63 D. Hill;P.Fraundort;G.Fraundort
  26. Appl. Phys.Lett v.60 D. Venables;K.S. Jones;F. Nambar
  27. Appl. Phys. Lett v.54 J. Margail;J. Stoemenos;C.Jaussaud;M. Bruel
  28. Crysral Structure v.1 R.W.G. Wyckoff
  29. Appl. Phys.Lett v.49 A.H. van Ommen;B.H. Koek;M.P.A. Viegers
  30. Phys. Rev v.B32 S.M. Goodnick;D.K. Ferry;C.W. Wilmsen;Z.Liliental.D.Farhy;O.L. Krivanek
  31. Appl. Phys. Lett v.65 S.W. Crowder;P.B. Griffn;J.D. Plummer
  32. Appl. Phys. Lett Y.P. Kim;S.K. Choi;H.K. Kim;D.W. Moon
  33. Phys.Rev v.B44 H. Akatsu;Y. Sumi;I. Ohdomari